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第四单元 燃料及其燃烧
第一节 燃烧与灭火
1、燃烧的条件：（缺一不可）
（1）可燃物 （2）氧气（或空气） （3）温度达到可燃物的着火点
燃烧：可燃物和空气中的氧气发生的反应，是一种发光发热的剧烈氧化。
实验
化学方程式
实验现象
结论
白磷燃烧
放热、白光、白烟
证实燃烧的条件缺一不可（如上）
镁和CO2反应
放热、耀眼白光，黑色斑点，白烟
可燃物在特殊情况下，即使没有氧气参与，也可以发生燃烧
金属钠和氯气反应
放热、冒火星，大量白烟
注：※①金属钠和氯气反应应在通风橱中进行；反应停止后，用乙醇洗涤残渣，以除去未反应的钠，氯化钠晶体留在试管中。
※②爆炸：可燃物在有限的空间内急速燃烧，气体体积迅速膨胀而引起爆炸。
③一切可燃性气体、可燃性液体的蒸汽、可燃性粉尘在空气（或氧气）中的浓度达到一定的范围（爆炸极限），点火或者遇火星均有可能发生爆炸。
2、灭火的原理：（只要消除燃烧条件的任意一个即可）
（1）消除可燃物 （2）隔绝氧气（或空气） （3）降温到着火点以下
自燃：没有点燃的条件下，与空气中的氧气发生氧化反应，但反应进行比较缓慢，一般没有明显现象，这种氧化反应叫缓慢氧化。
※遇到火险怎么办？冷静的同时请拨119，报警时要讲清详细地址、起火部位、着火物质、火势大小、报警人姓名及电话号码，并派人到路口迎候消防车。
实验
化学方程式
实验现象
灭火器
灭火
气泡
※干粉灭火器
无
3、燃料的充分燃烧 影响燃烧的因素：可燃物的性质、氧气的浓度、与氧气的接触面积
使燃料充分燃烧的两个条件：（1）要有足够多的空气（2）燃料与空气有足够大的接触面积。
使用打火机或者其它气体燃烧器“先点火后放气”的原因：如果先开气后点火，先喷出的大量可燃气体，就有可能与空气形成爆炸气体，这时遇到明火就有发生爆炸危险，因此必须“先点火后放气”。
第二节 碳
4、同素异形体：由同种元素组成的不同单质
常见的同素异形体： 氧气O2、臭氧O3
石墨C、金刚石C、福勒烯（足球烯、碳纳米管、巴基管）C60
红磷P7、白磷P4
碳的几种单质
金刚石（C）
是自然界中最硬的物质，无色，呈八面体，不导电
用于制钻石、刻划玻璃、钻探机的钻头等
物理性质有很大差异的原因是：碳原子的排列不同
石墨（C）
黑色有金属光泽，是最软的矿物之一，有优良的导电性导热性，润滑性。
用于制铅笔芯、干电池的电极、电车的滑块等
福勒烯（C60）
金属光泽、超导、强磁性、能抗辐射、耐高压、抗化学腐蚀
燃料电池的储气装置；光、电、磁等领域有潜在的应用前景。
CO和CO2的化学性质有很大差异的原因是：分子的构成不同。CO和CO2不互为同素异形体。
5、无定形碳：
由石墨的微小晶体和少量杂质构成.主要有:焦炭,木炭,活性炭,炭黑等。不属于碳的同素异形体。
活性炭具有强烈的吸附性（物理性质），焦炭用于冶铁，炭黑加到橡胶里能够增加轮胎的耐磨性。
吸附的原理：经过活化处理，使其产生大大小小的孔隙，有两个目的：一为增加炭的总表面积；另一目的则为使其产生散布均匀的大大小小孔隙，以增加活性碳吸附、去除污染物的种类及能力。利用污染物质吸附在炭体表面以去除污染物。
举例：净水器、利用活性炭吸附冰箱中的异味、利用活性炭吸附甲醛等有害气体、利用活性炭吸附鞋子中的异味等。
6、单质碳的化学性质：单质碳的物理性质各异,而各种单质碳的化学性质却完全相同
性质
化学方程式
实验现象
用途
稳定性
――
――
用碳素墨水书写正规档案
还原性
黑色变红色，生成的气体使石灰水变浑
冶炼金属
可燃性
完全燃烧(氧气充足),生成CO2 :
不完全燃烧(氧气不充足),生成CO：
燃烧得很旺
（实验难做）
生成的气体有毒
燃料
7、氧化还原反应
氧化反应：物质得到氧的反应
还原反应：物质失去氧的反应
氧化剂（※化合价降低）：提供氧的物质，具有氧化性，被还原
还原剂（※化合价升高）：夺取氧的物质（常见还原剂：金属单质、H2、C、CO），具有还原性，被氧化
8、二氧化碳和一氧化碳
性质 物质
一氧化碳
二氧化碳
物理性质
颜色
无色
无色
味道
无味
无味
状态
气体
气体
密度
比空气略小
是空气的1.5倍
溶解性
难溶解于水
可溶解于水
其它
――――
高压低温下可得固体――干冰
化学性质
和水反应
不能反应
H2CO3 → H2O+ CO2↑
和碱溶液反应
不能反应
可燃性
蓝色火焰，可燃性使用前验纯
（可燃性气体点燃前一定要检验纯度）
可以灭火
还原性
实验现象：黑色变红色，生成气体使石灰水变浑
Fe2O3+3CO高温2Fe+3CO2
氧化性：
（吸热反应）
实验现象：黑色粉末不断减少，生成有毒气体
毒性
和血液里的血红蛋白迅速结合
无
其它
潜水艇制氧：
2Na2O2＋2CO2→2Na2 CO3＋O2
环保
有毒气体，会污染大气；所以尾气必须处理（燃烧或者收集）
温室效应
▲除杂：CO[CO2] 通入氢氧化钠溶液：
CO2[CO] 通过灼热的氧化铜 ：
CaO[CaCO3]只能煅烧（不可加盐酸） ：
注意：检验CaO是否含CaCO3加盐酸 ：
（CO32-的检验：先加盐酸，然后将产生的气体通入澄清石灰水。）
9、石灰石、钟乳石、大理石、白垩――主要成分是CaCO3，冰洲石是自然界中最纯净的碳酸钙晶体。
物理性质
白色、无味、固体、难溶解于水
化学性质
工业制生石灰、二氧化碳
大理石表面变白，疏松
工业制造粘合材料
生成物使酚酞试液变红
溶洞的形成
《石灰吟》（于谦）
千锤万凿出深山，
物理变化
烈火焚烧若等闲。
粉身碎骨浑不怕，
要留清白在人间。
※明朝大臣于谦(1398-1457)，明钱塘(今浙江杭州)人，字廷益，号节庵，性固刚直，颇遭众忌。诗人托物言志，通过赞美石灰，表达了自己以天下为己任，为了社稷苍生不惜“粉身碎骨”的坚强意志和决心。 石灰（碳酸钙）看似寻常，却蕴藏着高尚的品格。它要经过“千锤万击”才能自深山采出，经过“烈火焚烧”变成石灰后，虽已“粉身碎骨”，却欣然以自己的清白，来服务于人们的生活。
第三节 二氧化碳的实验室制法
10、启普发生器的构造和原理：是实验室常用的一种制备气体的装置，以荷兰人P.J.启普的姓命名。启普发生器由葫芦状球形容器、球形漏斗和导气管三部分组成（见图）。它可以使反应随时发生和停止，可以控制气流速度，使用方便。它是常温下利用块状固体跟液体起反应制取气体的典型装置。如制备氢气、二氧化碳等气体都可使用启普发生器。但固体成粉末状、固体与液体相遇而溶解、或能产生高温的反应均不能用此装置。启普发生器是利用容器内气体压力的变化进行工作的。使用时，打开活塞，容器内压强降低，酸液从球形漏斗流下，液体与固体接触，发生反应，产生的气体从导管排出。关闭活塞，中止反应，容器内产生的气体压力增大，将液体压回球形漏斗，使液体与固体脱离接触，反应即自行停止。
几种常见的简易启普发生器：
11、二氧化碳的制法
1）实验室制取气体的思路：（原理、装置、检验）
①发生装置：由反应物状态及反应条件决定：
反应物是固体，需加热，制气体时则用氯酸钾制O2的发生装置。
反应物是固体与液体，不需要加热，制气体时则用制H2的发生装置。
（2）收集方法：气体的密度及溶解性决定：
难溶于水用排水法收集 CO只能用排水法
密度比空气大用向上排空气法 CO2只能用向上排空气法
密度比空气小用向下排空气法 H2可以用向下排空气法
2）二氧化碳的实验室制法
①原理：用石灰石和稀盐酸反应： CaCO3+2HCl→CaCl2+H2O+CO2↑
（反应物的颗粒越小，则反应接触的表面积越大，反应速率越快）
②选用和制氢气相同的发生装置
③气体收集方法：向上排空气法
④验证方法：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。
3）气密性检查的方法：
①手热法：如图（a）（b），把导管一端浸入水中，用双手捂住烧瓶或试管，使容器内的空气膨胀，容器内的空气则从导管口冒出，把手拿开，过一会儿，水沿导管上升，形成一段水柱，说明装置不漏气。
②直接加热法：当装置构成的密封体系较大时，用手捂或热毛巾不易引起空气发生体积变化时，采用酒精灯直接对装置加热。
③启普发生器： 往体系中加水（液体） ----观察是否形成稳定的液差， 如图（c）装置的气密性检查。
第四节 化学燃料 CHEMICAL FUEL
12、三大化石燃料: 煤、石油、天然气（混合物、均为不可再生能源）
（1）煤：“工业的粮食”（主要含碳元素）；我国是最早发现并使用煤的国家
煤燃烧排放的污染物：SO2、NO2（引起酸雨）、CO、烟尘等
（2）石油（原油）：“工业的血液”（主要含碳、氢元素）；
汽车尾气中污染物：CO、未燃烧的碳氢化合物、氮的氧化物、含铅化合物和烟尘
※汽油的标号：正庚烷和异辛烷的混合物中，异辛烷的质量分数叫做这种混合物的辛烷值，即通常说的多少号汽油。
（3）天然气是气体矿物燃料（主要成分：甲烷），是较清洁的能源。
甲烷的化学式: CH4 （最简单的有机物，相对分子质量最小的有机物）
物理性质:无色,无味的气体,密度比空气小,极难溶于水。
可燃性 （发出蓝色火焰）
13、绿色能源有两层含义：一是利用现代技术开发干净、无污染新能源，如氢能源、太阳能、风能、地热能、潮汐能等；二是化害为利，同改善环境相结合，充分利用城市垃圾淤泥等废物中所蕴藏的能源。
▲氢气是最理想的燃料：（有关氢气的化学性质见《第二单元》）
1)优点：资源丰富，放热量多，无污染。
2）需解决问题：①如何大量廉价的制取氢气？ ② 如何安全地运输、贮存氢气？
※解决能源紧缺问题的根本出路在于利用核能，而采用有效的节能措施和大力开发利用水能、太阳能、风能、潮汐能、生物能等可以缓解能源紧张问题。核能源已日益成为当今世界的主要能源，在所有能源中所占的比例也越来越大，核能是一种安全的能源。
※能源可划分为一级能源和二级能源：自然界直接提供的能源为一级能源，需要消耗其它能源的能量间接获取的能源称为二级能源。

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