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燃

燃料及其利用

Fuels · 燃烧与能源
上一章认识了碳,这一章看碳怎么”烧起来为我们干活”。燃烧不是随便烧的,得凑齐三个条件;灭火就是把这三个条件拆掉一个。煤、石油、天然气这些化石燃料烧了会带来酸雨和温室效应,新能源于是成了必答题。
①
燃烧

三条件缺一不可

②
灭火

拆任一条

③
化石

煤石油天然气

④
新能源

太阳能风能氢能

开场场景:蜡烛一吹就灭,酒精灯却得用灯帽盖灭。为什么?因为灭火手法不同:嘴吹是降温到着火点以下,盖灯帽是隔绝氧气。燃烧到底要凑齐哪三样东西?这章把它讲透。

卡必背元素符号 / 化合价 / 方程式
燃烧三条件:可燃物、与氧气(空气)接触、温度达到着火点
着火点:物质燃烧所需的最低温度(固有属性,不能降)
灭火原理:清除/隔离可燃物、隔绝氧气、降温到着火点以下
化石燃料:煤(工业粮食)、石油(工业血液)、天然气
天然气主要成分:CH₄,CH₄ + 2O₂ --点燃--> CO₂ + 2H₂O
煤的综合利用:干馏(化学变化)得焦炭、煤焦油、煤气
酸雨:SO₂、NO₂ 溶于雨水;温室效应:CO₂ 过多
新能源:太阳能、风能、氢能、地热能、潮汐能、核能
口诀:燃烧三要物氧温,灭火拆任一条成;化石烧出酸与暖,新能源来救地球。

义是什么

是什么:燃烧是可燃物与氧气发生的一种发光、放热的剧烈氧化反应。三个条件缺一不可:物质能烧(可燃物)、有助燃的氧气、温度够高(达到着火点)。注意:着火点是物质本身的属性,像密度一样,不能说”降低着火点”,只能说”把温度降到着火点以下”。

化石燃料是古代生物埋地下经复杂变化形成的不可再生能源。煤主要含碳,石油主要含碳氢,天然气主要成分甲烷。它们燃烧放热,但同时排出 CO₂(温室)、SO₂/NO₂(酸雨)、粉尘(雾霾)。

路怎么学/怎么想

灭火方法对应三条件:①清除可燃物——森林火灾开辟隔离带;②隔绝氧气——油锅着火盖锅盖、CO₂ 灭火器;③降温——用水浇。特别注意:电器着火、油类着火不能用水浇——油比水轻会浮在水面蔓延,电器用水会触电。

化学反应中的能量变化:燃烧放热(放热反应);但不是所有放热都叫燃烧。镁与盐酸反应、生石灰加水也放热;碳与二氧化碳在高温下反应(C + CO₂ = 2CO)却是吸热。能量变化通常表现为热量变化。

典型例题:三道

例1:用灯帽盖灭酒精灯,灭火原理是什么?
审题:对应三条件。
隔绝氧气(空气)。灯帽把火焰与空气隔开,没有氧气支持,火就灭了。不能用嘴吹——可能把火焰压入灯内引起灯内酒精燃烧爆炸。
例2:为什么说”降低可燃物的着火点”这句话是错的?正确说法是什么?
审题:概念辨析。
着火点是物质固有的属性,一般不能改变。正确说法是:用水灭火,是把温度降到可燃物的着火点以下,而不是降低着火点本身。
例3:写出甲烷完全燃烧的化学方程式。
审题:有机物燃烧。
CH₄ + 2O₂ --点燃--> CO₂ + 2H₂O。甲烷是清洁能源,比煤和石油含杂质少,燃烧产生的 SO₂ 和粉尘少,是天然气的主要成分。

生活与生产应用

生活:灭火器怎么选

普通木材家具——水基/干粉;油锅、电器——干粉或 CO₂;图书档案——CO₂(不留痕迹不污损)。会选灭火器是求生技能。

环境:酸雨的危害

SO₂、NO₂ 在空气中被氧化、溶于雨水形成硫酸、硝酸型酸雨,腐蚀建筑、酸化土壤、毒死鱼类。脱硫煤、尾气催化净化是对策。

展往哪儿长

初中:燃烧条件与灭火是安全常识题。高中:化学反应热(焓变)、原电池、化学电源、电解;化石能源与新能源体系。大学:燃料电池、光伏材料、碳捕捉与封存(CCS)。奥数延展:为什么篝火越扇越旺,蜡烛一扇就灭?扇风对蜡烛是降温到着火点以下;对大火却补充了新鲜氧气,反而助燃。——同样是扇风,效果相反,关键看谁占上风。

防坑警示

常见概念坑:①“着火点可以降低”——错,是降温;②“爆炸都是化学变化”——错,气球爆炸、锅炉爆炸是物理变化,可燃物在有限空间急速燃烧引起的爆炸才是化学变化;③“室内起火立即开门窗”——错,开门窗补充氧气会让火瞬间爆燃,应关闭门窗降温求救。

练习

基础:燃烧需要同时满足哪三个条件?

查看解答①有可燃物;②与氧气(空气)接触;③温度达到可燃物的着火点。三者缺一不可。
做对了?很好,下一题/下一章走起。
错了或卡壳?回到本章对应小节,把例题再顺一遍。

进阶:图书档案着火,应选用哪种灭火器?为什么不能用水?

查看解答选 液态 CO₂ 灭火器。它灭火后 CO₂ 挥发不留痕迹,不会污损图书;用水会把书泡烂、还可能造成电器短路。
做对了?很好,下一题/下一章走起。
错了或卡壳?回到本章对应小节,把例题再顺一遍。

奥数:解释”釜底抽薪”包含的灭火原理。

查看解答清除(隔离)可燃物。把锅底下的柴拿走,没有可燃物了,火自然熄灭。这是从根源上灭火,比扬汤止沸(降温)彻底得多。
做对了?很好,下一题/下一章走起。
错了或卡壳?回到本章对应小节,把例题再顺一遍。

证教材级补充:完全燃烧与不完全燃烧

氧气充足→完全燃烧(产物 CO₂、放热多);氧气不足→不完全燃烧(产物 CO、甚至炭黑,放热少且污染大)。

为什么要让燃料充分燃烧:一是节约能源,二是减少 CO 和炭黑污染。措施:燃烧时要有足够多的空气(氧气)、燃料与空气要有足够大的接触面积(把煤粉碎成煤粉、把液体燃料喷成雾状)。汽车发动机的”涡轮增压”就是这个道理。

拓展思考:氢气为什么被认为是最理想的燃料?①燃烧产物只有水,无污染;②热值高;③可以用水制取,来源广泛。目前瓶颈是储存和运输不便、制取成本高。
做对了?很好。
卡壳?回到本章「新能源」再想一遍。
记
小结卡

① 燃烧三条件:可燃物、氧气、温度达着火点;灭火拆一条。

② 着火点不能降,只能把温度降下去。

③ 化石燃料带来酸雨与温室,发展新能源是出路。

费曼学习法:讲给别人听
合上书本,假装对面坐着一个初三的小孩,把这三件事说清楚——说不清楚的地方,就是你没真懂。
  1. 用自己的话讲:本章核心是「燃料及其利用」,合上书用自己的话讲一遍,不许照抄。
  2. 举个反例 / 什么时候最容易错:对照上面「防坑警示」,挑一条讲明白为什么那是坑。
  3. 哪里还卡壳(标记薄弱点):哪一句你要翻书才说得顺?那个地方就是你的薄弱点,拿笔圈出来。