九年级化学第五单元燃料和二氧化碳知识清单

九年级化学第五单元燃料和二氧化碳知识清单【基础】【核心概念】本单元围绕燃料与二氧化碳展开，核心是理解燃烧的条件与调控、化石燃料的利用及其对环境的影响，以及二氧化碳的性质、制法和用途。这些内容既是化学基础知识的重要组成部分，也是联系生产生活实际、体现化学社会价值的关键载体。掌握本单元知识，需要建立“性质决定用途，用途反映性质”的化学思维，并能运用控制变量法进行实验探究。一、燃烧与灭火（一）燃烧的定义与条件【基础】【高频考点】燃烧是指可燃物与氧气发生的一种发光、放热的剧烈的氧化反应。其本质是氧化反应，但特征为发光、放热且剧烈。燃烧的发生必须同时满足三个条件，缺一不可：第一，物质具有可燃性，即该物质能够与氧气发生反应；第二，可燃物与氧气（或空气）充分接触；第三，温度达到可燃物的着火点。着火点是可燃物固有的属性，是指物质燃烧所需的最低温度，一般情况下不会改变。例如，白磷的着火点约为40℃，红磷的着火点约为240℃，因此白磷在常温下容易自燃，而红磷则需要加热。【难点】【实验探究】燃烧条件的探究实验通常采用对比实验与控制变量法。经典实验装置可设计为：在500mL烧杯中倒入约300mL热水，水中放入一小块白磷（已切成黄豆大小），在烧杯上方盖一片薄铜片，铜片上分别放置一小块白磷和一小块红磷。观察现象：铜片上的白磷燃烧而红磷不燃烧，说明温度需要达到着火点；热水中的白磷不燃烧，说明燃烧需要氧气。若向水中通入氧气，可观察到热水中的白磷燃烧，进一步印证氧气条件。该实验体现了控制变量思想：铜片上白磷与红磷对比，控制了温度相同、与空气接触相同，变量是可燃物的着火点；铜片上白磷与水中白磷对比，控制了可燃物相同、温度相同（均为热水加热），变量是是否与氧气接触。（二）完全燃烧与不完全燃烧【重要】根据氧气充足与否，燃烧可分为完全燃烧与不完全燃烧。当氧气充足时，可燃物中的碳、氢元素完全转化为二氧化碳和水，燃烧速度快，放热量多，火焰通常呈蓝色或无色。当氧气不足时，燃烧不充分，部分碳元素会转化为一氧化碳或碳颗粒（黑烟），放热量少，且可能产生有毒气体。例如，碳在氧气充足时完全燃烧生成二氧化碳（C+O₂点燃CO₂），在氧气不足时不完全燃烧生成一氧化碳（2C+O₂点燃2CO）。一氧化碳（CO）是一种无色无味的气体，有剧毒，因其极易与人体血液中的血红蛋白结合，且结合能力是氧气的200多倍，从而使血红蛋白失去输送氧气的能力，导致人体缺氧窒息。因此，冬季取暖或使用燃气热水器时务必保持通风，防止一氧化碳中毒。（三）爆炸【基础】【拓展】爆炸可分为物理性爆炸和化学性爆炸。物理性爆炸是由于气体压强超过容器承受极限所致，如锅炉爆炸、轮胎爆裂等，过程中无新物质生成。化学性爆炸是可燃物在有限空间内发生急剧燃烧，短时间内聚积大量热，气体体积迅速膨胀而引起爆炸。常见于可燃性气体（如氢气、一氧化碳、甲烷、液化石油气）或可燃性粉尘（如面粉、煤粉、金属粉尘）与空气混合后遇明火发生爆炸。可燃性气体或粉尘在空气中达到一定浓度范围，遇明火才会爆炸，这个浓度范围称为爆炸极限。爆炸极限有最低极限和最高极限，低于最低极限不燃烧也不爆炸，高于最高极限则安静燃烧。例如，氢气的爆炸极限是4%～74.2%，甲烷是5%～15%。加油站、面粉厂、煤矿矿井等处必须严禁烟火，并保持良好的通风，以防止爆炸事故。（四）灭火的原理与方法【高频考点】【应用】灭火的根本原理是破坏燃烧的三个条件之一。只要消除其中一个条件，燃烧即停止。具体灭火方法可归纳为三类：第一，清除可燃物或使可燃物与其他物品隔离，例如森林灭火时开辟隔离带，液化气起火时关闭阀门；第二，隔绝氧气（或空气），例如油锅起火用锅盖盖灭，酒精灯用灯帽盖灭，二氧化碳灭火器灭火；第三，使温度降低到可燃物的着火点以下，例如用水灭火，水在蒸发时吸收大量热，降低环境温度。需要注意的是，着火点是物质固有属性，不能降低，只能降温至着火点以下。【重要】常用灭火器的适用范围需明确：泡沫灭火器主要用于扑灭木材、棉布等一般火灾；干粉灭火器除扑灭一般火灾外，还能扑灭油、气等燃烧引起的火灾；液态二氧化碳灭火器可用于扑灭图书、档案、贵重设备、精密仪器等处的火灾，因其灭火后不留痕迹，且不损坏物品。使用灭火器时，应瞄准火焰根部喷射。（五）易燃物与易爆物的安全知识【基础】生活中常见的易燃物如酒精、汽油、油漆等，易爆物如火药、烟花爆竹等。这些物质在储存、运输和使用时，要严格遵循安全规定：严禁烟火，远离火源；轻拿轻放，防止撞击；密封保存，防止挥发；张贴相应的安全标识（如易燃液体、爆炸品标志）。二、化石燃料及其利用（一）化石燃料的形成与种类【基础】【拓展】化石燃料包括煤、石油和天然气，它们是古代生物的遗骸经过复杂的地质变化而形成的，属于不可再生能源。煤被称为“工业的粮食”，是由古代植物遗体埋在地下经过一系列复杂变化形成的，主要含有碳元素，还含有少量的氢、氮、硫、氧等元素，以及无机矿物质，因此煤是混合物。石油被称为“工业的血液”，是由古代海洋生物遗体埋在地下经过复杂变化形成的，主要含有碳和氢两种元素，也是混合物。天然气主要成分是甲烷（CH₄），通常也含有少量乙烷、丙烷等气体，属于混合物。（二）化石燃料的综合利用【重要】【难点辨析】煤和石油的综合利用方式不同。煤的综合利用称为煤的干馏，即将煤隔绝空气加强热，使其分解的过程。该过程生成了新物质，如焦炭（用于冶金）、煤焦油（提取化工原料）、粗氨水（制化肥）、焦炉气（含氢气、甲烷等，用作燃料），因此干馏属于化学变化。石油的综合利用称为石油的分馏，即利用石油中各成分的沸点不同，通过加热使它们先后汽化、冷凝，从而分离出汽油、煤油、柴油、润滑油、沥青等产品。此过程中没有新物质生成，属于物理变化。天然气既可直接用作燃料，也可用于化工生产，如合成氨、甲醇等。（三）甲烷（CH₄）【基础】【高频考点】甲烷是天然气、沼气、煤矿瓦斯、可燃冰的主要成分。物理性质：无色、无味的气体，密度比空气小（标准状况下密度为0.717g/L，空气为1.293g/L），极难溶于水。化学性质：具有可燃性，燃烧时产生明亮的蓝色火焰，并放出大量热。化学方程式为：CH₄+2O₂点燃CO₂+2H₂O。该反应也是检验甲烷成分的方法：点燃从导管导出的甲烷（先验纯），在火焰上方罩一个干燥的冷烧杯，烧杯内壁有水雾出现，证明有水生成；迅速将烧杯倒转，向其中倒入少量澄清石灰水，振荡，石灰水变浑浊，证明有二氧化碳生成，从而证明甲烷中含有碳、氢元素。甲烷与空气混合遇明火可能发生爆炸，因此点燃甲烷前必须检验纯度。可燃冰是甲烷与水在低温高压下形成的冰状固体（CH₄·nH₂O），储量丰富，但开采难度大，且可能引发环境问题。（四）燃料的充分燃烧与节能【基础】使燃料充分燃烧对于节约能源、减少污染至关重要。实现充分燃烧通常有两个途径：一是燃烧时要有足够多的氧气（空气），可以通过鼓入足量空气来实现；二是燃料与氧气要有足够大的接触面积，工业上常将固体燃料粉碎或液体燃料雾化后燃烧。例如，煤燃烧时加工成蜂窝煤、煤粉，都是为了增大接触面积。家用燃气灶通过调节风门来控制空气进入量，以保证燃气充分燃烧。节能措施还包括改进燃烧设备，提高热能利用效率，以及充分利用余热。（五）化石燃料的储量与能源危机【重要】化石燃料的形成需要数百万年，而人类消耗速度极快，因此它们面临枯竭的危险。同时，化石燃料的使用也带来环境问题（如温室效应、酸雨等）。因此，必须节约使用化石燃料，并积极开发新能源，如太阳能、风能、核能、地热能、氢能等，实现可持续发展。三、二氧化碳的性质和用途（一）二氧化碳的物理性质【基础】二氧化碳（CO₂）在常温下是一种无色、无味的气体。密度比空气大，在标准状况下约为1.977g/L，约是空气密度的1.5倍，因此可以将二氧化碳像倾倒液体一样从一个容器倒入另一个容器。二氧化碳能溶于水，通常状况下，1体积水约能溶解1体积的二氧化碳，增大压强可使其溶解更多，汽水就是利用高压将二氧化碳溶入水中制成的。固体二氧化碳俗称“干冰”，外观似冰，但它在常压下不经液化直接升华变成气体，升华时吸收大量热，因此可作制冷剂。（二）二氧化碳的化学性质【核心】【高频考点】1.不燃烧也不支持燃烧：一般情况下，二氧化碳不能燃烧，也不支持燃烧（即不能维持大多数可燃物的燃烧）。但这一性质不是绝对的，例如，燃着的镁条可以在二氧化碳中继续燃烧，生成氧化镁和碳：2Mg+CO₂点燃2MgO+C，这说明镁的化学性质非常活泼，能从二氧化碳中夺取氧。2.与水反应：二氧化碳能与水反应生成碳酸，化学方程式为：CO₂+H₂O=H₂CO₃。碳酸能使紫色石蕊试液变红。但碳酸很不稳定，容易分解成二氧化碳和水：H₂CO₃=CO₂↑+H₂O。因此，将二氧化碳通入紫色石蕊试液中，溶液变红；加热该红色溶液，碳酸分解，二氧化碳逸出，溶液又变回紫色。这一现象常被用于探究二氧化碳与水反应。3.与碱反应：二氧化碳能与碱溶液反应生成盐和水。（1）与澄清石灰水反应：CO₂+Ca(OH)₂=CaCO₃↓+H₂O。澄清石灰水变浑浊，此反应用于检验二氧化碳气体（因为现象明显，白色沉淀）。（2）与氢氧化钠反应：CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O。该反应无明显现象，但可用于大量吸收二氧化碳（因为氢氧化钠极易溶于水，溶液浓度大，吸收效果好）。若要验证反应发生，可通过检验生成物或利用压强变化等间接方法。4.与碳反应：在高温条件下，二氧化碳能与碳反应生成一氧化碳：CO₂+C高温2CO。该反应是吸热反应，也是工业上制取水煤气（CO和H₂的混合物）的反应之一。5.参与光合作用：在光照和叶绿素的条件下，二氧化碳与水反应生成葡萄糖和氧气：6CO₂+6H₂O光、叶绿素C₆H₁₂O₆+6O₂。这是自然界氧循环和碳循环的重要环节。（三）二氧化碳的用途【基础】【重要】二氧化碳的用途由其性质决定：利用其不燃烧也不支持燃烧且密度比空气大的性质，可用于灭火（如二氧化碳灭火器）；利用其能与水反应生成碳酸的性质，可用于制碳酸饮料；利用其能参与光合作用的性质，可作为气体肥料，在温室大棚中增加二氧化碳浓度以提高作物产量；利用干冰升华吸热的性质，可用于人工降雨（将干冰撒入云层，使空气中水蒸气冷凝成水滴）、冷藏食品、制造舞台烟雾效果；同时，二氧化碳也是重要的化工原料，用于生产纯碱（Na₂CO₃）、尿素（CO(NH₂)₂）等。（四）温室效应【热点】【社会责任】大气中的二氧化碳等气体能让太阳光透过，但对地面向外的红外辐射有强烈吸收作用，使地球表面温度维持在一定水平，这种现象称为温室效应。能产生温室效应的气体称为温室气体，主要包括二氧化碳（CO₂）、甲烷（CH₄）、臭氧（O₃）、氟氯代烷（氟利昂）等。适度的温室效应对地球生命至关重要，没有它地球将变得寒冷。但近年来，由于化石燃料大量燃烧、森林面积减少等原因，大气中二氧化碳浓度迅速上升，导致温室效应加剧，引发全球气候变暖、冰川融化、海平面上升、极端天气频发等一系列环境问题。减缓温室效应的措施包括：减少化石燃料的使用，开发利用新能源（太阳能、风能、核能等）；大力植树造林，增加绿地面积，吸收二氧化碳；倡导低碳生活，节约用电、绿色出行等。四、二氧化碳的制取（一）实验室制取二氧化碳的原理【基础】【高频考点】实验室通常用大理石（或石灰石，主要成分CaCO₃）和稀盐酸（HCl）反应来制取二氧化碳。化学方程式为：CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑。选择该药品组合的原因是：反应速率适中，易于控制和收集；石灰石来源广泛，价格低廉；生成的气体比较纯净。为什么不用其他药品？▲不用浓盐酸：浓盐酸具有挥发性，会挥发出氯化氢气体，导致制得的二氧化碳不纯。▲不用稀硫酸：硫酸与碳酸钙反应生成硫酸钙（CaSO₄），硫酸钙微溶于水，会覆盖在石灰石表面，阻碍反应进一步进行，使反应很快停止。▲不用碳酸钠（Na₂CO₃）粉末：碳酸钠与盐酸反应速率太快，瞬间产生大量气体，不易收集，且成本较高。（二）发生装置【重要】实验室制取二氧化碳属于固体与液体反应，且不需要加热，因此发生装置应选择“固液不加热型”。典型装置有：锥形瓶（或广口瓶、试管）+长颈漏斗+双孔橡皮塞。固体石灰石放在锥形瓶内，稀盐酸从长颈漏斗加入。使用长颈漏斗时，其末端必须伸入液面以下，形成“液封”，以防止生成的二氧化碳气体从漏斗口逸出。也可用分液漏斗代替长颈漏斗，便于控制滴加速率和液体用量。启普发生器也是理想的固液不加热气体发生装置，可随时控制反应的发生与停止。（三）收集装置【基础】由于二氧化碳密度比空气大，且能溶于水（不能用排水法，因为会溶解损失且可能混入水蒸气，一般教科书中不采用排水法，但有些改进实验可用排水法收集较纯的CO₂，因溶解速度不快，但常规考试要求向上排空气法），所以只能用向上排空气法收集。收集时导管应伸入集气瓶底部，以排尽瓶内空气。（四）检验与验满【高频考点】【易错点】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。反应方程式：CO₂+Ca(OH)₂=CaCO₃↓+H₂O。验满方法：将一根燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，则证明二氧化碳已收集满。注意：不能将燃着木条伸入瓶内，否则即使不满也可能熄灭（因瓶内已有部分CO₂），且可能干扰已收集的气体。（五）实验步骤【基础】实验室制取二氧化碳一般步骤可概括为：查、装、收、验。1.查：检查装置的气密性（通常用止水夹夹住橡胶管，从长颈漏斗加水，若形成稳定水柱，则气密性良好）。2.装：先装入石灰石（固体），再倒入稀盐酸（液体）。先固后液，便于操作。3.收：用向上排空气法收集气体。4.验：用燃着木条放在瓶口验满。（六）工业制取二氧化碳【基础】工业上常用煅烧石灰石的方法制取二氧化碳，同时得到生石灰（CaO）：CaCO₃高温CaO+CO₂↑。生石灰可用作干燥剂，与水反应生成熟石灰Ca(OH)₂。五、本章知识拓展与综合（一）一氧化碳（CO）的性质【重要】【对比】一氧化碳与二氧化碳组成元素相同，但分子结构不同，性质差异很大。★物理性质：一氧化碳无色无味，密度比空气略小（1.250g/L，空气1.293g/L），难溶于水。二氧化碳密度比空气大，能溶于水。★化学性质：（1）可燃性：一氧化碳能燃烧，火焰呈蓝色，生成二氧化碳：2CO+O₂点燃2CO₂。因此可用作燃料。（2）还原性：一氧化碳具有还原性，能将金属氧化物还原为金属，如还原氧化铜：CO+CuO△Cu+CO₂。这是炼铁高炉中的基本原理：Fe₂O₃+3CO高温2Fe+3CO₂。（3）毒性：一氧化碳有毒，而二氧化碳无毒（但高浓度会窒息）。【拓展】检验一氧化碳的方法：点燃待检气体，火焰呈蓝色，用干燥烧杯罩在火焰上方无水雾，再用内壁涂有澄清石灰水的烧杯罩住，石灰水变浑浊，证明燃烧产物为CO₂，且原气体可能为CO（需排除氢气、甲烷等的干扰）。（二）碳及其化合物的转化关系（碳三角）【重要】【网络构建】碳及其化合物之间存在相互转化关系，形成“碳三角”：C→CO₂（完全燃烧或与氧气反应）C→CO（不完全燃烧或与二氧化碳高温反应）CO→CO₂（燃烧或还原金属氧化物）CO₂→CO（与碳高温反应）CO₂→CaCO₃（与澄清石灰水反应）CaCO₃→CO₂（高温煅烧或与酸反应）掌握这些转化关系，有助于理解物质间的内在联系，并能解决推断题和流程题。（三）含杂质物质的化学方程式计算【难点】【必考】化学方程式中各物质的质量关系是指纯净物之间的质量关系，当题目给出的物质含有杂质时，必须先换算成纯净物的质量，再进行计算。基本公式：纯净物质量=混合物质量×该物质的质量分数（纯度）。例如：用含碳酸钙80%的石灰石200t煅烧，理论上可得到氧化钙多少吨？需要先求出碳酸钙的质量：200t×80%=160t，然后根据方程式CaCO₃高温CaO+CO₂↑计算。（四）跨学科视野【拓展】●与环境科学：温室效应是全球性环境问题，涉及大气科学、生态学等。二氧化碳作为主要温室气体，其排放与吸收关乎人类未来。●与生物学科：光合作用与呼吸作用都与二氧化碳密切相关，是生物圈碳氧平衡的基础。●与物理学科：干冰升华吸热是物理变化，应用于人工降雨，涉及物态变化和热传递；高压下二氧化碳溶解度增大，涉及物理中的压强对气体溶解度的影响。六、高频考点与易错点总结【高频考点1】燃烧条件的实验探究。常以控制变量法设计对比实验，考查实验现象、结论和变量控制。注意白磷着火点低，红磷着火点高。【高频考点2】灭火原理的应用。给出具体火灾场景，判断灭火方法对应的原理。易错点：用水灭火不是降低着火点，而是降温至着火点以下。【高频考点3】化石燃料的综合利用。干馏和分馏的区别是常考概念，干馏是化学变化，分馏是物理变化。【高频考点4】CO₂的实验室制法。药品选择的原因（不用浓盐酸、稀硫酸、碳酸钠）是高频简答题。装置连接、气密性检查、验满方法也常考。【高频考点5】CO₂的检验与验满。检验用澄清石灰水（看变浑浊），验满用燃着木条放瓶口。易错点：将验满木条伸入瓶内，或混淆检验与验满。【高频考点6】CO和CO₂的性质对比。常以选择题或填空题考查二者性质差异，如是否支持燃烧、是否与水反应、是否有毒、还原性等。【难点】CO₂与碱反应过量问题。将CO₂通入澄清石灰水，先产生沉淀（CaCO₃），继续通入CO₂，沉淀溶解生成可溶的碳酸氢钙：CaCO₃+CO₂+H₂O=Ca(HCO₃)₂。此反应涉及物质转化，在推断题中可能出现。【易错点1】将“着火点”理解为可以降低的温度。着火点是物质的固有属性，不能降低。【易错点2】认为二氧化碳能使紫色石蕊变红。实际是二氧化碳与水反应生成的碳酸使石蕊变红，干燥的二氧化碳不能使干燥的石蕊试纸变色。【易错点3】实验室制CO₂时，用稀硫酸代替稀盐酸。稀硫酸与大理石反应生成微溶硫酸钙，阻止反应持续。七、典型例题与解题思路（一）选择题常见考点例1：下列有关燃烧与灭火的说法正确的是（）A.可燃物只要与氧气接触就能燃烧B.用水灭火是因为降低了可燃物的着火点C.油锅起火用锅盖盖灭是隔绝氧气D.室内起火应立即打开所有门窗通风解析：A错误，还需温度达到着火点；B错误，着火点不变，是降温至着火点以下；C正确；D错误，打开门窗会进入更多氧气，使火势更大。答案：C。（二）填空题常见考点例2：实验室制取二氧化碳常选用的药品是______和______，反应的化学方程式为______。验满的方法是______。若用浓盐酸代替稀盐酸，会使制得的气体中混有______气体。答案：大理石（或石灰石）；稀盐酸；CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑；将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，则已满；氯化氢（HCl）。（三）实验探究题常见考点例3：某同学设计如图装置探究二氧化碳能否与水反应（图示略：干燥石蕊纸花和湿润石蕊纸花分别放入盛有二氧化碳的集气瓶中）。实验中观察到的现象是：干燥纸花不变色，湿润纸花变红。由此得出的结论是______。该实验采用了______的实验方法。解析：干燥纸花不变色，说明二氧化碳不能使石蕊变色；湿润纸花变红，说明二氧化碳与水反应生成了酸性物质。结论：二氧化碳与水反应生成碳酸，碳酸使石蕊变红。实验方法：对比（或控制变量）。（四）计算题步骤例4：某石灰石样品中含有碳酸钙90%，取该样品200g充分煅烧，计算可得到含氧化钙80%的生石灰多少吨？解题步骤：1.设未知量。2.写出正确的化学方程式。3