化学相关:燃料

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燃料,可以燃烧的物质,根据状态可以分为固体燃料,液体燃料,气体燃料。其中,工业上最重要的三种燃料分别是石油天然气。人类还发现了一些新能源,比如太阳能,核能,可燃冰等等。

既然可以燃烧,我们定义一下燃烧吧。燃烧,就是可燃物与氧气反应发生的一种发光、放热的剧烈氧化反应

从以上定义我们可以看出,燃烧需要三个条件:

  • 可燃物
  • 氧气一定浓度以上
  • 温度达到着火点

探究一:燃烧条件

首先,我们探究可燃物的有无。将小木条与小石子分别放在酒精灯上加热。我们发现,小石子没有燃烧。这说明有可燃物是燃烧的必要条件之一。

然后我们探究氧气的有无(即浓度,做题时,除非探究浓度,否则写有无)。将两根完全相同的蜡烛点燃,一根放在玻璃钟罩内,一根放在开阔空气中。我们发现,玻璃钟罩内的蜡烛过一会儿熄灭了。这说明有氧气是燃烧的必要条件之一。(不考虑氧气消耗不完,除非题目要求考虑)

最后,我们探究是否达到着火点的影响。将小木条与煤块放在酒精灯上烧。观察实验现象可得,温度达到着火点也是燃烧的必要条件之一。

探究二:可燃物的燃烧条件

我们知道,磷是可燃的。但是磷单质不止只有红磷,还有白磷。我们知道,白磷的着火点比红磷的着火点低。

准备一只盛有热水的烧杯,一块铜片,三粒相同大小的磷,其中两粒是白磷,一粒红磷。

往热水中放入一粒白磷。盖上铜片。铜片上放两粒磷,一粒红磷,一粒白磷。我们观察到,烧杯内的白磷不燃烧,铜片上的红磷不燃烧,白磷燃烧。

这个实验我们可以得到所有的三个结论。

那么,怎么灭火呢?由上述结论可知,只要将上述一个必要条件不满足,便不会燃烧。于是,灭火有以下方法:

  • 清除可燃物
  • 隔绝氧气
  • 降温至着火点以下

那,爆炸是什么?

大部分爆炸其实也是燃烧,只不过不大一样。除气球爆炸(不是燃烧,它是物理变化)外,大部分爆炸都是燃烧。爆炸有两个条件:

  • 遇明火
  • 在有限空间内,可燃性的气体或粉尘与氧气混合,并且达到爆炸极限

可燃物质(可燃气体、蒸气和粉尘)与空气(或氧气)必须在一定的浓度范围内均匀混合,形成预混气,遇着火源才会发生爆炸,这个浓度范围称为爆炸极限,或爆炸浓度极限

引自 百度百科

为了防止爆炸,我们可以换气通风,杜绝明火。

再讲一讲三大化石燃料吧。

三大化石燃料,分别是煤(工业的粮食)、石油(工业的血液)和天然气。

对富含碳元素的煤,通过干馏(化学变化),可以获得焦炭,煤气等等。对于富含碳、氢元素的石油,通过分馏(物理变化),我们可以获得汽油,煤油,柴油等等。

天然气的主要成分就是甲烷。燃烧的化学方程式如下。

\rm CH_4+2O_2\overset{\text{Fire}}{=\!=\!=}CO_2+2H_2O

之前我们学过如何检测燃烧的产物(干冷烧杯还记得吗?),与之前不同的是,这一次我们是将烧杯迅速正放,倒入澄清石灰水(为什么?(溶解度,后面会讲))。

我们需要合理利用化石资源。包括保证充足的氧气,足够大的接触面积,等等。

在这里我们总结一下化学反应的能量变化。

放热反应,现在这个系列提到过的,包括所有氧化反应,金属与酸反应,过氧化氢制取氧气,氧化钙与水反应放热。吸热的初中要求掌握碳还原二氧化碳。

除了以上的化石燃料,还存在新能源。

乙醇(\rm C_2H_5OH),也就是酒精,是可以再生的。后面挂着不是氢氧根,是一个羟基(官能团,初中不要求掌握)。如果你忘了乙醇的化学式,你可以这么做。

请看左边的。

如左边,先画一个碳,旁边加上四个棍子(键),右边再画一个碳,再画三个键。(为什么是乙呢,就是因为有两个碳,甲就是一个碳,甲乙丙丁戊往下排代表碳的个数)先在最右边画上羟基,然后其他方向补上氢。甲烷,因为是甲,所以画一个碳,周围画四个键,全部添上氢。同理乙烷丙烷丁烷,先画几个连起来的碳,然后周围全是氢。

氢气也是新能源,产物只有水,十分清洁,热值也大,但是由于氢气生产成本高,不易储存运输,使用过于危险,所以现在并不常使用。

你猜我更不更金属。

Lake桑

2019.3.30

发布者

lakejason0

日常潜水~ Blog:https://lakejason0.wordpress.com

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