第七单元 能源的合理利用与开发（知识清单）初中化学人教版（2024）九年级上册（解析版）

第七单元能源的合理利用与开发

课题1燃料的燃烧一、燃烧的条件1．燃烧的条件（1）燃烧：通常情况下，可燃物与氧气发生的一种发光、放热的剧烈的氧化反应。（2）燃烧需要满足三个条件（缺一不可）：①可燃物；②与氧气（或空气）接触；③达到燃烧所需的最低温度（着火点）。2．实验探究燃烧的条件实验装置图实验现象铜片上的白磷燃烧，产生大量白烟；铜片上的红磷不燃烧；热水中的白磷不燃烧。通氧气后，热水中的白磷燃烧。热水的作用①使水中白磷与空气隔绝，②为薄铜片上的试剂提供热量。实验结论铜片上的白磷燃烧红磷不燃烧，说明燃烧需要温度达到着火点；铜片上的白磷燃烧，热水中的白磷不燃烧，说明燃烧需要与氧气接触；热水中的白磷通氧气前不燃烧，通氧气后燃烧，说明燃烧需要与氧气接触；该实验不能证明燃烧的条件之一是需要可燃物。3．控制变量在上述燃烧的条件实验探究中，运用了控制变量法进行实验：（1）控制温度、氧气等因素不变，通过不同可燃物（红磷、白磷）的实验，说明燃烧需要达到一定温度；（2）控制温度、可燃物等因素不变，通过有氧气或无氧气存在的实验，说明燃烧需要有氧气（空气）；二、燃料燃烧的调控1．灭火的原理和方法（1）灭火的原理：破坏燃烧的条件。（2）灭火的方法：①清除可燃物或使可燃物与其他物品隔离；如：森林着火砍掉树木，开辟隔离带；熄灭燃气灶的燃气用关闭阀门的方法等；②隔绝氧气（或空气）；如：油锅着火，盖锅盖；酒精在桌面上燃烧，用湿抹布扑盖；熄灭酒精灯，灯帽盖灭等；③使温度降到着火点以下。如：油锅着火，放青菜；用水灭火；吹灭蜡烛等；（3）简易灭火器原理简易灭火器原理示意图灭火原理分析反应的化学方程式：Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑灭火原理：利用反应快速产生的二氧化碳来降温和隔绝空气（4）常见灭火器及其灭火原理和适用范围灭火器灭火原理适用范围干粉灭火器隔绝空气除可用来扑灭一般火灾外，还可用来扑灭油、气等燃烧引起的火灾二氧化碳灭火器降温和隔绝空气扑灭图书、档案、贵重设备、精密仪器等存放场所的失火（灭火时不留下任何痕迹而使物体损坏）水基型灭火器隔绝空气扑灭汽油、柴油、木材、棉布等的失火（5）火灾自救、逃生如果发现火险或遭遇火灾，一定不要慌张，要沉着应对，并立即拨打119火警电话。如果火势不大，可根据可燃物及起火原因等现场情况，选择合适的方法和灭火器材将火扑灭。如果火势较大或有蔓延的趋势和可能，应采取必要的自救措施，如采用湿毛巾捂住口鼻等方式迅速离开着火区域。三、易燃物和易爆物的安全知识1．爆炸（1）爆炸：易燃物在有限的空间内急剧地燃烧，就会在短时间内聚积大量的热，使气体的体积迅速膨胀而引起爆炸。（2）聚集在通风不良的有限空间内遇到明火易引起爆炸的常见物质：①可燃气体，如天然气、煤气、液化石油气。②粉尘，如面粉、煤粉粉尘。2．常见的易燃物、易爆物与注意事项（1）常见的易燃物、易爆物：火药、烟花爆竹、硫黄、白磷、红磷、酒精、汽油、氢气、天然气、液化石油气等。（2）注意事项：在生产、运输、使用、储存易燃物和易爆物时，必须严格遵守有关规定，绝不允许违章操作。（3）有“严禁烟火”字样或消防安全标志的地方：加油站、油库、面粉加工厂、纺织厂和煤矿的矿井。（4）常见的消防安全标志当心易燃物当心爆炸物禁止吸烟禁止烟火禁止放易燃物禁止燃放鞭炮四、燃料的充分燃烧1.影响燃烧剧烈程度的因素：（1）可燃物的性质；（2）氧气的浓度；氧气的浓度越大，燃烧就越剧烈；（3）与氧气的接触面积。可燃物与氧气接触面积越大，燃烧就越剧烈。2．燃料充分燃烧的条件（1）燃烧时要有足够的空气（氧气）；（2）燃料与空气要有足够大的接触面等。3．燃料不充分燃烧的影响燃料不充分燃烧的缺点：产生黑烟，生成CO，利用率降低，浪费资源，且污染空气。燃气灶做饭时，火焰呈黄色或橙色，锅底有黑色固体出现的原因：氧气不足，燃烧不充分。此时应该采取的措施：将炉具的进风口“调大”，增大空气的进气量。五、化学反应中的能量变化1．燃烧放热酒精是乙醇（化学式C2H5OH）的俗称。乙醇在空气中完全燃烧时，生成二氧化碳和水，并放出大量的热。化学方程式：C2H5OH+3O2点燃2CO2+3H2O2．氧化钙与水反应放热，化学方程式：CaO+H2O===Ca(OH)23．化学反应中的能量变化化学反应中能量的变化通常表现为热量的变化；有些反应放出热量，如氧化钙与水的反应；有些反应吸收热量，如碳单质与二氧化碳的反应。4．对化学反应放出能量的利用（1）生活燃料的使用；（2）利用燃烧放出的能量发电、发射火箭；（3）利用爆炸放出的能量开采矿物、开山炸石、拆除危旧建筑等。课题2化石能源的合理利用一、化石能源的利用1．常见的化石能源有煤、石油、天然气等，它们都是混合物，相对较为清洁的是天然气，化石能源是不可再生能源。2．煤和石油煤石油组成元素主要含有碳元素，还含有氢、氮、硫、氧等元素主要含有碳和氢两种元素综合利用煤的干馏：将煤隔绝空气加强热分解（属于化学变化）石油的分馏：利用石油中各成分的沸点不同进行分离（属于物理变化）主要加工产品焦炭、煤焦油、煤气(由一氧化碳、氢气和甲烷等组成的混合气体)等汽油、煤油、柴油、润滑油、石蜡、液化石油气（主要成分是丙烷、丁烷、丙烯和丁烯等）等天然气（主要成分是甲烷）（1）甲烷的性质①物理性质：甲烷是无色无味的气体，极难溶于水。②化学性质：可燃性甲烷燃烧，火焰呈明亮的蓝色，化学方程式为：CH4+2O2点燃CO2+2H2O甲烷燃烧产物的检验：验纯后点燃甲烷，在火焰的上方罩一个干燥的烧杯，片刻后烧杯内壁有水雾出现，迅速把烧杯倒过来，向烧杯内注入少量澄清石灰水，振荡，澄清石灰水变浑浊，说明甲烷燃烧生成水和二氧化碳，甲烷中含有氢元素和碳元素。（2）沼气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，就会产生沼气，可用作燃料。（3）可燃冰可燃冰的主要成分是甲烷水合物，具有热值高、储量巨大等优点，有望成为未来新能源。二、降低化石能源的利用对环境的影响1．化石能源的利用对环境的影响（1）煤燃烧产生的污染物：二氧化硫、氮的氧化物等，溶于雨水，会形成酸雨。（2）汽油或柴油燃烧产生的污染物：一氧化碳、未燃烧的碳氢化合物、氮的氧化物和烟尘等，造成空气污染。（3）大量化石能源燃烧释放的二氧化碳会引起温室效应加剧，导致全球变暖。2．降低化石能源的利用对环境的影响（1）提高燃料质量：大力推广使用脱硫煤，并在很多地区用天然气代替煤。（2）改进使用技术：如改进脱硫设备；改进汽车发动机的燃烧方式，使用催化净化装置，加大尾气检测力度，推广使用电动汽车。（3）开发和利用新能源。3．氢能源（1）氢能源的优点：氢气无毒，热值高，燃烧后的产物是水，无污染（是一种清洁的高能燃料）。（2）氢气燃烧的化学方程式：2H2+O2点燃2H2O。（3）实验室制取氢气（如图）：①所用试剂：锌和稀硫酸；②反应原理：Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑；③收集方法：排水法或向下排空气法。（4）工业制取氢气：工业上一般通过电解水或以化石能源为原料制取氢气。（5）氢气在生产和生活中还未能广泛应用的原因：大量制取和储运成本较高。4．其他新能源：如太阳能、风能、地热能、潮汐能、核能和生物质能。易错点01：误认为燃烧一定要有氧气参加通常情况下，燃烧需要有氧气参加，但不是所有的燃烧都需要有氧气。如：H2在Cl2中的燃烧生成氯化氢、Mg在CO2中的燃烧生成氧化镁和碳。易错点02：误认为灭火时降温是降低着火点着火点是物质固有的性质，一般不随外界条件的改变而改变。灭火的方法之一是降温到着火点以下，不是降低着火点。易错点03：误认为吹灭蜡烛是隔绝氧气吹灭蜡烛与扇灭蜡烛的原理一样，都是气体流动带走热量，使蜡烛火焰温度降到着火点以下。易错点04：误认为点燃可燃性气体一定会引起爆炸可燃气体与氧气或空气混合遇明火达到爆炸极限才可能爆炸。爆炸的条件是：=1\*GB3①可燃性气体要达到一定的体积分数（爆炸极限）；=2\*GB3②要有明火。在爆炸极限以外，可燃性气体含量过少，反应放出的热量有限，爆炸不会发生。没有明火，温度达不到着火点，爆炸也不会发生。易错点05：误认为室内着火时，要立刻打开门窗通风。室内着火，打开门窗通风会提供大量的氧气，使燃烧更旺且使火势向外蔓延。易错点06：检验某可燃物是否含碳、氢元素的方法点燃，在火焰上方罩一个干燥的烧杯，烧杯内壁出现水雾，说明生成了水，证明含有氢元素；迅速把烧杯倒过来，注入少量澄清石灰水，振荡，石灰水变浑浊，说明生成了二氧化碳，证明含有碳元素。易错点07：误认为管道燃气泄漏可用燃着的木条或蜡烛检査若燃气管道泄漏，需杜绝一切明火和能产生火星火花的操作，如不能用燃着的木条或蜡烛检査，晚上不能开灯检查，否则可能会引起爆炸，可用涂肥皂水的方法去检查或用仪器检查。易错点08：误认为煤的干馏是物理变化煤的干馏是将煤隔绝空气加强热，使其分解产生焦炭、煤焦油、煤气等，发生的是化学变化。易错点09：误认为煤和石油综合利用得到的产品是纯净物煤和石油是混合物，煤综合利用得到的产品焦炭、煤焦油、煤气，石油综合利用得到的产品是液化石油气、汽油、没有、柴油、润滑油、石蜡、沥青等，都是混合物。易错点10：误认为煤气、煤油都是煤综合利用的产品“煤气”、“煤油”虽然名称中都有“煤”字，但不都是煤综合利用的产品。“煤气”是煤的产品；“煤油”却是石油产品；易错点11：误认为观察火焰颜色的方法鉴别氢气、一氧化碳和甲烷氢气燃烧火焰呈淡蓝色，一氧化碳燃烧火焰呈蓝色，甲烷蓝色火焰呈明亮的蓝紫色，火焰颜色都是蓝色，无明显差别，故不能根据火焰颜色来判断。正确的鉴别方法是：检验燃烧的产物。具体操作是：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。方法01燃烧及其条件【解题通法】燃烧是物质与氧气发生的剧烈的氧化反应。燃烧的条件有：可燃物、与氧气接触、温度达到着火点，三者缺一不可。【典型例题】如图是我国古代使用的火折子，竹简帽盖上时，草纸保留火星。使用时，只需打开竹简帽，对着火星轻轻一吹，草纸就燃烧起来。下列说法错误的是A．草纸是可燃物 B．装在竹简内的草纸发生氧化反应C．竹简要盖上帽是为了减少与氧气接触 D．打开竹简帽，吹一吹，降低了草纸的着火点【答案】D【详解】A、草纸能燃烧，属于可燃物，该选项说法正确；B、草纸与氧气发生了反应，属于氧化反应，该选项说法正确；C、盖上帽，能减少与氧气接触，该选项说法正确；D、着火点为物质的固有属性，不能改变，该选项说法不正确。故选D。方法02实验探究燃烧的条件【解题通法】探究燃烧的条件需要使用控制变量法，就燃烧的三个条件做三组对比实验，分别探究燃烧的三个条件。【典型例题】如图是探究燃烧条件的三组实验。已知：白磷的着火点是40℃，红磷的着火点是240℃。(1)甲实验可以得出有关燃烧发生的条件是。(2)用丙装置进行实验时，可观察到外层大烧杯内壁上的水位高低变化情况是。(3)以下对三组实验进行的分析或总结中，错误的是_______(填字母序号)。A．甲实验中小烧杯里的热水只起提高温度的作用B．乙实验中白磷换成红磷，也能观察到燃烧现象C．丙实验可以粗略测定烧杯内空气中氧气的含量【答案】(1)可燃物与氧气接触，温度达到着火点(2)水位先下降，后上升(3)AB【详解】（1）铜片上的白磷燃烧，红磷不能燃烧，说明燃烧需要温度达到着火点，热水中的白磷不能燃烧，说明燃烧需要氧气，故填：可燃物与氧气接触，温度达到着火点（2）白磷丙装置中燃烧时，放出大量的热，加热空气使装置内部的气压增加，烧杯内壁的水位下降，冷却后温度降低，白磷又消耗了空气中的氧气，使装置内部的气压降低，烧杯内壁的水位上升，故填：水位先下降，后上升（3）A、甲实验中小烧杯里的热水起提高温度的作用同时还起到隔绝水中白磷和氧气的作用，选项错误；B、乙实验中白磷换成红磷，红磷也未与氧气接触，则不能燃烧，选项错误；C、丙实验中白磷燃烧消耗氧气，根据水位上升到烧杯总体积的比例，可以粗略测定烧杯内空气中氧气的含量，选项正确；故选：AB。方法03燃料充分燃烧的方法及重要性【解题通法】燃料使燃料充分燃烧的方法：使燃料与空气要有足够大的接触面；提供足够的氧气（空气）。燃料充分燃烧能节约能源，减少环境污染。【典型例题】燃料充分燃烧，对于节约能源、保护环境非常重要。请根据燃料充分燃烧通常考虑的两点，将下列做法进行分类，可将(填字母)，依据为：均是；A．把煤做成蜂窝煤再燃烧B．调大燃气灶进风口C．焚烧秸秆时经常翻动秸秆【答案】AC/CA增大可燃物与空气的接触面积而使燃料充分燃烧【详解】煤做成蜂窝煤和调大燃气灶进风口，均为增大可燃物与空气的接触面积而使燃料充分燃烧，故可将AC分为一类。方法04控制变量法在实验中的应用【解题通法】在科学探究中，如果问题涉及多个因素（变量），可以只研究因变量与一个自变量的关系，控制其他的量不变。运用控制变量的方法，可将多变量问题变成多个单变量问题分别研究，最后综合解决问题。【典型例题】教材“实验活动3”中，对燃烧条件进行如下探究．【提出问题】生活中的燃烧需要什么条件?【设计实验】教材设计实验如下：【反思交流】(1)实验A中，对于使用水和酒精两种物质进行探究，说明燃烧的条件之一是；蘸水的棉花加热较长时间，发生的现象是﹔原因是；(2)实验B中乒乓球碎片先燃烧，滤纸片后燃烧，得出的结论是；某同学做该实验时，取厚度均匀，大小合适的薄铜片，他以铜片中心为圆点画一个圆，将大小相同的乒乓球碎片和纸片放在圆弧上（如上图），酒精灯外焰在中心圆点处加热．这种做法的目的是．(3)若将实验C中倒扣在烧杯中的蜡烛改成实验D的情形，你看到的现象是．【答案】(1)可燃物棉花燃烧了水吸收热量变为了水蒸气离开棉花，棉花和氧气接触，继续加热之后使温度达到棉花的了着火点，从而棉花燃烧了(2)制乒乓球材料的着火点比滤纸的着火点低控制变量(让两种物质受热温度相同)(3)蜡烛火焰由上（高）到下（低）依次熄灭【详解】（1）实验A中，用棉花分别蘸酒精和水，放到酒精灯火焰上加热，观察到的现象是：蘸有酒精的棉花燃烧，蘸有水的棉花不燃烧，说明燃烧条件之一是要有可燃物；蘸水的棉花球燃烧的原因是水吸收热量变为了水蒸气离开棉花，棉花和氧气接触，继续加热之后使温度达到棉花的了着火点，从而棉花燃烧了；（2）实验B中乒乓球碎片先燃烧，滤纸片后燃烧，说明制乒乓球材料的着火点比滤纸的着火点低；取厚度均匀，大小合适的薄铜片，他以铜片中心为圆点画一个圆，将大小相同的乒乓球碎片和纸片放在圆弧上（如上图），酒精灯外焰在中心圆点处加热，这样做的目的是控制变量（让两种物质受热温度相同）；（3）若将实验C中倒扣在烧杯中的蜡烛改成实验D的情形，蜡烛燃烧生成二氧化碳，温度高，二氧化碳密度小，主要在烧杯的上方，二氧化碳不燃烧，不支持燃烧，因此看到的现象是蜡烛火焰由上（高）到下（低）依次熄灭。方法05灭火的原理与方法【解题通法】灭火的原理是破坏燃烧的条件，方法有：隔绝氧气、降温到着火点以下、隔离可燃物。【典型例题】科学用火，可以趋利避害。下列有关燃烧与灭火的说法正确的是A．水能灭火是因为水降低了可燃物的着火点 B．室内失火应立即打开门窗排出浓烟C．家用电器着火可直接用水浇灭 D．关闭燃气阀门灭火的原理是隔离可燃物【答案】D【详解】A、水能灭火是因为水能将可燃物的温度降低至着火点以下，着火点是可燃物的固有属性，不能改变，A选项错误；B、室内失火不能立即打开门窗排出浓烟，否则会加速空气流通，导致火势更旺，B选项错误；C、家用电器着火需先断电再用水浇灭，否则易触电，C选项错误；D、关闭燃气阀门，可以将燃气与空气分隔，从而灭火，其原理是隔离可燃物，D选项正确。故选：D。方法06易燃物、易爆物的安全知识【解题通法】可燃性气体或粉尘与空气或氧气充分混合，遇到明火，就有发生爆炸的危险。【典型例题】交通部门规定，旅客乘坐车船时，严禁随身携带易燃易爆物品。因为人员密集、高速行驶的车船上，这些物品一旦着火或爆炸，极易造成巨大危害。以下物品，不准随身携带的是①蔗糖②酒精③烟花鞭炮④汽油、煤油A．①②③ B．①③④ C．②③④ D．①②③④【答案】C【详解】①蔗糖虽然有可燃性，但不是易燃易爆物，所以错误；②酒精易挥发且着火点低，是易燃易爆物，所以正确；③烟花鞭炮是易燃易爆物，所以正确；④汽油、煤油着火点低，是易燃易爆物，所以正确。故选C。方法07化学反应中的能量变化【解题通法】化学反应生成新物质的同时，还伴随着热量的变化。有的反应放热，如燃烧、氧化钙与水反应等，有的反应吸热，如碳与二氧化碳反应。【典型例题】化学与能量的转化息息相关。下列有关叙述正确的是A．化学反应过程中都会发生放热现象B．在化学反应中只有燃烧反应才能放出热量C．化学能可转变成电能，如燃料电池已被应用于城市客车的驱动电源D．人类利用的能量都是通过化学反应获得的【答案】C【详解】A、化学反应过程中常会伴随有吸、放热现象，不一定都有放热现象，该选项说法不正确；B、在化学反应中，燃烧会放出热量，但其他的类型的反应有的也会放出热量，如金属和酸反应，氧化钙与水反应等，该选项说法不正确；C、化学能可转变为电能，如天然气燃料电池就是将化学能转变为电能，该选项说法正确；D、人类利用的能量不都是通过化学反应获得，也可能通过物理变化获得，该选项说法不正确。故选C。方法08化石能源【解题通法】三大化石能源：煤、石油、天然气，都属于不可再生能源。煤的干馏和石油的分馏得到的产品都是混合物，煤的干馏是化学变化，石油的分馏是物理变化。【典型例题】下列关于化石燃料的说法正确的是A．化石燃料都属于可再生能源 B．煤完全燃烧时不会产生污染C．石油为原料能制造合成纤维 D．天然气主要成分为一氧化碳【答案】C【详解】A、化石燃料包括煤、石油和天然气，化石燃料在短期内不能从自然界得到补充，属于不可再生能源，说法错误，不符合题意；B、煤中含有硫元素、氮元素，完全燃烧时生成的二氧化硫、二氧化氮等溶于水会形成酸雨，对环境造成污染，说法错误，不符合题意；C、以石油为原料能制造合成纤维，说法正确，符合题意。D、天然气主要成分是甲烷，说法错误，不符合题意。故选：C。方法09化石能源的利用对环境的影响【解题通法】煤燃烧产生的二氧化硫和氮的氧化物会引起酸雨；汽油燃烧产生的一氧化碳、未燃烧的碳氢化合物、氮的氧化物和烟尘等会造成空气污染。【典型例题】利用化石燃料造福人类的同时，也带来一些问题，下列造成酸雨的主要物质A．二氧化硫和二氧化氮 B．二氧化氮和一氧化碳C．一氧化碳和二氧化碳 D．二氧化硫和一氧化碳【答案】A【分析】酸雨主要由化石燃料燃烧产生的二氧化硫、氮氧化物等酸性气体，经过复杂的大气化学反应，被雨水吸收溶解而成。【详解】A、造成酸雨的主要物质是二氧化硫和二氧化氮，与水反应分别生成亚硫酸和硝酸。A符合题意；B、二氧化氮与水反应生成硝酸，是造成酸雨的主要物质；一氧化碳不溶于水不是造成酸雨的主要物质。B不符合题意；C、一氧化碳不溶于水不是造成酸雨的主要物质，二氧化碳不属于造成酸雨的主要物质。C不符合题意；D、二氧化硫与水反应生成亚硫酸，是造成酸雨的主要物质；一氧化碳不溶于水不是造成酸雨的主要物质。D不符合题意。综上所述：选择