化学、能源与资源的利用
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化学与能源和资源的利用
一、理解燃烧与灭火原理
燃烧的条件:物质本身为可燃物、温度达到着火点、与氧气接触,且三个条件必须同时具备。
灭火的原理:移走可燃源、隔绝空气、降低温度至着火点以下,,三个条件只需具备一个。
二、常见化学能源
三大化石燃料:煤、石油和天然气,它们是不可再生源,属于混合物。
煤和石油中含有少量的氮、硫、氧等元素,燃烧时会对环境造成污染,形成酸雨。
为了保护环境,大力提倡使用清洁能源,如太阳能,风能,地热能,氢能,潮汐能等。
氢气:氢气被认为是最理想的燃料,但因制取成本高、难储存,难运输,暂时还不能广泛使用。
氢气的实验室制法:在实验室里,常用锌与氢气反应来制取氢气。
三、常见的化学合成材料
复合材料:钢筋混凝土(钢筋和混凝土)、机动车轮胎(合金钢和橡胶)、玻璃钢(塑料盒玻璃纤维)、飞机的机翼火箭的锥头(碳纤维复合材料)、石棉网(铁丝和石棉)
植物纤维、动物纤维、合成纤维产品用(燃烧法)鉴别
几种常见塑料的性能和用途
(2)白色污染:指废弃塑料造成的污染,与颜色无关
(3)(3)鉴别羊毛线和合成纤维线:
①物理方法:用力拉,易断的为羊毛线,不易断的为合成纤维线;
②化学方法:点燃,产生焦羽毛气味,不易结球的为羊毛线;无气味,易结球的为合成纤维线。
专题17 化学与能源和资源的利用命题点1 燃烧与灭火命题点2能源综合利用和新能源开发燃烧与灭火本考点主要考查的知识点是:①燃烧的定义和条件;②燃烧条件的探究;③利用灭火原理解决生活中实际问题,一般在选择题或探究题中出现。
1.燃烧(1)定义:通常情况下,可燃物与发生的一种发光、放热的剧烈的氧化反应。
(2)需满足的条件:(三者缺一不可)①;②与接触;③达到燃烧所需的(即可燃物的)(3)促进燃烧的方法及意义①需要足够的,如架空木材,火燃烧更旺。
②增大燃料与空气的,如工业燃煤时,常将块煤磨成煤粉。
意义:节约能源,减少环境污染。
(3)燃烧条件的探究①铜片的作用:。
②水的作用:热源、(或氧气)。
③. 实验设计中运用的实验方法对比实验法:铜片上的白磷与红磷对比;铜片上的白磷与水中的白磷对比。
条件控制法:把白磷放入热水中液封隔绝空气(或氧气)。
④实验设计对比实验实验现象实验结论铜片上的白磷和铜片上的红磷白磷燃烧,红磷不燃烧水的温度达到了白磷的着火点而未达到红磷的着火点,说明。
热水中白磷不燃烧,通入氧气后燃烧说明。
铜片上的白磷和水中的白磷铜片上的白磷燃烧,水中的白磷不燃烧水中的白磷没有与足量的氧气接触,铜片上的白磷与足量氧气接触,说明。
⑤. 实验结论燃烧需要的条件是:可燃物、、,三者缺一不可。
实验装置装置不足白磷在空气中燃烧生成的。
改进装置2.灭火原理(1)灭火的措施(满足其一就可以)①清除或使其与其他物品隔离,如森林火灾,可设置、开辟隔离带;②隔绝(或空气),如油锅着火,可用锅盖盖灭或加大把青菜;③使温度降到,如纸箱、油罐着火,可进行喷水。
易错点:a. 着火点是可燃物固有的一种属性,与本身的性质有关,一般不会随外界条件的改变而改变,灭火只能降低温度,不能降低着火点。
b. 不是所有的燃烧都有氧气参加,如H2在Cl2中能够燃烧。
C.图1中,白磷熄灭后,铜片上的白色固体周边的铜片表面变黑,是因为铜和氧气反应生成黑色的氧化铜。
可再生能源的化学转化与利用随着全球能源需求的不断增长和环境问题的日益凸显,可再生能源的化学转化与利用变得愈发重要。
可再生能源是指可以持续利用、不会耗尽的能源,如太阳能、风能、水能等。
本文将探讨可再生能源的化学转化与利用的现状、挑战及未来发展方向,以期推动可再生能源的可持续利用。
一、太阳能的化学转化与利用太阳能是最常见的可再生能源之一,可以通过光电效应转化为电能。
这种转化过程利用了太阳能和半导体材料之间的相互作用,形成电压差,从而产生电流。
太阳能电池是目前最常见的太阳能转化设备,已广泛应用于家庭、工业和商业领域。
除了光电效应,太阳能还可以通过光热转化为热能。
太阳能热能利用主要以太阳能集热器为基础,通过吸收并集中太阳能辐射能量,将其转化为热能,并应用于供暖、热水等领域。
此外,通过光解水可以将太阳能转化为氢能,实现清洁能源的生产和利用。
二、风能的化学转化与利用风能是一种广泛存在且易于抓取的能源资源,通过风力发电可以将风能转化为电能。
风力发电基于风轮的旋转运动,利用发电机将机械能转化为电能。
近年来,风力发电已成为可再生能源领域增长最快的部分之一,成为许多国家实现能源转型和减少温室气体排放的主要手段之一。
风能的化学转化与利用也包括氢能的生产和储存。
通过风能驱动电解水过程,将水分解为氢气和氧气,实现氢能的生产。
此外,风能还可以用于驱动氢燃料电池,将氢气与氧气反应生成水和电能,实现清洁能源的利用。
三、水能的化学转化与利用水能是一种常见且广泛分布的可再生能源,主要包括水力发电和潮汐能。
水力发电利用水流的动能驱动涡轮发电机运转,将水能转化为电能。
潮汐能则利用海洋潮汐的涨落运动来发电,是一种利用潮汐能资源的方法。
除了电能的转化利用,水能还可以通过水解产生氢能。
水电解是一种将水分解为氢气和氧气的过程,通过电解设备将电能转化为化学能。
同时,水能还可以用于海水淡化和洁净水的生产,满足日益增长的用水需求。
尽管可再生能源的化学转化与利用具有巨大潜力,但仍面临着一些挑战。
生物质能源的生物化学转化与资源利用效率生物质能源作为一种可再生能源,在可持续发展和解决能源危机中扮演着重要角色。
生物质能源的生物化学转化是指将生物质中的有机化合物转化为可用能源的过程。
本文将探讨生物质能源的转化途径、转化效率以及资源利用效率,以提高对生物质能源的利用效果。
一、生物质能源的主要转化途径1. 生物质气化转化生物质气化是将生物质在高温和缺氧条件下转化为合成气的过程。
在这个过程中,生物质中的碳氢化合物被分解为可燃气体,如氢气、一氧化碳和甲烷。
合成气可以用于发电、制造化学品或合成燃料等。
2. 生物质液化转化生物质液化是将生物质在溶剂或催化剂的作用下转化为液体燃料的过程。
生物质通过热解、裂解和重聚等反应生成液体燃料,如生物柴油、生物酒精和生物原油。
这些液体燃料可应用于交通运输领域以及工业和家庭供暖。
3. 生物质发酵转化生物质发酵转化是将生物质中的碳水化合物通过微生物代谢转化为生物燃气或生物乙醇的过程。
生物质中的多糖经过发酵过程可以产生可燃气体,如甲烷和氢气,也可以产生生物乙醇作为燃料或化工原料。
二、生物质能源的转化效率生物质能源的转化效率是评估转化过程中能源利用效果的重要指标。
提高转化效率可以增加生物质能源的可利用性,减少对传统能源的依赖。
1. 气化转化效率生物质气化转化过程中,气化效率是衡量气化过程能量利用效果的指标。
气化效率取决于气化压力、温度、反应速率、反应物质质量以及气化剂的选择等因素。
通过优化气化反应条件和提高反应物质的使用效率,可以提高气化转化效率。
2. 液化转化效率生物质液化转化过程中,液化效率是评估转化过程能源利用性的指标。
液化效率受到液化反应温度、催化剂种类和质量以及反应物质质量的影响。
在液化转化过程中,选择合适的催化剂和反应条件,可以提高液化效率。
3. 发酵转化效率生物质发酵转化过程中,发酵效率是衡量转化过程能源利用情况的重要指标。
发酵效率取决于发酵床的温度、湿度、菌种选择以及反应物质的质量等因素。
2011中考化学试题分类解析化学与能源和资源的利用填空、简答题(2012年湖南衡阳,24题,4分)右图是A、B、C三种物质的溶解度曲线,请根据图示回答。
⑴t1℃时,B的溶解度为g。
⑵t2℃时,A、B、C三种物质溶剂度由大到小的顺序是。
⑶要使B从其饱和溶液中析出最好采用结晶的方法。
⑷将t2℃时A、C的饱和溶液降温到t1℃,所得溶液中溶质的质量分数A C(填“>”、“=”或“<”)。
【答案】⑴20 ⑵A>B>C ⑶蒸发溶剂⑷>【解析】溶解度曲线能告诉我们物质的溶解度随温度的变化关系,还能告诉我们某温度下物质的溶解度,抓住这几点解答。
(2012年湖北襄阳,48题,2分)右图是甲、乙两种物质的溶解度曲线,请用“甲”或“乙”填空:(1)20℃时,物质的溶解度为40g;(2)30℃时,把甲、乙两种物质各100g分别配置成饱和溶液,需要溶剂的质量较多的是【答案】(1)甲(2)乙【解析】溶解度曲线能告诉我们物质的溶解度随温度的变化关系,还能告诉我们某温度下物质的溶解度,抓住这几点解答。
(2012年江苏淮安,14题3分)题14图是A、B、C三种物质(均不含结晶水)的溶解度曲线。
(1)t1℃时,A、B、C三种物质中溶解度最大的是▲;(2)t2℃时,将C物质的饱和溶液转化为不饱和溶液的方法有▲(填一种);(3)小明同学欲在t1℃时配制溶质质量分数为25%的A溶液,你认为他能否成功? ▲。
【答案】(1)B;(2)降低温度或增加溶剂;(3)不能成功【解析】溶解度曲线能告诉我们物质的溶解度随温度的变化关系,还能告诉我们某温度下物质的溶解度,抓住这几点解答。
(2012•湖北黄石49题,8分)49.(1)(3分)用化学符号表示:①2个磷原子;②5个锌离子;③3个五氧化二磷分子。
(2)(2分)按要求书写化学方程式:①铝与硝酸铜溶液反应;②稀硫酸与氢氧化钡溶液反应。
(3)(3分)右图是KCl和KNO3两种物质的溶解度曲线,试回答下列问题:①40℃时,KCl的溶解度为;②40℃时,取各38g分别加入100g水中充分溶解,同时降温到10℃,溶液中析出晶体质量大;③要使接近饱和的KCl溶液变为不饱和溶液,可采取的一种措施是。
考点训练28 化学与能源、资源的利用一、选择题P55第1、2、3、4、8、9、10、11、13题改为1.(2008·上海)下图是一幅贴在汽车加油站上的宣传广告。
围绕这幅广告画以下叙述错误的是( A)A. 玉米汁可用作汽车燃料B. 由玉米生产的酒精汽油可作汽车燃料C. 推广玉米生产的燃料可在一定程度上缓解当前的能源危机D. 以农作物为原料来生产化学品是可行的【解析】由玉米生产的酒精与汽油勾兑后,形成的乙醇汽油可作汽车燃料,玉米汁不可直接用作汽车燃料。
2.(2008·湖北)“可燃冰”又称天然气水合物,它是在海底的高压低温条件下形成的,它的外观像冰,1体积“可燃冰”可储藏100—200体积的天然气。
下面关于“可燃冰”的叙述中,不正确的是( C )A.“可燃冰”有可能成为人类未来的重要能源B.“可燃冰”是一种比较洁净的能源C.“可燃冰”提供了水可能变成油的证据D.“可燃冰”的可燃成分是甲烷【解析】“可燃冰”提供了水可能变成油的证据是错误的,“可然冰”是甲烷的结晶水合物,由碳、氢、氧三种元素组成,而水是由氢、氧两种元素组成,油中含碳元素,无法通过化学变化将水变成油,因为化学反应前后元素种类不变。
3.(2008·山西)化石燃料是不可再生能源,在地球上蕴藏量是有限的,开发和有效利用新能源迫在眉睫。
下列能源中属于新能源的是 ( B ) A.煤 B.太阳能 C.石油 D.天然气【解析】煤、石油、天然气是传统的三大化石燃料,是不可再生能源,不属于新能源。
4. (2008·潍坊)石油是—种重要能源,人类正面临着石油短缺、油价上涨的困惑。
以下解决能源问题的方法不当的是( A )A.砍伐树木作燃料 B.利用太阳能 C.利用风能 D.开发核能【解析】砍伐树木作燃料会造成森林面积减小,树木减少,生态失衡,“温室效应”等一系列的环境问题。
8.(2008·昆明)下列不属于化石燃料的是( D )A.煤B.石油C.天然气D.氢气【解析】煤、石油、天然气都属于化石燃料。
9.(2008·自贡)以下是四种常用的危险品标志,在装运乙醇的包装箱上应贴的标志是( C )【解析】乙醇是易燃的液体,应填C。
10.(2008·肇庆) 储存烟花爆竹的仓库应贴上的标志是( A )A B C D【解析】储存烟花爆竹的仓库应禁止烟火,应贴上A标志。
11.(2008·肇庆)1854年5月30日,英国战舰“欧罗巴”的船舱里装滿了供战马吃的草料,航行途中突然草料着火,整个战舰瞬间变为火海。
则下列有关说法错误..的是( A )A.草料舱没有氧气 B.草料舱通风不好C.草料发生缓慢氧化积累了大量的热 D.草料温度达到了草料的着火点【解析】草料发生缓慢氧化产生了大量的热,因草料舱通风不好,热量无法及时散发出去,积累了大量的热,致使草料温度升高,当草料温度达到了草料的着火点引起自燃。
13.(2008·南通)古语道:“人要实,火要虚”。
此话的意思是说:做人必须脚踏实地,事业才能有成;燃烧固体燃料需要架空,燃烧才能更旺。
从燃烧的条件看,“火要虚”的实质是( D )A.增大可燃物的热值 B.提高空气中氧气的含量C.提高可燃物的着火点 D.增大可燃物与空气的接触面积【解析】燃烧固体燃料需要架空,燃烧才能更旺。
“火要虚”的实质就是增大可燃物与空气的接触面积,有利于燃烧。
P56第18题改为18.(2008·烟台)如图,将两支燃着的蜡烛罩上茶杯,过了一会儿高的蜡烛先熄灭,低的蜡烛后熄灭,同时还观察到茶杯内壁变黑。
由此我们可以得到启发:从着火燃烧的房间逃离时,下列做法中不正确的是( B )A.用湿毛巾捂住鼻子B.成站立姿势跑出C.伏低身子逃出D.淋湿衣服爬出【解析】热的二氧化碳气体密度比空气小,往高处飘,因此高的蜡烛先熄灭,低的蜡烛后熄灭。
从着火燃烧的房间逃离时,用湿毛巾捂住鼻子,防止烟气等有害气体进入鼻孔,并伏低身子逃出,高处的二氧化碳、烟气等有害气体浓度较大。
二、填空题P56第19、20、21、22题改为19.(10分)(2008·揭阳)燃烧与我们的生活与社会的发展有着密切的联系。
(1)右图是燃烧条件示意图:请根据初中所学知识,写出燃烧的三个条件:①②③(2)物质发生化学反应的同时,伴随着能量的变化,通常表现为变化。
人类通过化学反应获得的能量,大多来自于化石燃料。
石油是化石燃料之一,它属于(填“纯净物”或“混合物”)。
(3)奥林匹克火炬(内部储有可燃物)是奥林匹克圣火的载体.①采集奥林匹克圣火的唯一方式,是在奥林匹克的赫拉神庙前通过太阳光集中在凹面镜的中央,引燃圣火。
此过程中最关键的燃烧条件是。
②北京奥运会火炬能在每小时65公里的强风和每小时50毫米雨量的情况下保持燃烧。
但要实现奥运圣火登顶珠峰,还需要解决最关键的燃烧条件是。
答案:(1)①可燃物②氧气或空气③温度达到着火点(不要求顺序)(2)热量混合物(3)①温度达到着火点②氧气或空气20.(12分)(2009·原创中考预测题)下表是几种可燃物在压强为101KPa时间的沸点。
请你回答:可燃物CH4 X C3H8 C4H10C5H12沸点/℃—164 —88.6 —42.1 —0.5 36.138,它燃烧的化学方程式是;(2) X= ;(3)打火机的燃料稍加压即可以液化,减压后(打开开关)液体又容易气化,遇明火即燃烧。
上表中可做打火机燃料的是;(4)请你从表中找出一条规律。
【解析】观察图表中信息可知,物质的相对分子质量越大,物质的沸点越高,且表中的可燃物碳、氢原子数,符合以下关系:C n H2n+2。
X物质的沸点介于CH4、C3H8之间,所以X的化学式为C2H6。
打火机的燃料稍加压即可以液化,减压后(打开开关)液体又容易气化,说明该燃料的沸点在0℃附近,符合此条件的是C4H10。
答案:(1) C3H8 + 5O2 3CO2+4H2O;(2) C2H6;(3) C4H10;(4)一个分子中碳原子个数越多物质的沸点越高21.(11分)(2008·昆明)某同学为探究可燃物燃烧的条件,他查阅资料得知:白磷着火点为40℃ ,红磷着火点为240℃ ,它们在空气中燃烧都会生成刺激呼吸道的白烟——五氧化二磷,五氧化二磷易溶于水,并能与水反应。
他按下图所示装置进行对比实验:(1)用图A所示装置进行实验,观察到的现象是铜片上的白磷燃烧产生白烟:铜片上的红磷和水中的白磷不燃烧再用图B所示装置进行实验.观察到:不通氧气时,热水中的白磷不燃烧;通氧气时,热水中的白磷燃烧。
根据上述实验得出,可燃物燃烧的条件是。
(2)根据燃烧的条件.选择填空:用扇子扇炉火不会熄灭,而是越扇越旺,原因是;用扇子扇蜡烛的烛火,一扇就立即熄灭,原因是 (填序号)。
A.可快速地提供燃烧所需的氧气B.空气流动虽带走热量,但温度未降到着火点以下C.主要是空气流动带走热量,温度降到着火点以下(3)图A与图B所示实验相比,符合环保要求的是。
(4)为探究实验后溶液的性质,在图B烧杯中滴入几滴石蕊试液,溶液呈红色,说明五氧化二磷与水反应所得溶液呈。
【解析】(1)此题以书本中燃烧条件的实验为基础,对可燃物燃烧必须具备的条件进行了进一步的探究。
在图A、图B烧杯中都放热水,白磷在热水中都达到了着火点,但图B通入空气即发生燃烧,而放在图A热水中的白磷不会燃烧,说明可燃物燃烧的条件是需要接触空气(或氧气);(2)用扇子扇炉火,空气流通,氧气充足,所以越扇越旺,而用扇子扇蜡烛的烛火,带走热量,温度降到着火点以下,所以一扇就灭。
(3)图B的燃烧是在水下进行,不会有白烟污染空气;(4)在图B烧杯中滴入几滴石蕊试液,溶液呈红色,说明呈酸性。
答案:(1)通常需要接触空气(或氧气),且温度达到着火点。
(2)A、B C(3)图B(4)酸性22.(4分)(2008·河南)2008年5月12日,一列载有500t燃油的火车途经宝成铁路109隧道时起火。
消防官兵迅速将隧道两端封口,并不停地向隧道里注水。
由于方法得当,终于成功灭火。
请分析他们的灭火方法所依据的原理是什么?答案:隔绝氧气(或空气)使温度降低到着火点以下三、实验探究题P56第23题改为23.(9分)(2008·福州)某兴趣小组话动中,同学们按图11装置对“可燃物燃烧的条件”进行探究。
探究过程中,大家对磷燃烧生成的大量白烟是否危害人体健康提出疑问。
【查阅资料】白磷的着火点是40℃,红磷的着火点是240℃,……燃烧产物五氧化二磷是白色固体,会刺激人体呼吸道,可能与空气中水蒸气反应,生成有毒的偏磷酸(HPO3)。
【变流与讨论】白烟对人体健康有害,该实验装置必须改进。
【改进与实验】同学们按改进后的图12装置进行实验。
请你帮助他们将下表补充完整。
现象解释a试管中白磷燃烧,热水中白磷没有燃烧. b试管中红磷没有燃烧.b试管中红磷、热水中白磷都没有燃烧的原因是① ;②。
装置比较,优点是。
(2)小林同学指出图12装置仍有不足之处,并设计了图13装置,其中气球的作用是。
【拓展与迁移】实验小结时,小朱同学说:“待a试管冷却后,如果将试管口紧贴水面(室温下)。
并取下橡皮塞,将看到液体进入试管。
”这一说法得到大家的一致认同。
小晶问:“如果不考虑橡皮塞占试管的容积,进入a试管内液体的体积会是多少呢?大家争论后,出现两种预测。
甲:接近试管容积的1/5;乙:不一定接近试管容积的1/5。
你赞同的预测是(填“甲”或“乙”),理由是。
【解析】本题是课本中探究“可燃物燃烧的条件”的实验的拓展,运用“控制变量”的方法得出可燃物燃烧的条件。
考查了学生的知识迁移能力和分析问题的能力。
答案:①温度未达到红磷的着火点②热水中的白磷没有与氧气(或空气)接触[反思与评价](1)能防止白磷燃烧产生的五氧化二磷逸散,危害人体健康。
(2)避免橡皮塞因试管内气体热膨胀而松动。
(合理答案均可)[拓展与迁移]甲氧气约占空气体积的1/5。
且上述实验白磷足量、气密性良好,所以进入a试管内液体的体积能接近试管容积的1/5(或乙装置漏气等) (其它合理答案均可)。