燃料与燃烧教案.docx
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燃料与燃烧教案
燃料与燃烧
燃烧
概念:
可燃物与空气中氧气发生的一种发光、放热的剧烈的氧化反应。
条件:
(1)物质本身具有可燃性
(2)与氧气(或空气)充分接触(3)温度达到着火点
(三者缺一不可,否则不能燃烧)
如右图所示:
A、薄铜片上的白磷燃烧而红磷不燃烧,说明了燃烧需要温度达到着火点;
B、薄铜片的白磷燃烧而水中的白磷不燃烧,说明了燃烧需要氧气
注意:
白磷的着火点低,应贮存在装有水的试剂瓶中。
促进燃烧的方法
(1)增大氧气的浓度
(2)增大可燃物与氧气的接触面积
燃烧与缓慢氧化的比较
相同点:
都是氧化反应、都放热;
不同点:
前者发光、反应剧烈,后者不发光、反应缓慢
爆炸
概念:
可燃物在有限空间内急速燃烧,放出的热使气体的体积迅速膨胀。
概念
发生条件
防范措施
燃烧
可燃物与氧气发生的一种发光、发热的剧烈的氧化反应
可燃物;与空气或氧气接触;温度达到着火点
可燃物与其他物品隔离;与空气隔离;降低温度至着火点以下
爆炸
可燃物在有限的空间内发生急剧燃烧,短时间内积聚大量的热,使气体体积迅速膨胀而引起爆炸
剧烈燃烧;有限空间
严禁烟火
缓慢氧化
反应进行得很慢,甚至不易察觉的氧化反应
与空气或氧接触
注意:
(1)爆炸可能是化学变化(火药爆炸)也可能是物理变化(车胎爆炸)
(2)易爆物:
指空气中混有可燃性气体(氢气、一氧化碳、甲烷)或粉尘(面粉、煤粉),遇到明火可能会发生爆炸;也有些是受热或受到撞击时易发生爆炸的物质(KClO3、KMnO4、NH4NO3、KNO3)。
因此可燃性气体在点燃或加热前都要检验纯度,以防止发生爆炸的危险。
灭火的原理和方法
1、燃烧的条件决定着灭火的原理,只要破坏燃烧的任何一个条件,就可以达到灭火的目的
2、灭火的原理:
(1)消除可燃物
(2)隔绝氧气(或空气)(3)降温到着火点以下。
灭火器
常用的灭火剂为二氧化碳或能生成二氧化碳的物质。
因为二氧化碳不支持燃烧,又比空气重,能够覆盖在燃烧着的物体表面,隔绝空气,使火熄灭。
常见灭火器
(1)泡沫灭火器:
喷出大量CO2及泡沫,使可燃物与空气隔绝。
可灭木材、棉布等燃烧引起的失火。
泡沫灭火器的反应原理,利用碳酸钠与浓盐酸迅速反应产生大量的二氧化碳来灭火
化学反应方程式:
Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑
(2)干粉灭火器:
利用压缩的CO2吹出干粉灭火。
灭一般的失火外,还可以扑灭电器、油、气等燃烧引起的失火。
(3)液态二氧化碳灭火器:
灭火时喷出液态CO2,有降温和隔绝空气的作用,灭火时不会留下任何痕迹,因此可扑灭图书、档案、贵重设备、精密仪器等处的失火。
常见灭火的方法
①油锅着火,用锅盖盖灭
②电器着火,先应切断电源
③煤气泄漏,先应关闭阀门,再轻轻打开门窗,切忌产生火花
④酒精在桌面上燃烧,用湿抹布扑盖
⑤扑灭森林火灾,将大火蔓延前的一片树木砍掉
其它:
A、生煤炉火时,需先引燃纸和木材,因为纸和木材的着火点比煤低,容易点燃
B、室内起火,如果打开门窗,会增加空气的流通,增加氧气的浓度,反应剧烈,燃烧更旺
C、用扇子扇煤炉火,虽然降低了温度,但没有降至着火点以下,反而增加了空气的流通,所以越扇越旺。
用扇子扇蜡烛火焰,虽然增加了空气的流通,但却降低了温度至着火点以下,所以一扇就灭。
燃料和热量
化石燃料:
包括煤、石油、天然气(都是混合物)
特点:
(1)是古代生物遗骸经一系列复杂变化而形成的
(2)属于不可再生能源
1、煤
称为“工业的粮食”,组成:
主要含碳元素,还含少量的氢、氮、氧、硫等元素。
黑色固体。
将煤隔绝空气加热,发生化学变化,得到焦炭(冶炼金属);煤焦油(化工原料);煤气(主要含氢气、一氧化碳、甲烷),用作燃料;煤气泄漏,会使人中毒,有可能发生爆炸。
煤燃烧会产生SO2、NO2等,会形成酸雨
2、石油
称为“工业的血液”,组成:
主要含碳、氢元素。
黑色或深棕色,有绿色或蓝色荧光,有特殊气味,不溶于水,密度比水稍小的粘稠状液体。
从油井开采出来的石油叫原油,它不是产品,需要进一步提纯炼制。
炼制原理:
利用石油各成分的沸点不同,通过蒸馏使之分离(此分离过程是物理变化)
石油各产品:
汽油、煤油、柴油(作燃料);沥青(筑路);石蜡(作蜡烛)等
原油不可以直接作燃料,会浪费资源
3、天然气
有石油的地方一般有天然气,主要成分是甲烷CH4,是最简单的、相对分子质量最小有机物,在化石燃料中,天然气是比较清洁的燃料。
西气东输:
输的是天然气。
甲烷的物理性质:
无色、无味的气体,密度比空气小,极难溶于水。
甲烷的化学性质:
可燃性CH4+2O2
CO2+2H2O(发出蓝色火焰)
注意:
当甲烷与氧气或空气混合时,点燃就有发生爆炸的危险,因此,点燃甲烷前要检验纯度。
思考:
(1)、如何检验某可燃物是否含碳、氢元素?
点燃,在可燃物上方罩一个冷而干燥的烧杯,烧杯内壁出现水雾,说明生成了水,证明含有氢元素;把烧杯迅速倒过来,立即注入澄清石灰水,变浑浊,说明生成了二氧化碳,证明含有碳元素。
(如果某可燃物燃烧生成了二氧化碳和水,只能证明一定含碳、氢元素,可能含氧元素)
(2)、如何鉴别氢气、一氧化碳、甲烷?
检验燃烧的产物(导出点燃,在火焰上方分别罩一个冷而干燥的烧杯,看烧杯内壁是否出现水雾现象;把烧杯迅速倒过来,立即注入澄清石灰水,看是否变浑浊
含有甲烷的常见物质
(1)沼气的主要成分是甲烷。
把秸秆、杂草、人畜粪便等废弃物放在密闭的沼气池中发酵,就可产生甲烷。
在农村,沼气可解决生活用燃料问题和改善环境卫生
(2)可燃冰:
埋藏于海底,可以燃烧,主要成分是甲烷水合物。
储量是化石燃料总和的两倍将成为替代化石燃料的新能源,开采时如果甲烷气体大量泄漏于大气中,造成的温室效应将比二氧化碳更严重。
化学变化中的能量变化(通常表现为热量的变化)
a)放出热量:
燃料燃烧放热(如化石燃料的燃烧);不通过燃料燃烧也可放热
Mg+2HCl=MgCl2+H2↑;CaO+H2O=Ca(OH)2
b)吸收热量:
CO2+C
2CO;Ba(OH)2+2NH4Cl=BaCl2+2NH3·H2O
利用化学反应产生的能量做饭、取暖、发电、冶炼金属、发射火箭、开山炸石。
使燃料充分燃烧的条件:
(1)燃烧时要有足够多的空气;
(2)燃料与空气有足够大的接触面。
燃料不充分燃烧的缺点:
(1)产生的热量减少,浪费资源;
(2)产生大量的CO等物质污染空气。
燃料充分燃烧的意义:
(1)使有限的能源发挥最大的作用,节约能源;
(2)降低环境污染的程度。
燃气泄漏报警器安装的位置应根据燃气的密度决定,如果燃气的密度比空气的大,则安装在墙壁下方,反之,则安装在上方。
燃料燃烧对空气的影响
1、化石燃料的燃烧
危害:
(1)煤燃烧时会产生二氧化硫、二氧化氮等污染物。
溶于水,当溶解在雨水中时,就形成了酸雨。
(2)燃料燃烧不充分,产生有害气体CO、S02、NO2。
(3)未燃烧的碳氢化合物及炭黑颗粒、可吸入颗粒物等排放到空气中。
(4)燃烧产生的CO2导致“温室效应”。
减少石化燃料燃烧污染的措施:
(1)燃烧低硫优质煤,或是采用燃料脱硫技术,减少S02的排放。
(2)尽量使燃料完全燃烧。
(3)减少石化燃料的使用,开发新能源。
(4)植树造林
(5)变分散供热为集中供热。
2、汽车燃料的燃烧。
汽油和柴油作为多数汽车的燃料,它们燃烧时产生的尾气中主要含有一氧化碳、未燃烧的碳氢化合物、氮的氧化物、含铅化合物和烟尘等大气污染物。
减少汽车尾气对空气污染的措施:
改进发动机的燃烧方式,使燃料充分燃烧;使用催化净化装置;使用无铅汽油;使用车用乙醇汽油;汽车用压缩天然气(主要成分是甲烷)作燃料;禁止没有达到环保标准的汽车上路。
使用和开发新的燃料及能源
1、乙醇
①属于绿色能源中的一种,属于可再生能源
②由高粱、玉米、薯类等经发酵、蒸馏而得,俗称酒精
③可燃性:
C2H5OH+3O2
2CO2+3H2O
④被用作酒精灯、火锅、内燃机的燃料
⑤乙醇汽油是混合物,其优点:
节省石油资源,减少汽车尾气的污染,促进农业生产
2、氢气
①最清洁、最理想的燃料:
A、原材料资源丰富,B、放热量多,C、产物无污染。
②有可燃性2H2+O2
2H2O
③有还原性H2+CuO
Cu+H2O用于冶炼金属
④电解水可得到氢气2H2O
2H2↑+O2↑,但耗用电能
⑤不能广泛使用的原因:
制取氢气成本太高且贮存困难
氢气的实验室制法
药品:
锌(或铁、镁等金属代替)、稀硫酸(或稀盐酸代替)
原理:
Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
收集方法:
向下排空法(密度比空气下)、排水法(难溶于水)
验纯:
集满氢气的试管用拇指堵住管口,管口朝下,立即移近酒精灯火焰,点燃试管里的氢气。
点火后,根据声音判断氢气是否纯净:
如果听到的是尖锐的爆鸣声,则表示氢气不纯,必须重新收集进行检验,直至听到“噗”的声音,才表明收集的氢气已经纯净,可以使用。
重新收集氢气检验时,应另换一支试管进行操作,若仍使用原试管,要先用拇指堵住试管口一会儿,然后再去收集氢气进行点火验纯。
注意:
不可用浓盐酸的原因浓盐酸有强挥发性;不可用浓硫酸或硝酸的原因浓硫酸和硝酸有强氧化性。
推广或使用的新能源
种类:
太阳能、风能、地热能、核能、潮汐能。
划分方法:
第一种:
自然界中以现成形式提供的能源叫一级能源,如煤、石油、水;需依靠其他能源间接制取的能源叫二级能源,如电力、蒸汽。
第二种:
可再生能源:
持续利用的能源。
如水能、风能。
不可再生能源:
经过亿万年所形成的,短期内无法恢复的能源。
如煤、石油和天然气等。
大自然中的二氧化碳
1、二氧化碳的性质
物理性质:
无色,无味的气体,密度比空气大,能溶于水,高压低温下可得固体----干冰
化学性质:
(1)一般情况下不能燃烧,也不支持燃烧,不能供给呼吸
(2)与水反应生成碳酸:
CO2+H2O==H2CO3生成的碳酸能使紫色的石蕊试液变红,碳酸不稳定,易分解H2CO3==H2O+CO2↑
(3)能使澄清的石灰水变浑浊:
CO2+Ca(OH)2==CaCO3↓+H2O用于检验二氧化碳;这也是久置装石灰水的试剂瓶壁有一层白膜的原因。
要除去这白膜,用稀盐酸。
其原理CaCO3+2HCl==CaCl2+H2O+CO2↑
(4)与灼热的碳反应:
C+CO2
2CO(吸热反应,既是化合反应又是氧化还原反应,CO2是氧化剂,C是还原剂)
2、二氧化碳的用途:
①灭火(灭火器原理:
Na2CO3+2HCl==2NaCl+H2O+CO2↑)既利用其物理性质(密度比空气大),又利用其化学性质(不能燃烧,也不支持燃烧)
②干冰用于人工降雨、制冷剂(利用干冰升华时要吸收大量的热)
③温室肥料
④做碳酸型饮料(利用二氧化碳能溶于水)
3、二氧化碳对环境的影响:
⑴过多排放引起温室效应。
①造成温室效应的原因:
人类消耗的能源急剧增加,森林遭到破坏
②减轻温室效应的措施:
减少化石燃料的燃烧;植树造林;使用清洁能源
⑵由于二氧化碳不能供给呼吸但无毒,因此在人群密集的地方注意通风换气
实验室制取二氧化碳的方法
药品:
石灰石与稀盐酸
注意:
①不能用H2SO4与CaCO3反应的原因:
生成的CaSO4微溶于水,会覆盖在CaCO3表面,阻止反应的进行。
②不能用HCl与Na2CO3反应的原因:
Na2CO3易溶于水,与盐酸反应速率快,不利于收集。
原理:
用石灰石和稀盐酸反应:
CaCO3+2HCl==CaCl2+H2O+CO2↑
装置图
装置的注意事项:
(1)若用长颈漏斗来注入盐酸,长颈漏斗下端必须伸入液面以下
(2)若用试管来装药品,固定试管时,试管口竖直向上,试管底部与铁架台面接触。
气体收集方法:
向上排空气法(密度比空气大,能溶于水)
检验方法:
将制得的气体通入澄清的石灰水,如能浑浊,则是二氧化碳。
验满方法:
用点燃的木条,放在集气瓶口,木条熄灭。
证明已集满二氧化碳气体。
二氧化碳的工业制法:
煅烧石灰石:
CaCO3
CaO+CO2↑
生石灰和水反应可得熟石灰:
CaO+H2O===Ca(OH)2
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- 燃料 燃烧 教案