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5. 实施可持续发展战略,是关系中华民族生存和发展的长远大计,对燃料的合理使用成为一项重要工程。某校化学实践小组的同学们在老师的组织下,带着极大的兴趣对家用燃料的合理使用与变迁及对未来燃料的展望展开了项目化学习。
任务一:讨论家用燃料的合理使用
【小组交流】
(1)为使家用燃料充分燃烧,一是增大氧气的浓度;二是增大家用燃料与氧气的
任务二:调查家用燃料的变迁
【调查研究】同学们通过走访与调查,了解到我县燃料的变迁主要经历了以下几个阶段：
(2)煤和石油液化气属于
任务三:探究石油液化气燃烧产生的气体成分
【查阅资料】
Ⅰ.$\ce{SO_{2}}$的性质:
①$\ce{SO_{2}}$与$\ce{CO_{2}}$一样,也能使澄清石灰水变浑浊;
②$\ce{SO_{2}}$能使红色的品红溶液褪色,常用于检验二氧化硫;
③紫红色酸性高锰酸钾溶液可与$\ce{SO_{2}}$反应而褪色,常用于除去$\ce{SO_{2}}$。
Ⅱ.石油液化气中含有碳、氢、硫、氮等元素,燃烧能产生大约$11\ 000$大卡/$\mathrm{kg}$的热量。
【提出问题】石油液化气燃烧产生的气体中是否含有$\ce{SO_{2}}$、$\ce{CO}$、$\ce{CO_{2}}$。
【进行实验】
(3)设计实验方案。探究石油液化气燃烧产生的气体成分。
【反思评价】
(4)步骤②中,气体从
(5)步骤②中,澄清石灰水变浑浊的化学方程式为
(6)该小组同学通过一定手段,测得石油液化气燃烧产生的气体中$\ce{CO}$体积分数变化如图2所示,$t_1$~$t_2$时间段内$\ce{CO}$体积分数出现异常的原因是
任务四:对未来燃料的展望
【交流展示】
(7)开发更清洁的可再生能源
任务一:讨论家用燃料的合理使用
【小组交流】
(1)为使家用燃料充分燃烧,一是增大氧气的浓度;二是增大家用燃料与氧气的
接触面积
。任务二:调查家用燃料的变迁
【调查研究】同学们通过走访与调查,了解到我县燃料的变迁主要经历了以下几个阶段：
(2)煤和石油液化气属于
不可再生
(填“可再生”或“不可再生”)能源。任务三:探究石油液化气燃烧产生的气体成分
【查阅资料】
Ⅰ.$\ce{SO_{2}}$的性质:
①$\ce{SO_{2}}$与$\ce{CO_{2}}$一样,也能使澄清石灰水变浑浊;
②$\ce{SO_{2}}$能使红色的品红溶液褪色,常用于检验二氧化硫;
③紫红色酸性高锰酸钾溶液可与$\ce{SO_{2}}$反应而褪色,常用于除去$\ce{SO_{2}}$。
Ⅱ.石油液化气中含有碳、氢、硫、氮等元素,燃烧能产生大约$11\ 000$大卡/$\mathrm{kg}$的热量。
【提出问题】石油液化气燃烧产生的气体中是否含有$\ce{SO_{2}}$、$\ce{CO}$、$\ce{CO_{2}}$。
【进行实验】
(3)设计实验方案。探究石油液化气燃烧产生的气体成分。
【反思评价】
(4)步骤②中,气体从
b
端(填“a”或“b”)通入图1装置。(5)步骤②中,澄清石灰水变浑浊的化学方程式为
CO₂+Ca(OH)₂=CaCO₃↓+H₂O
。(6)该小组同学通过一定手段,测得石油液化气燃烧产生的气体中$\ce{CO}$体积分数变化如图2所示,$t_1$~$t_2$时间段内$\ce{CO}$体积分数出现异常的原因是
石油液化气燃烧不充分(其他合理答案均可)
。任务四:对未来燃料的展望
【交流展示】
(7)开发更清洁的可再生能源
太阳能(或生物能、风能、水能、海洋能、地热能、氢能、核能等任写一种均可)
(任举一例)是今后能源发展的新方向,是减排温室气体和应对气候变化的重要措施。答案
5. (1)接触面积 (2)不可再生 (3)CO₂ (4)b (5)CO₂+Ca(OH)₂=CaCO₃↓+H₂O (6)石油液化气燃烧不充分(其他合理答案均可) (7)太阳能(或生物能、风能、水能、海洋能、地热能、氢能、核能等任写一种均可)
解析:(1)可燃物燃烧的剧烈程度与氧气浓度和接触面积等因素有关,所以为使家用燃料充分燃烧,一是增大氧气的浓度;二是增大家用燃料与氧气的接触面积。(2)煤、石油、天然气都是古生物遗体经过长期复杂的化学变化形成的,都属于不可再生能源。(3)将除尘后的气体先通过图1装置,图1装置内为酸性高锰酸钾溶液,可以除去二氧化硫气体,再通入盛有澄清石灰水的试管中,现象是澄清石灰水变浑浊,除二氧化硫外二氧化碳也可以使澄清石灰水变浑浊,所以说明气体中有二氧化碳。(4)步骤②中,气体要通入酸性高锰酸钾溶液中除去二氧化硫气体,气体应从长导管通入。(5)步骤②中,澄清石灰水变浑浊是因为二氧化碳和石灰水中的氢氧化钙反应生成了碳酸钙沉淀和水。(6)$t_1$~$t_2$时间段内CO体积分数大幅度提高,可能是石油液化气未充分燃烧造成的。
解析:(1)可燃物燃烧的剧烈程度与氧气浓度和接触面积等因素有关,所以为使家用燃料充分燃烧,一是增大氧气的浓度;二是增大家用燃料与氧气的接触面积。(2)煤、石油、天然气都是古生物遗体经过长期复杂的化学变化形成的,都属于不可再生能源。(3)将除尘后的气体先通过图1装置,图1装置内为酸性高锰酸钾溶液,可以除去二氧化硫气体,再通入盛有澄清石灰水的试管中,现象是澄清石灰水变浑浊,除二氧化硫外二氧化碳也可以使澄清石灰水变浑浊,所以说明气体中有二氧化碳。(4)步骤②中,气体要通入酸性高锰酸钾溶液中除去二氧化硫气体,气体应从长导管通入。(5)步骤②中,澄清石灰水变浑浊是因为二氧化碳和石灰水中的氢氧化钙反应生成了碳酸钙沉淀和水。(6)$t_1$~$t_2$时间段内CO体积分数大幅度提高,可能是石油液化气未充分燃烧造成的。
解析
【分析】
本题围绕家用燃料的合理使用、变迁及气体成分探究展开，需结合燃烧条件、能源分类、气体检验等知识点逐一分析：
1. 问题(1)：回忆可燃物充分燃烧的条件，除氧气浓度外，还需增大家用燃料与氧气的接触面积；
2. 问题(2)：判断能源类型，煤和石油液化气属于化石能源，是不可再生能源；
3. 问题(3)：探究气体成分时，先通过酸性高锰酸钾除去SO₂，再用澄清石灰水检验，变浑浊说明含CO₂；
4. 问题(4)：洗气装置需“长进短出”，气体从长导管b端通入；
5. 问题(5)：澄清石灰水变浑浊是CO₂与Ca(OH)₂反应生成碳酸钙沉淀和水，书写对应化学方程式；
6. 问题(6)：CO是燃料不完全燃烧的产物，CO体积分数高说明燃烧不充分；
7. 问题(7)：列举清洁可再生能源，如太阳能、风能等。
【解析】
(1) 可燃物充分燃烧的影响因素包括氧气浓度和可燃物与氧气的接触面积，故为使家用燃料充分燃烧，需增大家用燃料与氧气的接触面积；
(2) 煤和石油液化气属于化石能源，是经过漫长地质年代形成的，短期内无法再生，因此属于不可再生能源；
(3) 实验中先通过酸性高锰酸钾溶液除去SO₂，澄清石灰水变浑浊（SO₂已被完全除去），说明气体中含有CO₂；
(4) 洗气时气体需与溶液充分接触，应从长导管b端通入图1装置；
(5) 二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，化学方程式为：$\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2} = CaCO_{3}↓ + H_{2}O}$；
(6) CO是燃料不完全燃烧的产物，$t_1$~$t_2$时间段CO体积分数异常升高，原因是石油液化气燃烧不充分；
(7) 常见的清洁可再生能源有太阳能、风能、水能等，任举一例即可。
【答案】
(1) 接触面积
(2) 不可再生
(3) $\ce{CO_{2}}$
(4) b
(5) $\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2} = CaCO_{3}↓ + H_{2}O}$
(6) 石油液化气燃烧不充分（合理即可）
(7) 太阳能（合理即可）
【知识点】
燃料充分燃烧的条件、能源的分类、二氧化碳的检验
【点评】
本题结合家用燃料的实际场景，将燃烧条件、能源分类、气体检验等基础知识点融入项目化学习中，既考查学生对核心知识的掌握，又引导学生关注生活中的化学，难度适中，适合学生巩固相关知识点。
【难度系数】
0.5
本题围绕家用燃料的合理使用、变迁及气体成分探究展开，需结合燃烧条件、能源分类、气体检验等知识点逐一分析：
1. 问题(1)：回忆可燃物充分燃烧的条件，除氧气浓度外，还需增大家用燃料与氧气的接触面积；
2. 问题(2)：判断能源类型，煤和石油液化气属于化石能源，是不可再生能源；
3. 问题(3)：探究气体成分时，先通过酸性高锰酸钾除去SO₂，再用澄清石灰水检验，变浑浊说明含CO₂；
4. 问题(4)：洗气装置需“长进短出”，气体从长导管b端通入；
5. 问题(5)：澄清石灰水变浑浊是CO₂与Ca(OH)₂反应生成碳酸钙沉淀和水，书写对应化学方程式；
6. 问题(6)：CO是燃料不完全燃烧的产物，CO体积分数高说明燃烧不充分；
7. 问题(7)：列举清洁可再生能源，如太阳能、风能等。
【解析】
(1) 可燃物充分燃烧的影响因素包括氧气浓度和可燃物与氧气的接触面积，故为使家用燃料充分燃烧，需增大家用燃料与氧气的接触面积；
(2) 煤和石油液化气属于化石能源，是经过漫长地质年代形成的，短期内无法再生，因此属于不可再生能源；
(3) 实验中先通过酸性高锰酸钾溶液除去SO₂，澄清石灰水变浑浊（SO₂已被完全除去），说明气体中含有CO₂；
(4) 洗气时气体需与溶液充分接触，应从长导管b端通入图1装置；
(5) 二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，化学方程式为：$\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2} = CaCO_{3}↓ + H_{2}O}$；
(6) CO是燃料不完全燃烧的产物，$t_1$~$t_2$时间段CO体积分数异常升高，原因是石油液化气燃烧不充分；
(7) 常见的清洁可再生能源有太阳能、风能、水能等，任举一例即可。
【答案】
(1) 接触面积
(2) 不可再生
(3) $\ce{CO_{2}}$
(4) b
(5) $\ce{CO_{2} + Ca(OH)_{2} = CaCO_{3}↓ + H_{2}O}$
(6) 石油液化气燃烧不充分（合理即可）
(7) 太阳能（合理即可）
【知识点】
燃料充分燃烧的条件、能源的分类、二氧化碳的检验
【点评】
本题结合家用燃料的实际场景，将燃烧条件、能源分类、气体检验等基础知识点融入项目化学习中，既考查学生对核心知识的掌握，又引导学生关注生活中的化学，难度适中，适合学生巩固相关知识点。
【难度系数】
0.5
