第四章：燃料及其燃烧
第一节燃烧与灭火
第二节碳
第1课时碳单质
第2课时 CO2和CO的性质
第三节二氧化碳的实验室制法
第四节化学燃料
考点一：燃烧和灭火
一、燃烧
1、概念：可燃物与空气中氧气发生的一种发光、放热的剧烈的氧化反应。
2、条件：（1）可燃物（2）氧气（或空气）（3）温度达到着火点（三者缺一不可，否则不能燃烧）如右图所示：A、薄铜片上的白磷燃烧而红磷不燃烧，说明了燃烧需要温度达到着火点；
B、薄铜片的白磷燃烧而水中的白磷不燃烧，说明了燃烧需要氧气
白磷的着火点低，应贮存在装有水的试剂瓶中
3、燃烧与缓慢氧化的比较
相同点：都是氧化反应、都放热；
不同点：前者发光、反应剧烈，后者不发光、反应缓慢
二，爆炸，燃烧与缓慢氧化的联系与区别
概念发生条件防范措施
燃烧可燃物与氧气发生的一种发光、发
热的剧烈的氧化反应
可燃物；与空气或氧气
接触；温度达到着火点
可燃物与其他物品隔
离；与空气隔离；降低
温度至着火点以下
爆炸可燃物在有限的空间内发生急剧燃
烧，短时间内积聚大量的热，使气
体体积迅速膨胀而引起爆炸
剧烈燃烧；有限空间严禁烟火
缓慢氧化反应进行得很慢，甚至不易察觉的
氧化反应
与空气或氧接触
①可能是化学变化（火药爆炸）也可能是物理变化（车胎爆炸）
②化学变化的爆炸：可燃物在有限空间内急速燃烧，放出的热使气体的体积迅速膨胀
③可燃性气体（氢气、一氧化碳、甲烷）或粉尘（面粉、煤粉）与空气或氧气混合，遇到明火可能会发生爆炸；可燃性气体在点燃或加热前都要检验纯度,以防止发生爆炸的危险
④油库、面粉加工厂门口贴有“严禁烟火”的标志：空气中常混有可燃性气体或粉尘，接触到明火，就
有发生爆炸的危险
⑤可燃物与氧气的接触面积越大，燃烧越剧烈
三，灭火的原理和方法
1、燃烧的条件决定着灭火的原理，只要破坏燃烧的任何一个条件，就可以达到灭火的目的
2、灭火的原理：（1）消除可燃物（2）隔绝氧气（或空气）（3）降温到着火点以下。
3、泡沫灭火器：扑灭木材、棉布等燃烧引起的失火。
干粉灭火器：扑灭一般的失火外，还可以扑灭电器、油、气等燃烧引起的失火。
液态二氧化碳灭火器：扑灭图书、档案、贵重设备、精密仪器等处的失火
4、泡沫灭火器的反应原理，利用碳酸钠与浓盐酸迅速反应产生大量的二氧化碳来灭火 化学反应方程式：Na 2CO 3+2HCl=2NaCl+H 2O+CO 2↑ 常见灭火的方法
① 油锅着火，用锅盖盖灭 ② 电器着火，先应切断电源
③ 煤气泄漏，先应关闭阀门，再轻轻打开门窗，切忌产生火花 ④ 酒精在桌面上燃烧，用湿抹布扑盖
⑤ 扑灭森林火灾，将大火蔓延前的一片树木砍掉
其它：A 、生煤炉火时，需先引燃纸和木材，因为纸和木材的着火点比煤低，容易点燃 B 、室内起火，如果打开门窗，会增加空气的流通,增加氧气的浓度，反应剧烈，燃烧更旺
C 、用扇子扇煤炉火，虽然降低了温度，但没有降至着火点以下，反而增加了空气的流通，所以越扇越旺。用扇子扇蜡烛火焰，虽然增加了空气的流通，但却降低了温度至着火点以下，所以一扇就灭。
考点二：碳和碳的氧化物
（一）碳
一、碳的几种单质（金刚石、石墨、C60）
1、金刚石（C ）是自然界中最硬的物质，无色透明，正八面体。可用于制钻石；刻划玻璃、钻探机的钻头（体现了它的硬度大）等。
2、石墨（C ）是最软的矿物之一，深灰色，具有金属光泽，细鳞片状的固体，有优良的导电性，润滑性。可用于制铅笔芯（体现它深灰色、质软）、干电池的电极（体现了它的导电性）、电车的电刷（体现了它的导电性，滑腻感、常温下化学性质稳定）、做润滑剂（体现它具有滑腻感）等 金刚石和石墨的物理性质有很大差异的原因是：碳原子的排列不同。
3、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.
活性炭、木炭具有强烈的吸附性（因为具有疏松多孔的结构），木炭可用于食品、工业产品中除去色素、异味等，活性炭可用于防毒面具中除去毒气、制糖业中脱色以制白糖；焦炭用于冶铁，炭黑加到橡胶里能够增加轮胎的耐磨性。
注意：吸附性是活性炭、木炭的物理性质
4、C60：C60分子由60个碳原子构成的分子，形似足球，结构稳定。 二、.单质碳的化学性质:
同素异形体：相同元素组成，不同形态的单质。（物理性质不同，化学性质相同）
1、常温下的化学性质比较稳定。因此古代用墨书写、绘画的字画保存时间很久,仍不变色。
2、可燃性:
完全燃烧(氧气充足),生成CO 2 : C + O 2
CO 2
不完全燃烧(氧气不充足),生成CO ：2C + O 2
2CO
3、还原性：C + 2CuO
2Cu + CO 2↑ （置换反应）
置换反应：一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应。
现象：黑色粉末逐渐变成光亮红色，产生的的气体能使澄清的石灰水变浑浊。 C 在反应中得到氧元素，发生氧化反应，是还原剂，具有还原性。
点燃
点燃
高温
CuO 在反应中失去氧元素，发生还原反应，是氧化剂。具有氧化性。
小结：还原剂：夺去氧元素的物质，具有还原性。得到氧元素，发生氧化反应。
氧化剂：提供氧元素的物质，具有氧化性。失去氧元素，发生还原反应。 应用：冶金工业：2Fe 2O 3+3C
4Fe+3CO 2↑ C ＋CO 2 2CO
（二）二氧化碳制取的研究
一、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：
①反应物是固体，需加热，制气体时则用高锰酸钾制O 2的发生装置。 ②反应物是固体与液体，不需要加热，制气体时则用制CO 2的发生装置。 （2）收集方法：气体的密度及溶解性决定：
①难溶于水用排水法收集 CO 只能用排水法
②密度比空气大（或相对分子质量＞29）用向上排空气法 CO 2只能用向上排空气法 ③密度比空气小（或相对分子质量＜29）用向下排空气法 二、实验室制取二氧化碳的方法 1、药品：石灰石与稀盐酸
①不能用H 2SO 4 与CaCO 3反应的原因：生成的CaSO 4微溶于水，会覆盖在CaCO 3表面，阻止反应的进行。
②不能用HCl 与Na 2CO 3反应的原因：Na 2CO 3易溶于水，与盐酸反应速率快，不利于收集。 2、原理：用石灰石和稀盐酸反应： CaCO 3+2HCl==CaCl 2+H 2O+CO 2↑
3、装置图
装置的注意事项：（1）若用长颈漏斗来注入盐酸，长颈漏斗下端必须伸入液面以下 （2）若用试管来装药品，固定试管时，试管口竖直向上，试管底部与铁架台面接触。 4、气体收集方法：向上排空气法（密度比空气大，能溶于水）
5、检验方法：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。
6、二氧化碳的工业制法：
煅烧石灰石： CaCO 3
CaO+CO 2↑
生石灰和水反应可得熟石灰：CaO+H 2O ===Ca(OH)2
高温
高温
高温
（三）二氧化碳和一氧化碳性质 一、二氧化碳的性质
1、物理性质：无色,无味的气体,密度比空气大,能溶于水,高压低温下可得固体----干冰
2、化学性质:
1)一般情况下不能燃烧,也不支持燃烧，不能供给呼吸
2)与水反应生成碳酸： CO 2+H 2O==H 2CO 3 生成的碳酸能使紫色的石蕊试液变红．．．．．．．．．．．．．， 碳酸不稳定,易分解H 2CO 3 == H 2O+ CO 2↑
3)能使澄清的石灰水变浑浊：CO 2+Ca(OH)2==CaCO 3↓+H 2O 用于检验二氧化碳；这也是久置装石灰
水的试剂瓶壁有一层白膜的原因。要除去这白膜，用稀盐酸。其原理是
CaCO 3+2HCl==CaCl 2+H 2O+CO 2↑
4）与灼热的碳反应： C + CO 2
2CO （吸热反应，既是化合反应又是氧化还原反应，CO 2是氧
化剂，C 是还原剂）
3、用途：①灭火（灭火器原理：Na 2CO 3+2HCl==2NaCl+H 2O+CO 2↑）既利用其物理性质（密度比空气
大），又利用其化学性质（不能燃烧,也不支持燃烧）
②干冰用于人工降雨、制冷剂（利用干冰升华时要吸收大量的热）
③ 温室肥料 ④做碳酸型饮料（利用二氧化碳能溶于水）
4，二氧化碳对环境的影响：⑴过多排放引起温室效应。
①造成温室效应的原因：人类消耗的能源急剧增加，森林遭到破坏 ②减轻温室效应的措施：减少化石燃料的燃烧；植树造林；使用清洁能源 ⑵由于二氧化碳不能供给呼吸但无毒，因此在人群密集的地方注意通风换气 二、一氧化碳
1、物理性质：无色，无味的气体，密度比空气略小，难溶于水
2、有毒：吸进肺里与血液中的血红蛋白结合，使人体缺少氧气而中毒。因此在冬季用煤炉来取暖时，要
注意房间的通风和换气。 3、化学性质: 1）可燃性：2CO+O 2
2CO 2（可燃性气体点燃前一定要检验纯度）发出蓝色火焰
H 2和O 2的燃烧火焰是：发出淡蓝色的火焰。 CO 和O 2的燃烧火焰是：发出蓝色的火焰。 CH 4和O 2的燃烧火焰是：发出明亮的蓝色火焰。
高温
点燃
鉴别：H 2、CO 、CH 4可燃性的气体：看燃烧产物（不可根据火焰颜色） （水煤气：H 2与CO 的混合气体 C + H 2O
H 2 ↑+ CO ↑）
2）还原性： CO+CuO △
Cu+CO 2 （非置换反应） 应用：冶金工业
现象：黑色的氧化铜逐渐变成光亮红色，产生的气体能使澄清的石灰水变浑浊。
CO 在反应中得到氧元素,发生氧化反应,是还原剂,具有还原性. CuO 在反应中失去氧元素，发生还原反应，是氧化剂，具有氧化性。 Fe 2O 3+3CO
2Fe+3CO 2（现象：红色粉末逐渐变成黑色，产生的气体能使澄清的石灰水变浑
浊。）
H 2、CO 、C 具有相似的化学性质： A 可燃性 C + O 2
CO 2 2CO+O 2
2CO 2 2H 2 + O 2
2H 2O
B 还原性 ：H 2 ＋ CuO Cu + H 2O CO+CuO Cu+CO 2
C + 2CuO
2Cu + CO 2↑
C 、H 2、CO ：在反应中得到氧元素，发生氧化反应，是还原剂，具有还原性 CuO ：在反应中失去氧元素，发生还原反应，是氧化剂，具有氧化性 除杂：①CO[CO 2] 通入石灰水 或氢氧化钠溶液： CO 2+2NaOH==Na 2CO 3+H 2O ②CO 2[CO] 通过灼热的氧化铜 CO+CuO △ Cu+CO 2 ③CaO[CaCO 3]只能煅烧（不可加盐酸） CaCO 3
CaO+CO 2↑
注意：检验CaO 是否含CaCO 3加盐酸 ：CaCO 3+2HCl==CaCl 2+H 2O+CO 2↑
（CO 32-的检验：先加盐酸，然后将产生的气体通入澄清石灰水。）
4、一氧化碳与二氧化碳性质不同的根本原因是1个二氧化碳分子比1个一氧化碳分子多1个氧原子， 常见气体的鉴别：
氧气：将带火星的木条伸入集气瓶中，若复燃，则气体是氧气
二氧化碳：将气体通入澄清的石灰水中，若澄清石灰水变浑浊，则气体是二氧化碳
一氧化碳；将气体点燃，在火焰上方罩一只干冷的小烧杯，再翻转烧杯倒入澄清的石灰水，若有蓝色火焰，小烧杯上无液滴，澄清石灰水变浑浊。则气体是一氧化碳 三，必记化学方程式
高温
高温
点燃
点燃
点燃
△
高温
高温
△
①C →CO ：2C ＋O 2 2CO C ＋CO 2
2CO ②C →CO 2 ：C ＋O 2 CO 2 C ＋2CuO
2Cu ＋CO 2↑
3C ＋Fe 2O 3
3CO 2↑＋2Fe
③CO →CO 2 ：2CO ＋O 2 2CO 2 CO ＋CuO
Cu ＋CO 2
3CO ＋Fe 2O 3
2Fe ＋3CO 2
④CO 2→H 2CO 3: CO 2＋H 2O ===H 2CO 3 ⑤H 2CO 3 →CO 2 ：H 2CO 3 ===CO 2↑＋H 2O
⑥CO 2 →CaCO 3 ：CO 2＋Ca(OH)2 ===CaCO 3↓＋H 2O ⑦CaCO 3 →CO 2 ：CaCO 3+2HCl==CaCl 2+H 2O+CO 2↑ CaCO 3 CO 2↑＋CaO
考点三：化学燃料
(一)燃料和热量 一、化石燃料
① 包括煤、石油、天然气（都是混合物） ② 是古代生物遗骸经一系列复杂变化而形成的 ③ 属于不可再生能源
④ 合理开采，综合利用，节约使用 1、煤
① 称为“工业的粮食”
② 组成：主要含碳元素，还含少量的氢、氮、氧、硫等元素
③ 将煤隔绝空气加热（干馏，化学变化），得到焦炭（冶炼金属）、煤焦油（化工原料）、煤气
（主要含氢气、一氧化碳、甲烷），用作燃料；煤气泄漏，会使人中毒，有可能发生爆炸 ④ 煤燃烧会产生SO 2、NO 2等，会形成酸雨 2、石油
① 称为“工业的血液”
② 从油井开采出来的石油叫原油，不可以直接做燃料 ③ 组成：主要含碳、氢元素
④ 炼制原理：利用石油各成分的沸点不同，通过蒸馏使之分离（物理变化） ⑤ 石油各产品：汽油、煤油、柴油（作燃料）；沥青（筑路）；石蜡（作蜡烛）等 3、天然气（1）主要成分是甲烷CH 4，最简单的有机物，相对分子质量最小有机物
A 、甲烷的物理性质：无色、无味的气体，密度比空气小，极难溶于水。
B 、甲烷的化学性质：可燃性CH 4＋2O 2
CO 2＋ 2H 2O （发出蓝色火焰）
点燃
高温
点燃
高温
高温
点燃
△
高温
高温
注意：1点燃甲烷前要检验纯度
（2）、检验某可燃物是否含碳、氢元素的方法：点燃，在可燃物上方罩一个冷而干燥的烧杯，烧杯内壁出现水雾，说明生成了水，证明含有氢元素；把烧杯迅速倒过来，立即注入澄清石灰水，变浑浊，说明生成了二氧化碳，证明含有碳元素。（如果某可燃物燃烧生成了二氧化碳和水，只能证明一定含碳、氢元素，可能含氧元素）
（3）、鉴别氢气、一氧化碳、甲烷：检验燃烧的产物（导出点燃，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
（4）、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，就可产生甲烷。
（5）、可燃冰：埋藏于海底，可以燃烧，主要成分是甲烷水合物，储量是化石燃料总和的两倍将成为替代化石燃料的新能源，开采时如果甲烷气体大量泄漏于大气中，造成的温室效应将比二氧化碳更严重（6）、西气东输：输的是天然气
（7）、在化石燃料中，天然气是比较清洁的燃料
二、化学变化中的能量变化，能量的变化通常表现为热量的变化
a)放出热量：燃料燃烧放热（如化石燃料的燃烧）；不通过燃料燃烧也可放热
Mg+2HCl=MgCl2+H2↑； CaO+ H2O=Ca(OH) 2
b)吸收热量： CO 2+C 2CO； Ba(OH)2 + 2NH4Cl = BaCl2+ 2NH3·H2O
三、使燃料充分燃烧注意两点：燃烧时要有足够多的空气，燃料与空气有足够大的接触面。燃料不充分燃烧的后果：产生的热量减少，浪费资源，产生大量的CO等物质污染空气
四、燃气泄漏报警器安装的位置应根据燃气的密度决定，如果燃气的密度比空气的大，则安装在墙壁下方，反之，则安装在上方
（二）使用燃料对环境的影响
一、燃料燃烧对空气的影响
１、煤的燃烧。煤燃烧时会产生二氧化硫、二氧化氮等污染物。溶于水，当溶解在雨水中时，就形成了酸雨。
２、酸雨的危害：破坏森林、腐蚀建筑物、使水体酸化影响水生生物的生长等
防止酸雨的措施：使用脱硫煤、使用清洁能源等
３、汽车用燃料的燃烧。汽油和柴油作为多数汽车的燃料，它们燃烧时产生的尾气中主要含有一氧化碳、未燃烧的碳氢化合物、氮的氧化物、含铅化合物和烟尘等大气污染物。
减少汽车尾气对空气污染的措施：改进发动机的燃烧方式，使燃料充分燃烧；使用催化净化装置；使用无铅汽油；使用车用乙醇汽油；汽车用压缩天然气（主要成分是甲烷）作燃料；禁止没有达到环保标准的汽车上路
二、使用和开发新的燃料及能源
1、乙醇①属于绿色能源中的一种，属于可再生能源②由高粱、玉米、薯类等经发酵、蒸馏而得，俗称酒精③可燃性：C2H5OH+3O22CO2+3H2O ④被用作酒精灯、火锅、内燃机的燃料⑤乙醇汽油是混合物，其优点：节省石油资源，减少汽车尾气的污染，促进农业生产
2、氢气
①最清洁、最理想的燃料：A、原材料资源丰富，B、放热量多，C、产物无污染。
②有可燃性 2H2 + O2 2 H2O
③有还原性H2+CuO Cu+ H2O 用于冶炼金属
④电解水可得到氢气2 H2O2H2↑+ O2↑，但耗用电能
⑤不能广泛使用的原因：制取氢气成本太高且贮存困难
３、氢气的实验室制法
原理：Zn + H2SO4 = ZnSO4 +H2↑
收集方法：向下排空法（密度比空气下）、排水法（难溶于水） 不可用浓盐酸的原因 浓盐酸有强挥发性 ；
不可用浓硫酸或硝酸的原因 浓硫酸和硝酸有强氧化性
４、正在推广或使用的新能源：太阳能、风能、地热能、核能、潮汐能
附：初中要求掌握的两种实验室制取气体的装置： 一、 固 + 固
气体 发生装置图：
制取氧气：反应原理：2KMnO 4 K 2MnO 4 + MnO 2 + O 2↑
2KClO 32KCl+3O 2↑
二、固 + 液
气体 发生装置图：
①制取氧气： 反应原理：2H 2O 2
2H 2O + O 2↑
②制取二氧化碳：反应原理： CaCO 3+2HCl==CaCl 2+H 2O+CO 2↑ ③制取氢气： 反应原理：Zn ＋H 2SO 4 === ZnSO 4＋H 2↑
△
MnO 2 △
△
MnO 2