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  4. 化石燃料氢气的性质一氧化碳的性质和用途

某气体中可能有氢气、甲烷、一氧化碳中的一种或几种组成,将该气体充分燃烧后的产物依次通过足量无水硫酸铜和足量澄清石灰水,发现无水硫酸铜变蓝,澄清石灰水变浑浊,且无水

一、题文

某气体中可能有氢气、甲烷、一氧化碳中的一种或几种组成,将该气体充分燃烧后的产物依次通过足量无水硫酸铜和足量澄清石灰水,发现无水硫酸铜变蓝,澄清石灰水变浑浊,且无水硫酸铜增加的质量与澄清石灰水增加的质量之比为18:11,则该气体可能的组成情况最多有
[     ]
A.3种
B.4种
C.5种
D.6种

考点提示:化石燃料,氢气的性质,一氧化碳的性质和用途

二、答案

A

三、考点梳理

知名教师分析,《某气体中可能有氢气、甲烷、一氧化碳中的一种或几种组成,将该气体充分燃烧后的产物依次通过足量无水硫酸铜和足量澄清石灰水,发现无水硫酸铜变蓝,澄清石灰水变浑浊,且无水》这道题主要考你对 化石燃料氢气的性质一氧化碳的性质和用途 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,氢气的性质,一氧化碳的性质和用途

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:氢气的性质
  • 氢气:
    氢气(Hydrogen)是世界上已知的最轻的气体。它的密度非常小,只有空气的1/14,即在标准大气压,0℃下,氢气的密度为0.0899g/L。所以氢气可作为飞艇的填充气体(由于氢气具有可燃性,安全性不高,飞艇现多用氦气填充)。氢气主要用作还原剂。

  • 氢气的性质:
    1、氢气的物理性质
    在通常状况下,氢气是一种无色、无味的气体。氢气难溶于水。氢气是所有气体中密度最小的一种气体。标准状况下,氢气的密度是0.0899克/升。在101kPa下,温度为-252.87℃时,氢气可转变为无色的液体;-259.1℃时变为雪状固体。

    2、氢气的化学性质(可燃性)
    ①纯净的氢气在空气中可以安静的燃烧,产生淡蓝色火焰,罩在火馅上方的干冷烧杯壁上有水雾出现,接触烧怀的手感到发烫,说明该反应生成水,并放出大量热。
    反应的化学方程式为2H2+O22H2O
    ②不纯的氧气(混有空气或氧气)点燃时极易爆炸,因此使用氢气时一定要注意安全,点燃前一定要先检验氢气的纯度
  • 氢气和氧气的比较:
    类别氢气氧气
    物理性质无色、无味、气体
    比空气小,氢气是最轻的气体
    难溶于水
    无色、无味、气体
    比空气略大
    不易溶于水
    检验点然时,发出淡蓝色火焰,罩在火焰上方的干冷烧杯内壁上出现水珠 用带火星的木条检验,木条复燃
    化学性质①常温下性质稳定
    ②可燃性:在点燃条件下燃烧,但不能支持燃烧
    ①化学性质比较活泼
    ②助燃性:支持燃烧,但其本身无可燃性
    ③氧化性:在氧化反应中提供氧
考点名称:一氧化碳的性质和用途
  • 概述:
         一氧化碳(CO)纯品为无色、无臭、无刺激性的气体。分子量28.01,密度1.250g/l,冰点为-207℃,沸点-190℃。在水中的溶解度甚低。空气混合爆炸极限为12.5%~74%。一氧化碳进入人体之后会和血液中的血红蛋白结合,进而使血红蛋白不能与氧气结合,从而引起机体组织出现缺氧,导致人体窒息死亡。因此一氧化碳具有毒性。一氧化碳是无色、无臭、无味的气体,故易于忽略而致中毒。常见于家庭居室通风差的情况下,煤炉产生的煤气或液化气管道漏气或工业生产煤气以及矿井中的一氧化碳吸入而致中毒。
  • 物理性质:
    通常状况下,是一种没有颜色,气味的气体,比空气略轻难溶于水。

    化学性质:
    (1)可燃性:2CO + O22CO2
    (2)还原性:
    一氧化碳还原氧化铜:CO+ CuOCu + CO2
    一氧化碳还原氧化铁:3CO+ Fe2O32Fe + 3CO2
    一氧化碳还原四氧化三铁:4CO+ Fe3O43Fe + 4CO2 
    (3)毒性:
    CO极易和血液中的血红蛋白结合,从而使血红蛋白不能很好地与氧气结合,造成生物体内缺氧,严重时危及生命。CO有剧毒,人在CO的体积分数达到 0.02%的空气中持续停留2—3h即出现中毒症状,因此我们使用煤、燃气热水器时要装烟囱,注意室内通风。

    用途:
    用作燃料,冶炼金属。
  • 一氧化碳和氢气的比较
    颜色状态无色,无味气体无色,无味气体
    密度1.250g/l(略小于空气)0.089g/l(最轻的气体)
    可燃性有可燃性
    2CO+O22CO2
    有可燃性
    2H2+O22H2O
    还原性有还原性
    CO+CuOCu+CO2
    有还原性
    H2+CuOCu+H2O
    毒性剧毒无毒
    鉴别方法根据燃烧产物的不同鉴别

     H2、CO、C的比较
    H2CCO
    可燃性化学方程式2H2+O22H2OC+O2CO2
    2C+O22CO
    2CO+O22CO2
    反应现象淡蓝色火焰,放热,生成
    无色液体
    发光,放热蓝色火焰,放热,
    生成的无色气体
    能使澄清石灰水
    变浑浊
    还原性方程式
    反应现象黑色固体变红,生成无色液体,管口有水珠黑色固体变红,生成的无色气体能使澄清石灰水变洪浑浊黑色固体变红,生成的无色气体能使澄清石灰水变浑浊
    装置图
    装置要点试管口略向下倾斜,导管贴试管上臂至药品上方,试管口没有橡皮塞试管口略向下倾斜,导管刚过橡皮塞多余的CO要进行尾气处理(如点燃)
    主要步骤通H2→加热→停止加热→停止通H2反应结束后,先将导管从液体中取出,再停止加热通CO→加热→停止加热→停止通CO
    优点反应条件低,生成物是水,不污染环境原料便宜,操作简便反应条件低
    缺点不安全,操作复杂反应条件高,生成物不易提纯不安全,操作复杂,有毒
    用途作工业原料,作高能燃料,冶炼金属作燃料,冶炼金属,作燃料,冶炼金属,
    注意:
    (1)三种物质燃烧的现象有所不同,但不能根据火焰去鉴别CO和H2
    (2)在还原CuO的实验中,必须对多余的CO进行处理

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