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  4. 化石燃料化肥金刚石、石墨、C60的结构和用途碱的用途

化学就在我们身边,它与我们的生活和生产息息相关.现有如下几种物质:A.熟石灰B.石墨C.硝酸钾D.甲烷请用上述物质的字母序号填空(每空只填一种物质):(1)天然气的主要成分是___

一、题文

化学就在我们身边,它与我们的生活和生产息息相关.现有如下几种物质:A.熟石灰  B.石墨 C.硝酸钾  D.甲烷请用上述物质的字母序号填空(每空只填一种物质):
(1)天然气的主要成分是 ____
(2)可用于制铅笔芯的是 ____
(3)能用于改良酸性土壤的是____
(4)农田施用的复合肥料是 ____

考点提示:化石燃料,化肥,金刚石、石墨、C60的结构和用途,碱的用途

二、答案

(1)D
(2)B
(3)A
(4)C

三、考点梳理

知名教师分析,《化学就在我们身边,它与我们的生活和生产息息相关.现有如下几种物质:A.熟石灰B.石墨C.硝酸钾D.甲烷请用上述物质的字母序号填空(每空只填一种物质):(1)天然气的主要成分是___》这道题主要考你对 化石燃料化肥金刚石、石墨、C60的结构和用途碱的用途 等知识点的理解。

关于这些知识点的“解析掌握知识”如下:

知识点名称:化石燃料,化肥,金刚石、石墨、C60的结构和用途,碱的用途

考点名称:化石燃料
  •  概念:
    化石燃料是由古代动植物的遗骸经过一系列复杂变化而形成的。化石燃料包括煤(工业的粮食),石油(工业的血液)和天然气,是不可再生能源。
  •  煤:
     ①煤是固体燃料,其最大的缺点是燃烧速率慢,利朋效率低,且不适用于多数运输业作动力源,还会导致严重的大气污染。从资源、经济与环境三方面综合考虑,适宜在煤产地搞热电联产,提高煤炭转换成电能的比重.住城市发展煤气或液化燃料。煤的综合利用煤是我国主要的化石能源,占90%以上,煤的综合利用措施主要有下列三条:
    a.煤的气化:目前主要是煤在高温下与水蒸气的反应。产物为燃料气,又可作化工原料。主要产品有CO、CH4、H2等。
    b.煤的焦化:也称煤的干馏,是在隔绝空气的条件下加强热.使组成煤的物质发生分解反应。主要产品及用途:焦炭:金属冶炼;煤焦油:重要的化工原料;焦炉气:含有CO、CH4、H2等,既可作燃料又是重要的化工原料。
    c. 煤的液化:煤发生化学反应,分裂为小分子,利用催化剂向小分子中加入氯元素.得到与石油产品成分相近的燃料油,是一项人造石油的技术。

    ②煤气:
    a.煤气的形成:煤气作为一种生活燃料,在一些城市被使用.煤气通常情况下是利用煤与水蒸气在高温条件反应生成的:C+H2OCO+H:煤气的主要成分是CO,但同时含有H2、CH4等其他可燃性气体
    b.煤气中报警物质的特性:由于煤气的主要成分CO是一种无色、无味的有毒气体,当煤气泄漏时不易察觉,会危害人体健康甚至危及生命。为了安全起见,通常在煤气中加入一些持殊的物质,如乙硫醇(C2H5SH)。乙硫醇具有特殊刺激性气味,当煤气泄漏时,可以使人很快警觉,并马上采取措施,防止发生爆炸、火灾和中毒事故;同时,乙硫醇在煤气燃烧过称中可以充分燃烧不仪煤气.其他可燃性气体如天然气、液化石油气中通常也加入少量报警物质。

    石油的综合利用:
    ①石油是由多种物质组成的混合物,没有同定的组成和性质,根据组成石油的各组分的沸点不同,可从石油中分离出不同的燃料,如汽油、煤油、液化石油气等,

    ②石油分馏产品及用途
    溶剂油——溶剂
    汽油—一汽车燃料
    航空煤油一一飞机燃料
    柴油一—拖拉机、轮船燃料
    润滑油一一润滑剂
    石蜡——蜡烛
    沥青——筑路
    石油不仅是优质的能量来源,还是宝贵的化工资源。使石油中的大分子断裂为小分子.小分子重新组合成大分子,从而把石油转化为工农业、医疗、化工等产品,因此把石油称怍“工业的血液”。石油化学工业不同于石油分离,石油化学工业是石油发生复杂的反应,从而生成各种产品,是化学变化。

    天然气:
    天然气的主要成分是甲烷,主要含碳、氢两种元素。天然气里的甲烷是在隔绝空气的情况下,主要由植物残体分解而生成的。有石油的地方,一般就有天然气。天然气是一种重要的气体燃料。但其贮藏量是有限的。
    甲烷的组成
    甲烷是由碳、氢两种元素组成的化合物,其化学式为CH4,是一种最简单的有机物,其中含氢元素的质量分数为25%,是氢元素含量最高的有机物。

    甲烷的性质
    a. 物理性质:无色,无味的气体,极难溶于水,它的密度比空气小。
    b. 化学性质——可燃性
    纯净的甲烷在空气中能安静地燃烧在火焰上方罩一冷而干燥的小烧杯,然后再换一个内壁有石灰水的小烧杯。
    现象:烧杯内壁有水珠生成,烧杯内壁的石灰水变浑浊。
    结论:甲烷中含有碳元素和氢元素,是由碳和氢两种元素组成的化合物,化学式为CH4。
    化学方程式:CH4+O2CO2+H2O
    c. 当甲烷与氧气或空气混合后,点燃就有发生爆炸的危险(按体积计算爆炸极限为5%—15%),所以在煤矿的矿井里必须采取通风,严禁烟火等安全措施,以防甲烷和空气等混合发生爆炸。
  • 煤,石油,天然气的区别
    石油天然气
    形成古代植物被埋在地下经过一系列复杂变化而形成古代植物遗骸在地壳中经过复杂变化而形成
    元素组成主要含C;少量含:H、N、S、O等主要含C、H,少量含S、N、O主要含C、H,主要成分是CH4
    类别混合物(由有机物和无机物组成)混合物(多种有机物)混合物
    形态黑色固体,有光泽,人称“黑色金子”,无固定的熔点,沸点,具有可燃性粘稠液体,黑色或棕色,不溶于水,密度比水小,无固定的熔点,沸点无色无味气体,密度比空气小,极难溶于水
    性质焦炭,煤焦油、煤气等石油溶剂油,汽油,航空煤油,煤油,柴油等易燃烧,产生明亮的蓝色火焰,化学方程式为CH4+2O2CO2+2H2O
  • 化石燃料燃烧与环境的关系:
    化石燃料燃烧产生的物质
    化石燃料煤、石油和天然气都是含碳元素的物质.其中还含硫元素等杂质。这些燃料燃烧时,会产生二氧化硫等污染空气的气体,燃料燃烧不充分,会产生一氧化碳和碳粒,加上未燃烧的碳氢化合物,如果直接排放到空气中必然对空气造成污染化石燃料燃烧时排放出的物质有:
    a.一氧化碳:
    b.碳氢化合物;
    c.碳粒和尘粒;
    d.二氧化碳

    煤燃烧产生的有害物质
    由于煤所含元素有C、H、N、S、O等几种,所以煤燃烧时会排放出二氧化硫、氮的氧化物等.这些气体溶于水会形成酸雨,酸雨会对森林、雕像、建筑物等造成腐蚀。当煤未充分燃烧时,会产生一氧化碳,一氧化碳是夺气的污染物。煤在燃烧时,会散出固体小颗粒(未燃烧的碳粒),造成对空气的粉尘污染。家庭里用煤炉烧煤时,常常会闻到一股激性气味,并看到炉口上方蓝色火焰、这种刺激气昧是烧煤时产生的二氧化硫的气味,蓝色火焰主要是生成的一氧化碳燃烧而产生的。二氧化碳的大量排放,超过自然界的消耗能力,就会引起温室效应,会使大气变暖,陆地减少。

    减少煤燃烧污染的措施
    a.燃烧低硫优质煤,或是采用燃料脱硫技术.减少SO2的排放;
    b.尽量使燃料完全燃烧;
    c.减少化石燃料的使用,开发新能源:
    d.植树造林;
    e.变分散供热为集中供热。

    汽车用燃料燃烧对空气的影响及减少空气污染的措施
    燃料燃烧对空气的影响减少空气污染的措施
    汽车用燃料的燃烧汽车使用的燃料 (汽油或柴油)燃烧产生的尾气中,主要污染物有一氧化碳、未燃烧的碳氢化合物、氮的氧化物、含铅化合物和烟尘等①改进发动机的燃烧方式,使汽油或柴油充分燃烧;②使用催化净化装置,使有害气体转化为无害物质;④使用无铅汽油。禁止含铅物喷排放,同时在管理上加入检测尾气的力度等
  • 化石燃料的使用与开发:
    现有的化石燃料是有限的,而且是不可再生的,每种化石燃料都确有用尽的时候。下表是我同1998年探明的化石燃料储量及产量和使用年限
    探明储量年产量使用年限
    石油32.7亿吨1.6亿约20年
    天然气1.37×104亿立方米217亿立方米约63年
    1145亿吨12.4亿约92年
    从表中数据可以看出,节约能源是完全有必要的,也是十分重要的
    节约能源,充分利用能源,使燃料充分燃烧,可从以下两个方面着手:
    ①燃烧时要有足够的空气;
    ②燃料与空气要有足够大的接触面积,充足的空气才能使燃料尽可能完全燃烧,与空气充分接触才能使其反应快,对能量的利用损失小,
考点名称:化肥
  • 化学肥料的概念:
    化学肥料是指以矿物、空气、水做原料,经过化学加工制成含有植物生长所需的营养元素的物质,简称化肥。农作物所必需的营养元素有碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁等,其中氮、磷、钾需要量较大,因此氮肥、磷肥、钾肥是最主要的化学肥料。另外还有同时含有两种或两种以上营养元素的复合肥,植物生长过程中需要量比较少的微量元素肥料。
  • 常见化学肥料:
    1、氮肥
    ①作用:氮是合成蛋白质、核酸和叶绿素的重要元素,氮肥充足会使植物枝繁叶茂、果实硕大。缺少氮元素,会使植物生长发育迟缓或停滞,光合作用减慢等。外观表现为植株矮小,瘦弱,叶片发黄,严重时叶脉为棕色。

    ②氮肥的特性
    a.氮盐与碱混合受热可产生一种无色、有刺激性气味的气体,它能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。例如: NaOH+NH4NO3=NaNO3+H2O+NH3
    检验按根离子(NH4+)时,需有可溶性碱和红色石蕊试纸。
    b.氨水是氨气的水溶液,溶于水的氨气大部分与水反应生成一水合氨。一水合氨在水中发生电离,生成铵根离子和氢氧根离子。由于氨水中存在的阴离子全部是OH-,所以氨水呈碱性,一水合氨属于碱类。请注意,通常情况下氨水指氨气溶于水后生成的一水合氨(NH3·H2O),切勿将氨水的化学式写成NH4OH,因为氨水中没有NH4OH存在。
    c.碳酸氢按受热分解:NH4HCO3==NH3↑+ CO2↑+H2O↑。

    ③氮的固定将氮气转化为氮的化合物的方法。如:豆科植物根部的根瘤菌能把空气中的氮气转化为含氮化合物,这类植物无需或只需少量使用氮肥。

    2、磷肥
    ①作用:磷能促进作物生长,增强抗寒、抗旱能力。若缺乏磷元素,常表现为生长迟缓、产量降低,但磷过量则会引起作物贪青晚熟,结实率下降。外观表现为植株特别矮小,叶片出现紫色。

    ②常见磷肥有磷矿粉[Ca3(PO4)2]、钙镁磷肥(钙和镁的磷酸盐)、过磷酸钙[磷酸二氢钙Ca(H2PO4)2 和CaSO4的混合物]等。

    3、钾肥
    ①作用:钾肥能保证各种代谢过程的顺利进行、促进植物生民、增强抗病虫害和抗倒伏能力。若缺乏钾元素,常表现为茎秆软弱、容易倒伏、叶片的边缘和尖端呈褐色,并逐渐焦枯。

    ②常见钾肥有硫酸钾(K2SO4)、氯化钾(KCl)和草木灰(主要成分为K2CO3)等。

    (4)复合肥
    含两种或两种以土营养元素的化肥。
    ①特点能同时均匀地供给作物几种养分,充分发挥营养元素间的互补作用,有效成分高。

    ②种类磷酸按〔磷酸二氢铵NH4H2PO4和磷酸氢二按 (NH4)2HPO4的混合物」、硝酸钾(KNO3)。
  • 常见氮肥及性质:
    名称化学式性质注意事项
    尿素CO(NH2)2白色或淡黄色晶体,易溶
    于水,含氮量不超过46.7%,
    肥效高且持久,对土壤无
    不良影响
    ——
     碳酸氢铵NH4HCO3白色晶体,易溶于水,受潮
    时常温下就能分解,温度越
    高,分解越快,在土壤中不
    残留有害杂质,含氮量低于
    17.7%
    防分解,贮存和运输时
    都要密封.不要受潮或暴
    晒,施肥后掩盖或立即
    灌溉,不要与碱性物质
    混合使用
    硝酸铵NH4NO3白色晶体,易溶于水,高温
    或受猛烈撞击时易爆炸,含
    氮量低于35%,对土壤无不
    良影响
    不要与易燃物质或碱性
    物质混合在一起,结块
    时,不要用铁锤砸碎
    硫酸铵(NH4)2SO4白色固体,易溶于水,常温
    下性质稳定,不宜长期大量
    使用,否则会使土壤酸化、
    板结硬化
    不能与碱性物质混合,
    不宜长期大量使用
    氨水NH3·H2O氨气的水溶液,易挥发,显碱性运愉、扩存、使用时要
    防挥发

    化肥和农家肥的比较
    所含元素种类少,但营养元素含量大常含有多种营养元素,但营养元素含量较少
    一般易溶于水,易被农作物吸收,肥效较快一般较难溶于水,经腐熟后逐步转化为可溶于水、能被作物吸收的物质,肥效慢但肥期较长
    便于工业生产,成本较高便于就地取材,成本低廉
    长期使用会破坏土壤的结构,使果蔬、谷物含有超量化肥,影响人体健康;化肥还会造成水体污染,引起水体富营养化能改良土壤结构
  • 使用化肥、农药的利与弊:
    ①利:化肥、农药对提高农作物的产量具有重要的作用。

    ②弊:
    a.不合理施用化肥会带来很多环境问题,一方面化肥中含有一些重金属元素、有毒有机物和放射性物质,施人后会引起潜在的土壤污染;另一方面化肥在施用过程中,因某些成分的积累、流失或变化,引起土壤酸化,水域中氮和磷含量升高,氮化物和硫化物气体排放等,造成土壤退化和水、大气环境的污染。
    b.农药本身有毒,在杀灭病虫害的同时也带来了对自然环境的污染和对人体健康的危害。

    使用化肥的注意事项:
    ①铰态氮肥不能与碱性物质(如碱、草木灰等)一起使用,因为铵态氮肥中的NH4+遇到OH-会生成易挥发的NH3,降低肥效。

    ②使用氨水或磷酸氢铵时要防止挥发,立即灌溉或用土盖上,人要站在上风口,因氨气对人的眼、鼻等膜有刺激作用。

    ③硝酸按受热易分解,在高温或猛烈撞击时易发生爆炸。所以当硝酸铵受潮结块时,不要用铁锤砸碎。

    ④硫酸按不易长时间使用,以免造成土壤酸性增强或土壤板结。

    化肥鉴别的方法:
    ①一看、二闻、三溶看外观,氮肥、钾肥为白色晶体,磷肥是灰白色粉末;闻气味,碳酸氢按有强烈的氨味,可直接将它与其他氮肥相区别;加水溶解,氮肥、钾肥全部溶于水,磷肥大多不溶于水。铵盐的鉴别:(NH4)2SO4、NH4NO3等和熟石灰混合研磨,放出具有刺激性气味的氨气。

    ②氮肥的简易鉴别氮肥中的氨水呈液态,碳酸氧钱有强烈的氨味,据此可直接将它们与其他氮肥相区别。其他常见氮肥可按下列步骤鉴别:

    注意硫酸铵、氯化铵、硝酸铵同时鉴别时,不能先加硝酸银溶液鉴别氯化铵,因为硝酸银与硫酸铵反应,可能生成微溶物硫酸银,也可能出现沉淀。所以要区分含SO42-、Cl-和NO3-的三种物质时,一般是先加硝酸钡来鉴别出含有SO42-的物质,再加入硝酸银,鉴别出含有Cl-的物质,无现象的则是含有NO3-的物质。

    ③化肥鉴别歌鉴别化肥简易行,无锈铁片火烧红;化肥分别铁上放,各自现象皆不同;遇铁冒烟化成水,定是尿素不可疑;若是只熔不冒烟,刺鼻气味是磷铵;一阵烟后冒火星,必是硝铵显神通;铁上发出紫火焰,吱吱微响是硫铵;要想测知氯化铵,触铁味如浓盐酸;磷肥多为灰白色,置于红铁味难闻;放于红铁爆噼啪,无氨味者硫酸钾,氨化磷肥与有别,无烟臭气呛煞人;上述现象若不符,其中有诈须谨慎;认真鉴别把握准,防止上当把钱费。
  • 盐的命名:
    (1)只有两种元素组成的盐,读作“某化某”,如 NaCl读作氯化钠,AgI读作碘化银。
    (2)构成中含有酸根的,读作“某酸某”。如Na2CO3、ZnSO4、AgNO3、KMnO4、KClO3分别读作:碳酸钠、硫酸锌、硝酸银、高锰酸钾、氯酸钾。
    (3)含铵根的化合物,读作“某化铵”或“某酸铵”。如NH4Cl、(NH4)2SO4读作:氯化铵、硫酸铵。
    (4)其他:Cu2(OH)2CO3读作“碱式碳酸铜”, NaHSO4读作“硫酸氢钠”, NaHCO3读作“碳酸氢钠”。
考点名称:金刚石、石墨、C60的结构和用途
  • 金刚石:
        金刚石俗称“金刚钻”。也就是我们常说的钻石,它是一种由纯碳组成的矿物。金刚石是自然界中最坚硬的物质。金刚石的用途非常广泛,例如:工艺品、工业中的切割工具。碳可以在高温、高压下形成金刚石。


    石墨:
        石墨是元素碳的一种同素异形体,每个碳原子的周边连结著另外三个碳原子(排列方式呈蜂巢式的多个六边形)以共价键结合,构成共价分子。由于每个碳原子均会放出一个电子,那些电子能够自由移动,因此石墨属于导电体。石墨是其中一种最软的矿物,它的用途包括制造铅笔芯和润滑剂。


    C60:
       C60分子是一种由60个碳原子构成的分子,它形似足球,因此又名足球烯。(C60这种物质是由C60分子组成的,而不是由原子构成的。) C60是单纯由碳原子结合形成的稳定分子,它具有60个顶点和32个面,其中12个为正五边形,20个为正六边形。其相对分子质量约为720。
  • 金刚石,石墨,碳60性质及用途比较

    名称金刚石石墨碳60
    外观纯净无色透明,正八
    面体形状的晶体
    深灰色,有金属光泽,不
    透明的细鳞片状的固体,
    质软,有滑腻感 
    分子型似足球状,
    有金属光泽,其微晶
    粉末呈黄色
    结构模型
    导电性几乎不导电良好 几乎不导电
    硬度天然存在的最硬物质 质软 质脆
    导热性很差 良好很差
    熔点很高很高较低
    用途钻头,刻刀,装饰品 电极,铅笔芯,润滑剂制备新材料,新配
    件,医学应用
    区别与联系金刚石、石墨,C60,,的物理性质有很大差异,原因是这些单质中碳原子的排列方式不同,但由于它们都是由碳元素组成的单质,故化学性质相同。金刚石与石墨通过化学反应可以相互转变。

  • 人造金刚石:
         20世纪80年代,人们发现人造金刚石在半导体制造行业具有广泛的应用前景。因为计算机芯片的基体材料—硅的导热性不好,这成为进一步提高芯片性能的难题。而金刚石在导热性方而远远超过硅(甚至超过铜和银),于是它成了芯片基体材料的最佳选择。正是这种需求推动了人造金刚石的研究。

    碳纤维:
         碳纤维是一种纤维状碳材料,它是将有机纤维与塑料树脂结合在一起,放在惰性气氛中,在一定压强下加强热、炭化而成的。碳纤维是一种强度比钢大,密度比铝小,比不锈钢还耐腐蚀,比耐热钢还耐高温,又能如铜那样导电,具有电学、热学和力学性能的新型材料。用碳纤维与塑料制成的复合材料,可以代替铝合金来制造飞机。制成的飞机,不仅轻巧,而且消耗动力少、推力大、噪音小。用碳纤维制电子计算机的磁盘,能提高计算机的贮存量和运算速率。用碳纤维增强塑料来制造卫星和火箭等宇宙飞行器,机械强度高,质量小,可节省大量的燃料。总之,用碳纤维或碳纤维增强的塑料、玻璃、陶瓷和金属等材料来代替钢材和合金等,在化工、机电、造船,特别是飞机制造、宇航器材等领域中有广泛的应用。
考点名称:碱的用途
  • 常见的碱的用途:
    1. 氢氧化钠:是重要的化工原料,广泛用于肥皂、石油、造纸、纺织和印染等工业。实验室中可作干燥剂。

    2. 氢氧化钙:用于建筑业,制漂白粉,改良土壤。常用于实验室二氧化碳的检验。
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