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活动一 调查家用燃料,了解家用燃料的变迁
某中学化学课外活动小组的同学们针对家庭燃料的变迁,提出相关问题,请你与同学们一起学习讨论。
(1)20世纪60年代以前,我国城市家庭以“煤球”为燃料,在冬天时有煤气中毒事件发生,其原因是。
(2)到20世纪70年代,已用蜂窝煤取代了煤球(如图所示),你认为这种变化的好处是。
(3)为了减少煤燃烧时对环境的污染,可将水蒸气通过炽热的煤层制得较洁净的水煤气(主要成分是$\ce{CO}$和$\ce{H_{2}}$)。煤气厂常常在家用煤气中特意掺入少量有难闻气味的气体,其目的是。煤气中的主要成分$\ce{CO}$燃烧的化学方程式是。
(4)到了20世纪80年代,液化石油气(主要成分为丙烷$\ce{C_{3}H_{8}}$)又取代了煤和煤气。丙烷($\ce{C_{3}H_{8}}$)充分燃烧生成。
(5)到21世纪,由于西气东输工程使天然气成为家庭主要燃料。天然气中的主要成分甲烷($\ce{CH_{4}}$)完全燃烧的化学方程式为。
(6)燃气灶由灶体、进气管、进风管和电子开关等组成。若你家要将燃烧煤气改为燃烧天然气,为使天然气充分燃烧,则更换的灶具与原来的灶具相比,构造上的最大区别是。
某中学化学课外活动小组的同学们针对家庭燃料的变迁,提出相关问题,请你与同学们一起学习讨论。
(1)20世纪60年代以前,我国城市家庭以“煤球”为燃料,在冬天时有煤气中毒事件发生,其原因是。
(2)到20世纪70年代,已用蜂窝煤取代了煤球(如图所示),你认为这种变化的好处是。
(3)为了减少煤燃烧时对环境的污染,可将水蒸气通过炽热的煤层制得较洁净的水煤气(主要成分是$\ce{CO}$和$\ce{H_{2}}$)。煤气厂常常在家用煤气中特意掺入少量有难闻气味的气体,其目的是。煤气中的主要成分$\ce{CO}$燃烧的化学方程式是。
(4)到了20世纪80年代,液化石油气(主要成分为丙烷$\ce{C_{3}H_{8}}$)又取代了煤和煤气。丙烷($\ce{C_{3}H_{8}}$)充分燃烧生成。
(5)到21世纪,由于西气东输工程使天然气成为家庭主要燃料。天然气中的主要成分甲烷($\ce{CH_{4}}$)完全燃烧的化学方程式为。
(6)燃气灶由灶体、进气管、进风管和电子开关等组成。若你家要将燃烧煤气改为燃烧天然气,为使天然气充分燃烧,则更换的灶具与原来的灶具相比,构造上的最大区别是。
答案
解：
(1) 冬天室内通风不足，煤不完全燃烧产生有毒的一氧化碳，引发煤气中毒
(2) 增大煤与空气的接触面积，使煤燃烧更充分，提高燃料的利用率，减少有毒一氧化碳的生成
(3) 便于及时察觉煤气泄漏，避免发生中毒、爆炸等安全事故
$\ce{2CO + O_{2}\xlongequal{\mathrm{点燃}}2CO_{2}}$
(4) 二氧化碳和水（或$\ce{CO_{2}}$和$\ce{H_{2}O}$）
(5) $\ce{CH_{4} + 2O_{2}\xlongequal{\mathrm{点燃}}CO_{2} + 2H_{2}O}$
(6) 进风管的横截面积更大（增大进风管直径，提供更充足的空气，满足天然气充分燃烧的耗氧需求）
(1) 冬天室内通风不足，煤不完全燃烧产生有毒的一氧化碳，引发煤气中毒
(2) 增大煤与空气的接触面积，使煤燃烧更充分，提高燃料的利用率，减少有毒一氧化碳的生成
(3) 便于及时察觉煤气泄漏，避免发生中毒、爆炸等安全事故
$\ce{2CO + O_{2}\xlongequal{\mathrm{点燃}}2CO_{2}}$
(4) 二氧化碳和水（或$\ce{CO_{2}}$和$\ce{H_{2}O}$）
(5) $\ce{CH_{4} + 2O_{2}\xlongequal{\mathrm{点燃}}CO_{2} + 2H_{2}O}$
(6) 进风管的横截面积更大（增大进风管直径，提供更充足的空气，满足天然气充分燃烧的耗氧需求）
解析
【分析】
本题围绕家用燃料的变迁，考查燃料燃烧的相关知识，需结合燃烧条件、完全燃烧与不完全燃烧、化学方程式书写等知识点逐一分析各问题：
1. 问题(1)：煤气中毒源于煤不完全燃烧产生的有毒CO，冬天室内通风差导致CO聚集；
2. 问题(2)：蜂窝煤的孔洞增大了煤与空气的接触面积，使燃烧更充分；
3. 问题(3)：煤气无色无味，掺入难闻气体是为了及时发现泄漏，CO燃烧需正确书写配平化学方程式；
4. 问题(4)：丙烷含C、H元素，充分燃烧生成CO₂和H₂O；
5. 问题(5)：甲烷完全燃烧生成CO₂和H₂O，按规则配平化学方程式；
6. 问题(6)：对比煤气和天然气的耗氧量，天然气燃烧需更多氧气，因此灶具进风管需调整。
【解析】
(1) 冬天室内通风不足，煤在氧气不充足时不完全燃烧，产生有毒的一氧化碳（CO），CO易与血红蛋白结合，使人中毒，故引发煤气中毒事件；
(2) 蜂窝煤相比煤球，增加了孔洞，增大了煤与空气（氧气）的接触面积，使煤燃烧更充分，提高燃料利用率，同时减少不完全燃烧产生的CO；
(3) 煤气的主要成分CO是无色无味的气体，泄漏时难以察觉，掺入少量有难闻气味的气体，便于及时发现煤气泄漏，避免中毒、爆炸等事故；CO燃烧生成CO₂，化学方程式为$\ce{2CO + O_{2}\xlongequal{\mathrm{点燃}}2CO_{2}}$；
(4) 丙烷（$\ce{C_{3}H_{8}}$）含碳、氢元素，充分燃烧时碳元素转化为$\ce{CO_{2}}$，氢元素转化为$\ce{H_{2}O}$，故产物为二氧化碳和水；
(5) 甲烷（$\ce{CH_{4}}$）完全燃烧生成二氧化碳和水，化学方程式为$\ce{CH_{4} + 2O_{2}\xlongequal{\mathrm{点燃}}CO_{2} + 2H_{2}O}$；
(6) 煤气主要成分CO燃烧时，1体积CO消耗0.5体积O₂；天然气主要成分CH₄燃烧时，1体积CH₄消耗2体积O₂，相同体积天然气燃烧需更多氧气，因此更换灶具时需增大进风管的横截面积，提供更充足的空气，保证天然气充分燃烧。
【答案】
(1) 冬天室内通风不足，煤不完全燃烧产生有毒的一氧化碳，引发煤气中毒
(2) 增大煤与空气的接触面积，使煤燃烧更充分，提高燃料的利用率，减少有毒一氧化碳的生成
(3) 便于及时察觉煤气泄漏，避免发生中毒、爆炸等安全事故；$\ce{2CO + O_{2}\xlongequal{\mathrm{点燃}}2CO_{2}}$
(4) 二氧化碳和水（或$\ce{CO_{2}}$和$\ce{H_{2}O}$）
(5) $\ce{CH_{4} + 2O_{2}\xlongequal{\mathrm{点燃}}CO_{2} + 2H_{2}O}$
(6) 进风管的横截面积更大（增大进风管直径，提供更充足的空气，满足天然气充分燃烧的耗氧需求）
【知识点】
燃料的燃烧、化学方程式书写、完全燃烧与不完全燃烧
【点评】
本题结合生活实际考查燃料燃烧的基础知识点，贴近生活，注重知识的应用，需学生掌握燃烧原理、化学方程式书写及不同燃料燃烧的耗氧差异，整体难度适中。
【难度系数】
0.7
本题围绕家用燃料的变迁，考查燃料燃烧的相关知识，需结合燃烧条件、完全燃烧与不完全燃烧、化学方程式书写等知识点逐一分析各问题：
1. 问题(1)：煤气中毒源于煤不完全燃烧产生的有毒CO，冬天室内通风差导致CO聚集；
2. 问题(2)：蜂窝煤的孔洞增大了煤与空气的接触面积，使燃烧更充分；
3. 问题(3)：煤气无色无味，掺入难闻气体是为了及时发现泄漏，CO燃烧需正确书写配平化学方程式；
4. 问题(4)：丙烷含C、H元素，充分燃烧生成CO₂和H₂O；
5. 问题(5)：甲烷完全燃烧生成CO₂和H₂O，按规则配平化学方程式；
6. 问题(6)：对比煤气和天然气的耗氧量，天然气燃烧需更多氧气，因此灶具进风管需调整。
【解析】
(1) 冬天室内通风不足，煤在氧气不充足时不完全燃烧，产生有毒的一氧化碳（CO），CO易与血红蛋白结合，使人中毒，故引发煤气中毒事件；
(2) 蜂窝煤相比煤球，增加了孔洞，增大了煤与空气（氧气）的接触面积，使煤燃烧更充分，提高燃料利用率，同时减少不完全燃烧产生的CO；
(3) 煤气的主要成分CO是无色无味的气体，泄漏时难以察觉，掺入少量有难闻气味的气体，便于及时发现煤气泄漏，避免中毒、爆炸等事故；CO燃烧生成CO₂，化学方程式为$\ce{2CO + O_{2}\xlongequal{\mathrm{点燃}}2CO_{2}}$；
(4) 丙烷（$\ce{C_{3}H_{8}}$）含碳、氢元素，充分燃烧时碳元素转化为$\ce{CO_{2}}$，氢元素转化为$\ce{H_{2}O}$，故产物为二氧化碳和水；
(5) 甲烷（$\ce{CH_{4}}$）完全燃烧生成二氧化碳和水，化学方程式为$\ce{CH_{4} + 2O_{2}\xlongequal{\mathrm{点燃}}CO_{2} + 2H_{2}O}$；
(6) 煤气主要成分CO燃烧时，1体积CO消耗0.5体积O₂；天然气主要成分CH₄燃烧时，1体积CH₄消耗2体积O₂，相同体积天然气燃烧需更多氧气，因此更换灶具时需增大进风管的横截面积，提供更充足的空气，保证天然气充分燃烧。
【答案】
(1) 冬天室内通风不足，煤不完全燃烧产生有毒的一氧化碳，引发煤气中毒
(2) 增大煤与空气的接触面积，使煤燃烧更充分，提高燃料的利用率，减少有毒一氧化碳的生成
(3) 便于及时察觉煤气泄漏，避免发生中毒、爆炸等安全事故；$\ce{2CO + O_{2}\xlongequal{\mathrm{点燃}}2CO_{2}}$
(4) 二氧化碳和水（或$\ce{CO_{2}}$和$\ce{H_{2}O}$）
(5) $\ce{CH_{4} + 2O_{2}\xlongequal{\mathrm{点燃}}CO_{2} + 2H_{2}O}$
(6) 进风管的横截面积更大（增大进风管直径，提供更充足的空气，满足天然气充分燃烧的耗氧需求）
【知识点】
燃料的燃烧、化学方程式书写、完全燃烧与不完全燃烧
【点评】
本题结合生活实际考查燃料燃烧的基础知识点，贴近生活，注重知识的应用，需学生掌握燃烧原理、化学方程式书写及不同燃料燃烧的耗氧差异，整体难度适中。
【难度系数】
0.7
活动二 展望未来的家用燃料
社会发展离不开能源，开发和利用新能源已成为社会焦点。
(1)杭州亚运会使用零碳甲醇燃料作为主火炬燃料，并将绿色低碳理念融入竞赛场馆设计和运营。
①太阳能发电是将太阳能转化为。
②化石能源包括煤、石油和，它们都是（填“可再生”或“不可再生”）能源。从碳排放角度看，由化石能源制得的氢气被称为“灰氢”，而如图制得的氢气被称为“绿氢”，原因是。
(2)可燃冰外观像冰，主要成分为甲烷水合物（由甲烷分子和水分子构成），还含有少量二氧化碳等气体。其中，甲烷的化学式为，可燃冰作为燃料的优点是。
社会发展离不开能源，开发和利用新能源已成为社会焦点。
(1)杭州亚运会使用零碳甲醇燃料作为主火炬燃料，并将绿色低碳理念融入竞赛场馆设计和运营。
①太阳能发电是将太阳能转化为。
②化石能源包括煤、石油和，它们都是（填“可再生”或“不可再生”）能源。从碳排放角度看，由化石能源制得的氢气被称为“灰氢”，而如图制得的氢气被称为“绿氢”，原因是。
(2)可燃冰外观像冰，主要成分为甲烷水合物（由甲烷分子和水分子构成），还含有少量二氧化碳等气体。其中，甲烷的化学式为，可燃冰作为燃料的优点是。
答案
解：
① 电能
② 天然气；不可再生；该制氢方法利用太阳能发电分解水得到氢气，制取过程不消耗化石能源，几乎没有碳排放
(2) $\boldsymbol{CH_4}$；燃烧热值高、清洁无污染（或储量大等合理答案）
① 电能
② 天然气；不可再生；该制氢方法利用太阳能发电分解水得到氢气，制取过程不消耗化石能源，几乎没有碳排放
(2) $\boldsymbol{CH_4}$；燃烧热值高、清洁无污染（或储量大等合理答案）
解析
【分析】
本题围绕能源相关知识展开，需逐一拆解问题：①太阳能发电的能量转化，回忆常见能量形式的转化规律；②明确化石能源的种类、可再生性，结合图示制氢过程分析“绿氢”的成因；甲烷化学式需准确记忆，可燃冰的优点结合其成分和燃料特性分析。
【解析】
(1) ①太阳能发电是将太阳能转化为电能，这是太阳能发电的核心能量转化形式；
②化石能源包含煤、石油和天然气，它们形成周期极长，短期内无法再生，属于不可再生能源；图示制氢利用太阳能发电分解水，制取过程不消耗化石能源，几乎无碳排放，因此被称为“绿氢”；
(2) 甲烷的化学式为$\ce{CH_{4}}$；可燃冰作为燃料，优点有燃烧热值高、清洁无污染（或储量大等合理答案）。
【答案】
(1) ①电能；②天然气；不可再生；该制氢方法利用太阳能发电分解水得到氢气，制取过程不消耗化石能源，几乎没有碳排放；
(2) $\ce{CH_{4}}$；燃烧热值高、清洁无污染（或储量大等合理答案）
【知识点】
能量转化、化石能源、新能源
【点评】
本题结合社会热点能源问题，考查能源相关基础知识点，贴近生活实际，属于基础应用类题目，侧重对核心概念的理解和应用。
【难度系数】
0.5
本题围绕能源相关知识展开，需逐一拆解问题：①太阳能发电的能量转化，回忆常见能量形式的转化规律；②明确化石能源的种类、可再生性，结合图示制氢过程分析“绿氢”的成因；甲烷化学式需准确记忆，可燃冰的优点结合其成分和燃料特性分析。
【解析】
(1) ①太阳能发电是将太阳能转化为电能，这是太阳能发电的核心能量转化形式；
②化石能源包含煤、石油和天然气，它们形成周期极长，短期内无法再生，属于不可再生能源；图示制氢利用太阳能发电分解水，制取过程不消耗化石能源，几乎无碳排放，因此被称为“绿氢”；
(2) 甲烷的化学式为$\ce{CH_{4}}$；可燃冰作为燃料，优点有燃烧热值高、清洁无污染（或储量大等合理答案）。
【答案】
(1) ①电能；②天然气；不可再生；该制氢方法利用太阳能发电分解水得到氢气，制取过程不消耗化石能源，几乎没有碳排放；
(2) $\ce{CH_{4}}$；燃烧热值高、清洁无污染（或储量大等合理答案）
【知识点】
能量转化、化石能源、新能源
【点评】
本题结合社会热点能源问题，考查能源相关基础知识点，贴近生活实际，属于基础应用类题目，侧重对核心概念的理解和应用。
【难度系数】
0.5
