九年级化学（科粤版）上册：燃料与二氧化碳 知识清单

九年级化学（科粤版）上册：燃料与二氧化碳知识清单一、燃烧与灭火（一）燃烧的定义与条件【基础】【★】燃烧是一种发光、发热的剧烈的化学反应。从化学反应的本质上讲，它是一种氧化反应，且反应速率较快，能在短时间内释放出大量的热。理解燃烧必须抓住三个关键特征：发光、发热、化学反应。例如，电灯发光发热是物理变化，不属于燃烧；而木炭在氧气中点燃，既发光发热又生成了新物质二氧化碳，这才是燃烧。（二）燃烧的条件【核心】【高频考点】【★★★】物质燃烧必须同时满足三个条件，缺一不可：1.物质本身具有可燃性。2.可燃物与氧气（或空气）接触。氧气是支持燃烧的常见助燃剂，但需注意，某些特殊物质（如镁条）可以在二氧化碳或氮气中燃烧，说明助燃剂并不局限于氧气，但在初中阶段，我们主要研究在氧气中的燃烧。3.温度达到可燃物的着火点。着火点是可燃物本身的一种固有属性，由物质的本性和结构决定，一般情况下不会改变。例如，纸片的着火点低于煤炭，因此纸片更容易被点燃。我们不能通过“浇水”的方式来降低纸张的着火点，只能通过降温使其低于着火点来灭火。（三）灭火的原理与方法【应用】【高频考点】【★★☆】根据燃烧的条件，灭火的原理就是破坏燃烧的任一个条件，使燃烧反应停止。具体方法包括：1.清除可燃物或使可燃物与其他物品隔离。例如，森林火灾时开辟隔离带，防止火势蔓延；液化气起火，先关闭阀门，使可燃物（液化气）来源中断。2.隔绝氧气（或空气）。例如，油锅起火用锅盖盖灭，其原理是使油与空气隔绝；用灯帽盖灭酒精灯；珍贵文物档案着火，用二氧化碳灭火器扑灭，都是利用隔绝氧气的原理。3.使温度降低到可燃物的着火点以下。例如，用水灭火，水在蒸发时会吸收大量的热，使燃烧物的温度降低；我们对着燃着的蜡烛吹气，气流带走热量，使温度降至着火点以下，同时也能吹散可燃蒸气，但主要原理是降温。（四）易燃物与易爆物的安全知识【拓展】【★】1.爆炸：可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。例如，火药爆炸、油库爆炸、煤矿瓦斯爆炸等。需要注意的是，物理性的爆炸（如车胎爆炸）不属于化学变化。2.与燃烧和爆炸有关的图标认识：在加油站、油库、煤矿矿井等处，常见“严禁烟火”的图标；存放易燃、易爆物的地方，会有相应的警示图标，如“禁止吸烟”、“禁止带火种”、“易燃液体”、“爆炸品”等标志，我们需要能够识别。3.安全常识：家用燃气泄漏时，切勿触动任何电器开关（如开灯、打电话），也不能使用明火，应立即关闭阀门，打开门窗通风。在面粉厂、纺织厂等空气中有较多可燃性粉尘的地方，应严禁烟火，防止发生粉尘爆炸。二、化石燃料及其利用（一）化石燃料概述【基础】【★★】化石燃料是由古代生物的遗骸经过一系列复杂变化而形成的，属于不可再生能源。主要包括煤、石油和天然气。它们是当今世界最重要的能源，但同时也面临着储量有限和环境污染的问题。（二）煤和石油【重要】【★★☆】1.煤：被称为“工业的粮食”。它是一种复杂的混合物，主要含有碳元素，此外还含有氢、氧、氮、硫等元素。煤的加工方式主要是干馏（将煤隔绝空气加强热），这是一个化学变化过程。通过干馏可以得到焦炭（用于冶金）、煤焦油（提取多种化工原料）、粗氨水（制化肥）和焦炉气（作燃料）。2.石油：被称为“工业的血液”。它是一种黏稠的液体，主要含有碳和氢两种元素。石油的加工方式主要是分馏（利用石油中各成分的沸点不同进行分离），这是一个物理变化过程。通过分馏可以得到溶剂油、汽油、煤油、柴油、润滑油、石蜡、沥青等多种产品。（三）天然气【重要】【高频考点】【★★★】天然气的主要成分是甲烷（CH₄）。甲烷是一种无色、无味的气体，密度比空气小，极难溶于水。甲烷具有可燃性，燃烧时产生明亮的蓝色火焰，放出大量的热，化学方程式为：CH₄+2O₂点燃CO₂+2H₂O。甲烷是最简单的有机物，也是清洁能源，因为其燃烧产物是二氧化碳和水，对空气污染较小。但需注意，甲烷在空气中含量达到一定范围时，遇明火会发生爆炸，因此使用时要保持通风。天然气、沼气、坑气、油田气的主要成分都是甲烷。（四）化石燃料的综合利用与问题【拓展】【★★☆】化石燃料作为重要的化工原料，能制造出塑料、合成纤维、合成橡胶、化肥、农药、医药、染料等成千上万种产品。然而，化石燃料的大量使用也带来了严重的环境问题：1.燃料中的硫、氮等元素燃烧产生的二氧化硫、氮氧化物是形成酸雨的主要原因。2.燃烧不充分会产生一氧化碳，污染空气，同时也会产生炭粒、尘粒等可吸入颗粒物。3.大量排放二氧化碳导致温室效应加剧。因此，我们一方面要合理开采和节约使用化石燃料，另一方面要开发和使用新能源，并加强环境保护。三、二氧化碳的性质与用途（一）二氧化碳的物理性质【基础】【★】通常情况下，二氧化碳是一种无色、无味的气体。在标准状况下，密度比空气大（约为1.977g/L，是空气密度的1.5倍）。二氧化碳能溶于水，通常1体积水能溶解约1体积的二氧化碳，增大压强能溶解更多，汽水就是利用这个原理制成的。在加压和降温的条件下，二氧化碳会变成无色液体，甚至变成雪状固体，固态二氧化碳俗称“干冰”。（二）二氧化碳的化学性质【核心】【高频考点】【★★★★】1.既不能燃烧，也不能支持燃烧：这是二氧化碳的一个重要性质。但要注意，这里的“不支持燃烧”是指不支持绝大多数物质的燃烧，像前面提到的镁条可以在二氧化碳中燃烧，属于特例。因此，二氧化碳常用来灭火。2.与水反应生成碳酸：二氧化碳通入紫色石蕊试液中，试液变红，这是因为二氧化碳与水反应生成了碳酸（H₂CO₃），碳酸能使紫色石蕊试液变红。化学方程式为：CO₂+H₂O===H₂CO₃。碳酸很不稳定，容易分解，受热时分解更快。所以，将上述变红的溶液加热，碳酸分解，红色又变回紫色，化学方程式为：H₂CO₃===CO₂↑+H₂O。3.与澄清石灰水反应：这是检验二氧化碳的常用方法。将二氧化碳通入澄清石灰水中，石灰水变浑浊，这是因为生成了白色的碳酸钙沉淀。化学方程式为：Ca(OH)₂+CO₂===CaCO₃↓+H₂O。这个反应也常用于解释久置的石灰水表面会形成一层白膜的原因。4.参与光合作用：在光照的条件下，二氧化碳和水在叶绿体中反应生成葡萄糖和氧气。这是自然界中氧气和二氧化碳循环的重要一环。（三）二氧化碳的用途与影响【重要】【★★☆】1.用途：基于其不燃烧、不支持燃烧且密度比空气大的性质，可用于灭火；干冰（固态二氧化碳）升华时会吸收大量的热，使周围温度降低，可用作制冷剂，用于人工降雨、制造舞台烟雾效果、冷藏食物等；二氧化碳是植物光合作用的原料，在温室大棚中可作气体肥料，提高农作物的产量；还可用于生产碳酸饮料。2.对环境的影响：主要是导致温室效应加剧。温室效应是地球表面变热的现象，主要由于二氧化碳、甲烷、氟氯烃等温室气体排放过多造成的。它会导致全球气候变暖、冰川融化、海平面上升、土地荒漠化等一系列问题。因此，倡导“低碳”生活，即减少二氧化碳的排放，具有重要意义。四、二氧化碳的实验室制法（一）反应原理【核心】【高频考点】【★★★】实验室常用大理石（或石灰石，主要成分都是碳酸钙）和稀盐酸反应来制取二氧化碳。化学方程式为：CaCO₃+2HCl===CaCl₂+H₂O+CO₂↑。选择该药品的原因：反应速率适中，便于收集；价格低廉；生成的二氧化碳比较纯净。一般不选用稀硫酸，因为硫酸与碳酸钙反应生成的硫酸钙微溶于水，会覆盖在石灰石表面，阻止反应进一步进行。也不选用浓盐酸，因为浓盐酸挥发性强，会使制得的二氧化碳中混有较多的氯化氢气体而不纯。也不选用纯净的碳酸钙粉末，因为反应速率太快，不易控制。（二）发生装置【重要】【★★★】根据反应物是固体（石灰石）和液体（稀盐酸），且反应不需要加热，应选择“固液不加热型”的发生装置。常见的有以下几种：1.简易装置：试管、锥形瓶或烧瓶搭配双孔橡皮塞（带长颈漏斗和导气管）。使用长颈漏斗时，其末端必须伸入液面以下，形成“液封”，防止生成的二氧化碳气体从长颈漏斗口逸出。2.改进装置：使用启普发生器或其简易装置（如带有隔板的U形管、注射器等），其优点是能够控制反应的发生和停止。原理是关闭止水夹，产生的气体使装置内压强增大，将液体压回，与固体分离，反应停止；打开止水夹，气体导出，压强减小，液体重新与固体接触，反应发生。（三）收集装置【重要】【高频考点】【★★★】二氧化碳能溶于水，且密度比空气大，因此只能用向上排空气法收集。不能用排水法，因为二氧化碳会溶于水并与水反应（虽然溶解量不大，但会造成气体损失和纯度不高）。用向上排空气法收集时，导管应伸入集气瓶底部，以便将集气瓶内的空气排尽。同时，在集气瓶口要盖上玻璃片，防止气体逸散。（四）检验与验满【必考操作】【★★★★】1.检验方法：将生成的气体通入澄清石灰水中，若石灰水变浑浊，则证明该气体是二氧化碳。原理是CO₂+Ca(OH)₂===CaCO₃↓+H₂O。2.验满方法：将一根燃着的木条放在集气瓶口（注意，不能伸入瓶内），若木条火焰熄灭，则证明二氧化碳已收集满。这是因为二氧化碳不支持燃烧，当瓶口聚集满二氧化碳时，会使木条熄灭。（五）实验操作步骤与注意事项【难点】【★★★】1.检查装置的气密性：在连接好装置后，要先检查气密性，再进行后续操作。方法是先将导管一端放入水中，用手紧握容器外壁，若导管口有气泡冒出，松开手后，导管内形成一段水柱，则证明气密性良好。2.装药品：先加固体（石灰石），后加液体（稀盐酸）。石灰石一般平铺在容器底部。3.收集气体：待导管口有连续、均匀的气泡冒出时（因为开始排出的是装置内的空气），再进行收集。用向上排空气法收集时，要掌握好收集时间。4.验满：按要求操作。5.放置：收集满二氧化碳的集气瓶，应盖好玻璃片，正放在桌面上（因为密度比空气大）。6.清洗整理：实验完毕后，要拆洗装置，将废弃物倒入指定容器。（六）考点剖析与常见题型【应试指南】【★★★★】1.选择题：常考反应原理的判断（如哪个化学方程式正确）、发生装置和收集装置的选择依据、操作的正误判断（如长颈漏斗末端是否液封）、气体的检验与验满方法等。2.填空题与简答题：结合具体情境，要求写出反应的化学方程式，解释实验设计的目的（如为什么不用硫酸、为什么用向上排空气法），分析实验失败的原因（如收集的气体不满、石灰水不变浑浊）。3.实验探究题：结合装置图，考察对装置的评价与改进（如如何控制反应的发生与停止），以及综合多种气体的制取（如比较O₂、CO₂、H₂的制取装置异同）。4.易错点提醒：【易错1】误将燃着的木条伸入瓶内验满。【易错2】用排水法收集二氧化碳。【易错3】检验二氧化碳时，误将带火星的木条伸入。【易错4】写化学方程式时漏写↑或未配平。【易错5】混淆二氧化碳使石蕊变红的根本原因（是碳酸，不是二氧化碳本身）。五、二氧化碳与一氧化碳的比较（一）分子构成的异同【基础】【★】二氧化碳（CO₂）和一氧化碳（CO）都是由碳元素和氧元素组成的化合物，但每个分子中所含的氧原子个数不同，导致它们的性质有显著差异。这种“结构决定性质，性质决定用途”的化学思想在本单元体现得淋漓尽致。（二）性质的对比【核心】【高频考点】【★★★★】1.物理性质：CO₂是无色无味气体，密度比空气大，能溶于水；CO是无色无味气体，密度比空气略小（但非常接近，通常也用向上排空气法，但纯度不高），难溶于水。2.化学性质：CO₂不能燃烧也不支持燃烧，能与水反应，能与碱反应（如石灰水）；CO具有可燃性（2CO+O₂点燃2CO₂，蓝色火焰），具有还原性（能将金属氧化物还原为金属，如CuO+CO△Cu+CO₂，这是高炉炼铁的原理），且CO有剧毒，易与人体血液中的血红蛋白结合，使其丧失输氧能力，导致人因缺氧而死亡。因此，在使用煤火取暖或燃气热水器时，要特别注意通风，防止CO中毒。（三）相互转化与鉴别【重要】【★★★】1.相互转化：CO在氧气中燃烧可以生成CO₂；CO₂在高温下与碳反应可以生成CO（CO₂+C高温2CO），这是一个吸热反应。2.鉴别方法：最常用的方法是分别将两种气体通入澄清石灰水中，能使石灰水变浑浊的是CO₂，不变的是CO。也可以利用可燃性，将燃着的木条分别伸入，气体能燃烧且发出蓝色火焰的是CO，使木条熄灭的是CO₂。或者利用还原性，将气体通过灼热的氧化铜，能观察到黑色粉末变红且生成能使石灰水变浑浊的气体的，则是CO。六、跨学科视野与核心素养提升（一）化学与能源发展【拓展】【★★】从古代的钻木取火，到工业革命的蒸汽机（煤炭），再到内燃机（石油），直至今天对氢能、太阳能、风能、核能等新能源的探索，能源的利用与化学的发展密不可分。学习本单元，应树立能源观，理解化石燃料的不可再生性，关注新能源的开发，如氢能的燃烧热值高、产物是水无污染，是理想的清洁能源；乙醇汽油的使用在一定程度上能节省石油资源，减少污染。（二）化学与材料科学【拓展】【★★】以石油为原料的三大合成材料（塑料、合成纤维、合成橡胶）极大地丰富了我们的物质生活。但同时，废弃塑料带来的“白色污染”也成为亟待解决的环境问题。这要求我们思考如何从化学角度进行废弃物的回收与再利用，发展可降解塑料等新型材料，体现了化学对可持续发展的责任。（三）化学与环境生态【拓展】【★★】以碳循环为例，自然界中的碳主要以二氧化碳、碳酸盐（如石灰石）和有机物的形式存在。动植物的呼吸作用、化石燃料的燃烧将二氧化碳释放到大气中；而绿色植物的光合作用、岩石的风化、海洋的吸收又将二氧化碳从大气中固定下来，形成了动态的碳循环。人类活动打破了这种平衡，导致温室效应。因此，控制碳排放、增加碳吸收（如植树造林）是实现碳中和的重要途径，这不仅是一个化学问题，更是一个关乎地球未来的生态学和社会学问题。（四）科学探究与实验思维【方法指导】【★★★★】本单元蕴含着丰富的科学探究思想：1.控制变量法：在探究燃烧条件的实验中，通过对比实验（如铜片上的白磷与红磷对比，得出温度需要达到着火点；水中的白磷与铜片上的白磷对比，得出需要氧气），深刻体现了控制变量的思想。2.对比分析法：通过对CO₂和CO性质、制取方法的对比，加深对物质个性和共性的理解。3.模型认知：通过分子模型理解CO和CO₂的结构差异，建立宏观与微观的联系。4.绿色化学思想：在选择实验室制取二氧化碳的药品时，考虑环保、安全、节约等因素，初步体现了绿色化学的理念。（五）典型考题中的思维训练【难点剖析】【★★★★】1.图像题：常考密闭容器内压强或气体浓度的变化曲线。例如，将CO₂气体通入澄清石灰水，压强会如何变化？先因CO₂被吸收，压强减小；后因过量CO₂与水反应生成碳酸，压强会略有变化。需要结合反应过程进行动态分析。2.推断题：以框图形式呈现几种含碳物