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第五章　燃　料
第1讲　燃　料
洁净的燃料——氢气
1.氢气的性质
(1)物理性质
颜色 气味 状态 密度 溶解性
无色 _ _ _ _
无味
气体
比空气小
难溶于水
(2)化学性质
①可燃性
a.实验现象
b.反应的化学方程式:　 　。
热感
小水珠
淡蓝
②还原性
a.实验现象
b.反应的化学方程式:　 　。
亮红
水珠
(3)氢气的验纯
①原因:氢气中若混有一定量的　 　,点燃容易发生爆炸。
②方法
空气(或氧气)
尖锐
的爆鸣
“噗”声
较纯
2.氢气的用途
(1)填充探空气球。
(2)作合成盐酸、合成氨的原料。
(3)作燃料,有三个优点:　 　,　 　,　 　。
(4)冶炼金属,用氢气作还原剂。
资源丰富
燃烧热值高
产物无污染
(1)氢气作为燃料的三大优点:原料广泛、燃烧热值高、产物无污染,被认为是最清洁的燃料。
(2)氢气因制取成本高,存在贮存、运输、安全等问题,目前还不能广泛使用。
(3)最理想的制取氢气的途径:太阳能光解水。
1.(2023河南)2023年5月30日,我国神舟十六号载人飞船成功发射,三位航天员顺利进入空间站。空间站内航天员吸入的氧气可由电解水提
供,水通电分解的化学方程式为　 　。运载火箭使用的燃料中有液氢,氢气作燃料的优点是　 _
　(答出一条即可)。
燃烧产物是水,无污染
(合理即可)
组成燃料的主要元素——碳
1.碳的几种单质及用途
(1)金刚石、石墨的物理性质和用途的比较
项目 金刚石 (由碳元素组成) 石墨
(由碳元素组成)
硬度 自然界中　 质软,在纸上可留下痕迹
用途 钻探机钻头、刻刀 铅笔芯、润滑剂、电极等
物理性质不同的原因 碳原子的　 最硬
排列方式不同
(2)无定形碳
无定形碳包括木炭、活性炭、焦炭、炭黑等。
①木炭:具有疏松多孔的结构,决定了它具有　 　能力,用于吸附一些食品和工业产品里的色素,吸附有异味的物质。
②活性炭:结构与木炭类似,具有更强的吸附能力,用于防毒面具、冰箱的除臭剂。
③焦炭:用于冶金工业作燃料。
④炭黑:用于制造油墨、油漆、颜料、橡胶工业填充剂等。
吸附
(1)金刚石和石墨属于不同的物质,石墨转化为金刚石属于化学变化。
(2)只由一种元素组成的物质不一定是单质,还可能是混合物,但绝不可能是化合物。
2.碳单质的化学性质
(1)常温下,碳的化学性质　 　(碳原子最外层有4 个电子)。
(2)碳的可燃性(相同的反应物,因反应物的量不同,生成物不同)。
完全燃烧的化学方程式:　 　;
不完全燃烧的化学方程式:　 　。
非常稳定
(3)碳的还原性
①在高温条件下,碳与二氧化碳反应的化学方程式为　 　。
②在高温条件下,碳与氧化铜反应的化学方程式为　 　。
3.CO的性质和用途
(1)物理性质:通常情况下是无色、无味的气体,　 　溶于水,密度比空气略小。
难
(2)化学性质
①可燃性:　 　(填化学方程式)。
现象:产生　 　色火焰,放出热量。
注意:点燃CO前必须验纯。
②还原性:可用于冶金工业,如用一氧化碳炼铁,其化学方程式为
　 　。
蓝
黑
浑浊
处理尾气,防
止污染空气
(3)毒性CO能与血液中的　 　结合,使血液失去运输氧气的能力,发生煤气中毒。
血红蛋白
CO是没有气味且难溶于水的气体,因此通过闻气味辨别CO或在煤炉上放一壶水防止煤气中毒都是不正确的。
2.(2023衡阳)有关碳及碳的氧化物的说法中,正确的是( )
A.碳的单质都是黑色
B.植物光合作用可将CO2转变为O2
C.CO和CO2元素组成相同,它们的化学性质相似
D.金刚石和石墨都是碳单质,它们的相互转化是物理变化
B
3.下列关于一氧化碳的说法中正确的是( )
A.通常为无色、无味、易溶于水的气体
B.燃烧时火焰呈蓝色,罩干冷烧杯,杯壁无水珠,倒入澄清石灰水,石灰水变浑浊
C.能增强血红蛋白的输氧能力,有剧毒
D.密度比空气略大,点燃CO前不需验纯
B
化石燃料及新能源
1.化石燃料
(1)煤
①成分:主要含有　 　元素,被称为“工业的粮食”。
②综合利用:煤的干馏(炼焦)属于化学变化,产品主要有焦炭、煤焦油和焦炉煤气(三焦三状态)。
(2)石油
①成分:主要含有　 　元素,被称为“工业的血液”。
②综合利用:石油分馏属于物理变化,产品主要有汽油、煤油、润滑油等。
碳
碳、氢
(3)天然气:混合物,主要成分是　 　,其完全燃烧的化学方程式为
　 　。
2.使用化石燃料对环境的污染
(1)燃料中的一些杂质如硫等燃烧时,产生空气污染物如二氧化硫等。
(2)燃料燃烧不充分产生一氧化碳,释放大量热的同时也会产生二氧化碳,加剧温室效应。
(3)未燃烧的碳氢化合物及炭粒、尘粒等排放到空气中易形成浮尘。
(4)煤燃烧时排放出　 　、　 　等污染物,这些气体或气体在空气中发生反应后的生成物溶于雨水,会形成酸雨。
CH4
二氧化硫
二氧化氮
4.下列关于化石燃料的说法,不恰当的是( )
A.煤、石油和天然气等化石燃料属于不可再生能源
B.称为“工业的血液”的是煤焦油
C.化石燃料燃烧时,会产生CO2、H2O等物质
D.化石燃料燃烧为人类提供能量,也会对环境造成污染
B
氢能源与化石燃料
[例1]能源和环境已经成为人们日益关注的问题。
(1)目前人们利用最多的能源是煤、　 　 和天然气等化石燃料,煤燃烧会产生大量的二氧化碳、二氧化硫和一氧化碳等气体,这些气体中,溶于水会导致酸雨的主要是　 　。
(2)氢气作为一种清洁燃料没有大规模使用的原因是　 　(填字母)。
A.氢气的贮存和运输不方便 B.获得氢气的成本高
C.制备氢气的原料缺乏 D.氢气燃烧的热值不高
石油
二氧化硫
AB
[变式训练] 我国具有丰富的煤炭资源,煤制取乙二醇的产业化发展已列入我国石化产业调整和振兴规划。由煤制取乙二醇的流程示意图 如下:
(1)煤属于　 　(填“可再生”或“不可再生”)能源。
(2)合成气可用作气体燃料,写出合成气中氢气燃烧的化学方程式:
　 　。
不可再生
碳单质的性质与用途
[例2](2023武汉)如图所示,石墨、活性炭和木炭在生产生活中有着广泛的应用。
回答下列问题:
(1)石墨的用途可以是　 　。
A.用于制铅笔芯
B.用作电极
C.用于切割大理石
AB
(2)活性炭作冰箱除味剂,是利用其　 　(填“物理”或“化学”)性质。
(3)木炭可用作燃料。木炭完全燃烧的化学方程式为　 　。
物理
1.(2022贺州)下列物质中,硬度最大的是( )
A.C60 B.活性炭
C.石墨 D.金刚石
2.从环境保护的角度考虑,下列燃料中最理想的是( )
A.氢气 B.煤炭
C.汽油 D.一氧化碳
D
A
3.每年5月31日为世界无烟日。吸烟有害健康,下列属于烟气中的有毒气体的是( )
A.O2 B.N2
C.CO D.CO2
4.(2023长沙)液氢已应用于航天等领域。目前在生活生产中大量使用氢能源还存在一定困难,原因是( )
A.氢气本身无毒
B.氢气制取成本高和贮存困难
C.氢气燃烧放出的热量多
D.氢气燃烧产物不污染空气
C
B
5.(2023吉林)下列有关金刚石和石墨的说法,错误的是( )
A.都是碳的单质
B.都由碳元素组成
C.物理性质相同
D.碳原子排列方式不同
6.(2023连云港)宋代许道宁用墨(主要成分为单质碳)所画的《关山密雪图》保存至今而不变色,这是因为在常温下单质碳( )
A.化学性质不活泼 B.硬度高
C.导电性能好 D.吸附能力强
C
A
7.(2023长沙)在生活生产中碳单质的应用广泛。下列有关含碳物质的性质或用途正确的是( )
A.活性炭具有吸附性 B.木炭常温下化学性质很活泼
C.金刚石用作电极 D.石墨用作钻探机钻头
8.下列变化属于物理变化的是( )
A.煤和石油的形成
B.石油分馏制得汽油、煤油、柴油等
C.石墨在一定条件下转化为金刚石
D.把煤隔绝空气加强热制得焦炭、煤焦油和焦炉煤气等
A
B
9.(2022长沙)“碳家族”的成员很多,用途很广。下列说法正确的是
( )
A.石墨不具有导电性
B.C60单质是由碳原子直接构成的
C.活性炭具有吸附性
D.金刚石和石墨里碳原子的排列方式相同
C
10.(2023郴州)关于碳及其化合物的说法正确的是( )
A.一氧化碳有还原性,没有毒性
B.二氧化碳是一种污染性气体
C.含碳酸根或碳酸氢根离子的盐都能与盐酸反应生成二氧化碳气体
D.活性炭具有吸附性,木炭没有吸附性
C
11.(2023包头)卡塔尔世界杯指定用球的芯片传感器产自中国。制取芯片的主要材料是硅,其生产过程涉及的主要化学反应为2C+SiO2 Si+2CO↑。关于该反应叙述正确的是( )
A.2C表示2个碳元素
B.该反应属于置换反应
C.反应前后硅元素的化合价不变
D.参加反应的C和SiO2的质量比为2∶1
B
12.如图所示,科学家提出一种最经济、最理想的获得氢能源的循环体系,下列说法不正确的是( )
A.氢气作燃料的优点是燃烧热值高,产物无污染
B.在此循环中发生了反应:2H2O 2H2↑+O2↑
C.燃料电池可以将化学能转化为电能
D.光照条件下分解水,亟待解决的问题是寻找合适的催化剂
B
13.(2023宜宾)氢气作为一种清洁、高能燃料,越来越受到人们关注。某小组同学设计如图所示装置制取氢气并验证氢气在空气里燃烧。
①
②
回答下列问题:
(1)仪器a的名称是　 　。
水槽
(2)图①中,发生反应的化学方程式是　 　。除采用图示方法外,还可以用　 　法收集氢气。
(3)点燃氢气前应先检验氢气的纯度。操作:试管中的水排尽后,　 _
　;若发出　 _
　,表明气体不纯。
(4)如图②,在尖嘴管管口点燃纯净的氢气,上方罩一个冷而干燥的小烧杯。观察到的现象:纯净的氢气在空气中安静地燃烧,　 _
　。
向下排气
用拇
指堵住集满氢气的试管口,靠近火焰,移开拇指点火
尖锐
的爆鸣声
产生淡蓝色的
火焰,烧杯内壁出现水雾,用手触摸烧杯外壁,感觉发烫
14.(2023包头)2022年10月31日,长征五号运载火箭发射取得圆满成功。该运载火箭使用液氢、煤油等物质作燃料。请回答下列问题:
(1)液氢和煤油作燃料利用的化学性质是　 　。与煤油相比液氢作燃料的优点是　 　(写一条即可)。
(2)煤油在氧气中完全燃烧生成二氧化碳和水,由此推知煤油中一定含有的元素是　 　、　 　(填元素符号)。
可燃性
产物是水,对环境无污染(合理即可)
C
H
15.(2023葫芦岛)能源结构的改变,体现了社会的进步和发展。
(1)化石燃料都是　 　(填“可再生”或“不可再生”)能源。将煤粉碎后燃烧,其目的是　 _
　。化石燃料的大量使用对环境造成的影响有　 _
　(答一点)。
(2)氢气是最理想的清洁燃料,但目前在生活和生产中并没有被广泛使用的原因是　 　(答一点)。
(3)请你预测未来燃料发展的主要方向是　 _
　(答一点)。
不可再生
增大可燃物与空气(或氧气)的接触面积,
使之充分燃烧
空气
污染(或温室效应加剧、酸雨等,合理即可)
氢气制取成本高(或贮存困难,合理即可)
清洁化(或成本低、安全、
便捷等,合理即可)
16.(2023吉林宽城一模)随着经济的发展,能源与环境成为人们日益关注的问题。
(1)燃煤发电时,将煤块粉碎成煤粉,目的是　 _
　;
(2)在南海神狐海域,可燃冰试采创造了产气总量和日均产气量两项世界纪录。可燃冰主要成分是甲烷水合物,可燃冰属于　 　(填“纯净物”或“混合物”)。下列关于“可燃冰”的叙述中,正确的是　　_
(填字母);
A.“可燃冰”就是冰 B.“可燃冰”有可能成为人类未来的重要能源
C.“可燃冰”的实质是水变成的石油
增大反应物间的接触面
积,加快反应速率(合理即可)
混合物
B
(3)“绿色化学”目标之一是达到“零排放”。在一定条件下,CO和H2可以按照不同比例反应,只生成一种产物就能实现“零排放”,这种产物可能是　 　(填字母)。
A.甲酸(CH2O2)
B.乙酸(C2H4O2)
B
1.石墨烯可用机械剥离法从石墨中剥离制得。它是由碳原子构成的只有一层原子厚度的二维晶体(如图),图中每一个小球代表一个碳原子。它是目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料。科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪”。关于石墨烯,下列说法不正确的是( )
A.石墨烯和金刚石都由碳元素组成
B.石墨烯的导电性比银强
C.石墨烯中每个碳原子为三个六元环共用
D.从石墨中剥离出石墨烯属于物理变化
D
2.(2023益阳)化学观念是化学课程要培养的核心素养之一,下列从不同化学观念角度对CO和CO2的认识错误的是( )
A.元素观:CO和CO2都是由碳、氧两种元素组成的化合物
B.分类观:CO和CO2都属于氧化物
C.变化观:CO和CO2在一定条件下可相互转化
D.结构观:CO和CO2都由碳原子和氧原子构成,化学性质相似
D
3.(2022广州)下图为我国不同年份的能源结构图,下列说法不正确的是( )
A.我国能源结构中清洁能源占比呈增加趋势
B.加大水电、风电的开发利用有利于减少环境污染
C.天然气是比煤炭和石油更清洁的燃料
D.液氢用作火箭燃料是因为氢气易于贮存和加注
D
4.(2023重庆B)2022年11月,第22届国际足联世界杯在卡塔尔举行。
(1)所用足球的主要成分聚氨酯属于　 　(填“合成材料”或“合金”)。足球烯(C60)的分子结构与足球形状相似,下列有关C60说法正确的是　 　(填字母)。
A.与石墨是同一种单质
B.是一种化合物
C.完全燃烧生成CO2
合成材料
C
(2)卡塔尔盛产天然气,天然气主要成分燃烧的化学方程式为
　 　。而中国在开发新能源领域走在世界前列,写出一种新能源:　 　。
风能(合理即可)
5.(2022广安)回答下列问题。
(1)氢气由于燃烧热值高、来源广、燃烧产物无污染,得到人们积极的开发和利用。请写出氢气在空气中燃烧的化学方程式:
　 。
(2)碳元素可形成多种单质,如金刚石、石墨、C60,焦炭和活性炭的主要成分也是碳的单质。制糖工业的脱色制白糖、防毒面具里的滤毒罐等都使用了活性炭,这是利用了活性炭有较强的　 　性。
吸附
(3)焦炭、CO是冶金工业重要的还原剂,请写出用赤铁矿(主要成分
Fe2O3)和CO反应炼铁的化学方程式:　 　。
6.(2023枣庄)天然气不仅是优质的能量来源,还是宝贵的化工资源。经过多年努力,我国在天然气的开发利用方面已取得重大突破。
方法一:煤气化生成一氧化碳和二氧化碳。在高温、高压和“甲烷化催化剂”的作用下,一氧化碳、二氧化碳分别与氢气反应生成甲烷,其中“甲烷化催化剂”在这两个化学反应过程中发挥着至关重要的作用。
方法二:开发煤层气。煤层气指储存在煤层中,以甲烷为主要成分的烃类物 质,俗称“瓦斯”,是与煤伴生、共生的气体资源。
方法三:开发可燃冰。可燃冰的主要成分是甲烷水合物,甲烷水合物能稳定存在的压强和温度范围如图所示。可燃冰一旦离开海床便迅速分解,容易发生井喷意外,还可能会破坏地壳稳定平衡,引发海底塌方,导致大规模海啸,所以可燃冰的开采困难。
根据以上材料,回答下列问题:
(1)方法一中提到的一氧化碳、二氧化碳分别转化为甲烷的关键反应条件是使用　 　。
(2)方法一中一氧化碳转化为甲烷的原理可以表示为CO+3H2
CH4+H2O,则二氧化碳转化为甲烷的原理为　 　_
(写化学方程式)。
(3)从物质分类角度分析,方法二中的煤层气属于　 　(填“纯净物”或“混合物”)。
甲烷化催化剂
混合物
(4)根据方法三,判断有关可燃冰的说法正确的是　 　。
A.在15 ℃和100 atm时,可燃冰能稳定存在
B.可燃冰开采时若出现差错,可能导致严重的自然灾害
(5)“碳中和”中的“碳”是指　 　(填“CO”或“CO2”)。我国政府提出在2060年前实现“碳中和”,下列做法符合“碳中和”理念的是
　 　。
A.植树造林 B.焚烧秸秆
C.节能减排 D.燃放烟花
B
CO2
AC
1.天然气(主要成分为CH4)完全燃烧的化学方程式为　 　;某种燃气灶的燃料由水煤气(CO和 H2的混合气体)改为天然气后,灶具的进风口应　 　(填“改大”“改小”或“不变”),氢气作为新能源的优点是　 　_
(答出一条即可)。
改大
燃烧产物无污染(或制备原料广、燃烧热值高等合理即可)
2.某校九年级“我们爱化学”活动小组的同学,在探究木炭与CuO反应时,完成了如下实验,请回答下列问题。
Ⅰ.如图所示装置进行实验,很快发现澄清石灰水
变浑浊。
(1)请写出C与CuO反应的化学方程式:　 　。
(2)实验结束时,应　 　(填序号)。
①先撤出导管,再熄灭酒精灯
②先熄灭酒精灯,再撤出导管
①
Ⅱ.小组中小华同学通过仔细查阅,认为当木炭较多、温度较高时,该反应产生的气体中可能含有CO和CO2,小组的同学们在老师指导下设计实验进行了验证。
已知:碱石灰是NaOH和CaO的混合物,可以吸收CO2和H2O。
(3)仪器B中所盛试剂为　 ,其作用为　 　。
澄清石灰水
检验二氧化碳
(4)D中玻璃管盛装的试剂为CuO,E中盛装的试剂为澄清石灰水。若A装置产物中确有CO,则应观察到的现象有　 _
　。
(5)实验前,需检查　 　;点燃酒精灯前,先打开K,通入N2一段时间,其作用为　 　。
(6)请指出上述实验中的一项缺陷:　 　 。
(7)将1.44 g C和16.0 g CuO在较高温度下反应生成Cu,理论上可生成
　 　g CO。
D中黑色固体变红,E中澄清石
灰水变浑浊
装置气密性
排尽装置内空气,避免对实验结果造成干扰
没有尾气处理装置
1.12
Ⅲ.小组中小吴同学通过查阅资料发现:Cu2O为红色固体,难溶于水,可与稀硫酸反应生成Cu、CuSO4和H2O。
(8)请设计简单实验验证CuO和足量C反应后所得的红色固体中是否有Cu2O:　 _
　。
取少量反应后所得红色固体于试管中,加入足量稀硫酸,溶液变
为蓝色说明固体中含有Cu2O,不变蓝色说明不含Cu2O
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