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1 某兴趣小组开展“家用燃料的变迁与合理使用”跨学科实践活动。
任务一:调查家用燃料
【调查走访】
为了了解燃料的发展历史,需要先对目前我国家庭使用的燃料进行走访调查。
(1)目前家用燃料主要有
【小组交流】
(2)使燃料充分燃烧的条件有①
任务二:了解家用燃料的变迁
调查发现家用燃料变迁的大致历程如下(括号内为燃料的主要成分)。
【查阅资料】
a.煤直接燃烧产生二氧化硫和氮的氧化物,会形成酸雨。
b.1 kg燃料完全燃烧时放出的热量如表所示:
(3)《辍耕录》中记载:“杭人削松木为小片,其薄如纸,熔硫黄涂木片顶分许,名曰发烛。”古人常用“发烛”点燃柴草,从燃烧条件分析,“发烛”的作用是
(4)丙烷气体在加压或降温条件下可转化为液态,从微观角度分析发生的变化是
(5)二十世纪八十年代前后,居民家中主要采用蜂窝煤作燃料(如图1所示)。
①将煤制成蜂窝煤的目的是
②在引燃蜂窝煤炉时,先在炉膛中自下而上依次加入废报纸、小木块和蜂窝煤(如图2所示),然后将进风口打开,点燃废报纸。打开进风口的目的是
(6)结合资料分析,家用燃料从煤变迁到天然气的具体优点是
任务三:展望未来的家用燃料
“化学链燃烧”技术是能源领域研究的热点。NiO作载氧体的“化学链燃烧”过程如图3。
(7)加热条件下,空气反应器中发生反应的化学方程式为
(8)甲烷在空气中燃烧的耗氧量
(9)“化学链燃烧”技术避免空气直接与甲烷接触,生成的$\ce{CO_{2}}$可回收再利用,32 g甲烷燃烧生成$\ce{CO_{2}}$的质量是
任务一:调查家用燃料
【调查走访】
为了了解燃料的发展历史,需要先对目前我国家庭使用的燃料进行走访调查。
(1)目前家用燃料主要有
天然气、液化气(合理即可)
(任答两种即可)。家中燃料燃烧不充分时会产生黄色火焰,甚至产生黑烟,这种黑烟的主要成分是碳
。燃料不充分燃烧所产生的环境问题有污染空气(合理即可)
。【小组交流】
(2)使燃料充分燃烧的条件有①
有充足的空气(或氧气)
、②燃料与空气有足够大的接触面
。任务二:了解家用燃料的变迁
调查发现家用燃料变迁的大致历程如下(括号内为燃料的主要成分)。
【查阅资料】
a.煤直接燃烧产生二氧化硫和氮的氧化物,会形成酸雨。
b.1 kg燃料完全燃烧时放出的热量如表所示:
(3)《辍耕录》中记载:“杭人削松木为小片,其薄如纸,熔硫黄涂木片顶分许,名曰发烛。”古人常用“发烛”点燃柴草,从燃烧条件分析,“发烛”的作用是
使柴草的温度达到着火点从而燃烧
。(4)丙烷气体在加压或降温条件下可转化为液态,从微观角度分析发生的变化是
分子间的间隔变小
。(5)二十世纪八十年代前后,居民家中主要采用蜂窝煤作燃料(如图1所示)。
①将煤制成蜂窝煤的目的是
增大煤与空气的接触面积,使煤燃烧更充分
。②在引燃蜂窝煤炉时,先在炉膛中自下而上依次加入废报纸、小木块和蜂窝煤(如图2所示),然后将进风口打开,点燃废报纸。打开进风口的目的是
提供充足的氧气
,先点燃废报纸是因为废报纸的着火点较低,易被点燃
。(6)结合资料分析,家用燃料从煤变迁到天然气的具体优点是
更环保(或热值较高,合理即可)
(写一点)。任务三:展望未来的家用燃料
“化学链燃烧”技术是能源领域研究的热点。NiO作载氧体的“化学链燃烧”过程如图3。
(7)加热条件下,空气反应器中发生反应的化学方程式为
$\ce{2Ni + O_{2}\xlongequal{\Delta}2NiO}$
。(8)甲烷在空气中燃烧的耗氧量
=
(填“＞”“=”或“＜”)甲烷通过该化学链燃烧的耗氧量。(9)“化学链燃烧”技术避免空气直接与甲烷接触,生成的$\ce{CO_{2}}$可回收再利用,32 g甲烷燃烧生成$\ce{CO_{2}}$的质量是
88
g。(相对原子质量:H—1,C—12,O—16)答案
(1)天然气、液化气(合理即可) 碳 污染空气(合理即可)
(2)①有充足的空气(或氧气) ②燃料与空气有足够大的接触面
(3)使柴草的温度达到着火点从而燃烧
(4)分子间的间隔变小
(5)①增大煤与空气的接触面积,使煤燃烧更充分 ②提供充足的氧气 废报纸的着火点较低,易被点燃
(6)更环保(或热值较高,合理即可)
(7)$\ce{2Ni + O_{2}\xlongequal{\Delta}2NiO}$
(8)=
(9)88
【解析】(3)燃烧的条件是可燃物、可燃物与氧气充分接触、温度达到可燃物的着火点。“发烛”燃烧能放出热量,使周围的温度达到柴草的着火点从而燃烧。
(4)分子间存在着间隔,丙烷气体在加压或降温条件下可转化为液态,是因为分子间的间隔变小。
(5)①将煤制成蜂窝煤是为了增大煤与空气的接触面积,使煤燃烧更充分。②在引燃蜂窝煤炉时,先在炉膛中自下而上依次加入废报纸、小木块和蜂窝煤,然后将进风口打开,点燃废报纸,打开进风口的目的是提供充足的氧气;先点燃废报纸是因为废报纸着火点较低,易被点燃。
(6)结合资料可知,家用燃料从煤变迁到天然气的具体优点是产生污染性气体减少、较环保、热值较高。
(7)由图3可知,加热条件下,空气反应器中 Ni 和 O₂ 反应生成 NiO,该反应的化学方程式为$\ce{2Ni + O_{2}\xlongequal{\Delta}2NiO}$。
(8)由于该过程的总反应与甲烷在空气中直接燃烧的化学方程式相同,根据质量守恒定律,等质量的甲烷完全燃烧,耗氧量相等。
(9)解:设生成二氧化碳的质量为 x。
$\ce{CH_{4} + 2O_{2}\xlongequal{点燃}CO_{2} + 2H_{2}O}$
16 44
32 g x
$\dfrac{16}{44}=\dfrac{32\ \mathrm{g}}{x}$
x = 88 g
故 32 g 甲烷燃烧生成二氧化碳的质量是 88 g。
(2)①有充足的空气(或氧气) ②燃料与空气有足够大的接触面
(3)使柴草的温度达到着火点从而燃烧
(4)分子间的间隔变小
(5)①增大煤与空气的接触面积,使煤燃烧更充分 ②提供充足的氧气 废报纸的着火点较低,易被点燃
(6)更环保(或热值较高,合理即可)
(7)$\ce{2Ni + O_{2}\xlongequal{\Delta}2NiO}$
(8)=
(9)88
【解析】(3)燃烧的条件是可燃物、可燃物与氧气充分接触、温度达到可燃物的着火点。“发烛”燃烧能放出热量,使周围的温度达到柴草的着火点从而燃烧。
(4)分子间存在着间隔,丙烷气体在加压或降温条件下可转化为液态,是因为分子间的间隔变小。
(5)①将煤制成蜂窝煤是为了增大煤与空气的接触面积,使煤燃烧更充分。②在引燃蜂窝煤炉时,先在炉膛中自下而上依次加入废报纸、小木块和蜂窝煤,然后将进风口打开,点燃废报纸,打开进风口的目的是提供充足的氧气;先点燃废报纸是因为废报纸着火点较低,易被点燃。
(6)结合资料可知,家用燃料从煤变迁到天然气的具体优点是产生污染性气体减少、较环保、热值较高。
(7)由图3可知,加热条件下,空气反应器中 Ni 和 O₂ 反应生成 NiO,该反应的化学方程式为$\ce{2Ni + O_{2}\xlongequal{\Delta}2NiO}$。
(8)由于该过程的总反应与甲烷在空气中直接燃烧的化学方程式相同,根据质量守恒定律,等质量的甲烷完全燃烧,耗氧量相等。
(9)解:设生成二氧化碳的质量为 x。
$\ce{CH_{4} + 2O_{2}\xlongequal{点燃}CO_{2} + 2H_{2}O}$
16 44
32 g x
$\dfrac{16}{44}=\dfrac{32\ \mathrm{g}}{x}$
x = 88 g
故 32 g 甲烷燃烧生成二氧化碳的质量是 88 g。
解析
【分析】
本题围绕家用燃料的变迁与合理使用展开，分三个任务考察化学核心知识：1. 结合生活常识与燃烧原理分析家用燃料的相关问题；2. 从燃烧条件、分子性质、资料分析等角度解答燃料变迁的相关问题；3. 根据化学链燃烧的过程与化学方程式计算解答未来燃料的相关问题，需逐一对应知识点分析作答。
【解析】
(1) 目前我国家用燃料常见的有天然气、液化气（合理即可）；燃料不充分燃烧时，碳元素未完全氧化，产生的黑烟主要成分是碳；不充分燃烧会生成一氧化碳等污染物，污染空气（合理即可）。
(2) 使燃料充分燃烧的条件：①有充足的空气（或氧气）；②燃料与空气有足够大的接触面积。
(3) 燃烧需要温度达到可燃物的着火点，“发烛”燃烧放热，能使柴草的温度升高至其着火点，从而引燃柴草。
(4) 物质状态变化的微观本质是分子间隔改变，丙烷气体转化为液态，是因为分子间的间隔变小。
(5) ①将煤制成蜂窝煤，可增大煤与空气（氧气）的接触面积，使煤燃烧更充分；②打开进风口是为了提供充足的氧气，保证燃料燃烧；废报纸的着火点较低，易被点燃，因此先点燃废报纸来引燃后续的小木块和蜂窝煤。
(6) 结合资料，煤直接燃烧会产生二氧化硫、氮氧化物形成酸雨，而天然气燃烧更环保；且天然气的热值较高，因此优点可写更环保（或热值较高，合理即可）。
(7) 由图3可知，空气反应器中Ni和O₂在加热条件下反应生成NiO，化学方程式为$\ce{2Ni + O_{2}\xlongequal{\Delta}2NiO}$。
(8) 甲烷直接燃烧和化学链燃烧的总反应均为甲烷与氧气反应生成二氧化碳和水，根据质量守恒定律，等质量的甲烷完全燃烧耗氧量相等，故填“=”。
(9) 设生成CO₂的质量为x，甲烷燃烧的化学方程式为$\ce{CH_{4} + 2O_{2}\xlongequal{点燃}CO_{2} + 2H_{2}O}$，列比例式：$\dfrac{16}{44}=\dfrac{32\ \mathrm{g}}{x}$，解得x=88 g。
【答案】
(1) 天然气、液化气（合理即可）；碳；污染空气（合理即可）
(2) ①有充足的空气（或氧气）；②燃料与空气有足够大的接触面
(3) 使柴草的温度达到着火点从而燃烧
(4) 分子间的间隔变小
(5) ①增大煤与空气的接触面积，使煤燃烧更充分；②提供充足的氧气；废报纸的着火点较低，易被点燃
(6) 更环保（或热值较高，合理即可）
(7) $\ce{2Ni + O_{2}\xlongequal{\Delta}2NiO}$
(8) =
(9) 88
【知识点】
燃烧与灭火、分子的性质、化学方程式计算
【点评】
本题为跨学科实践类题目，结合家用燃料的实际应用，考察燃烧条件、物质微观构成、化学方程式书写与计算等核心知识点，贴近生活，注重知识的实际应用，难度适中。
【难度系数】
0.7
本题围绕家用燃料的变迁与合理使用展开，分三个任务考察化学核心知识：1. 结合生活常识与燃烧原理分析家用燃料的相关问题；2. 从燃烧条件、分子性质、资料分析等角度解答燃料变迁的相关问题；3. 根据化学链燃烧的过程与化学方程式计算解答未来燃料的相关问题，需逐一对应知识点分析作答。
【解析】
(1) 目前我国家用燃料常见的有天然气、液化气（合理即可）；燃料不充分燃烧时，碳元素未完全氧化，产生的黑烟主要成分是碳；不充分燃烧会生成一氧化碳等污染物，污染空气（合理即可）。
(2) 使燃料充分燃烧的条件：①有充足的空气（或氧气）；②燃料与空气有足够大的接触面积。
(3) 燃烧需要温度达到可燃物的着火点，“发烛”燃烧放热，能使柴草的温度升高至其着火点，从而引燃柴草。
(4) 物质状态变化的微观本质是分子间隔改变，丙烷气体转化为液态，是因为分子间的间隔变小。
(5) ①将煤制成蜂窝煤，可增大煤与空气（氧气）的接触面积，使煤燃烧更充分；②打开进风口是为了提供充足的氧气，保证燃料燃烧；废报纸的着火点较低，易被点燃，因此先点燃废报纸来引燃后续的小木块和蜂窝煤。
(6) 结合资料，煤直接燃烧会产生二氧化硫、氮氧化物形成酸雨，而天然气燃烧更环保；且天然气的热值较高，因此优点可写更环保（或热值较高，合理即可）。
(7) 由图3可知，空气反应器中Ni和O₂在加热条件下反应生成NiO，化学方程式为$\ce{2Ni + O_{2}\xlongequal{\Delta}2NiO}$。
(8) 甲烷直接燃烧和化学链燃烧的总反应均为甲烷与氧气反应生成二氧化碳和水，根据质量守恒定律，等质量的甲烷完全燃烧耗氧量相等，故填“=”。
(9) 设生成CO₂的质量为x，甲烷燃烧的化学方程式为$\ce{CH_{4} + 2O_{2}\xlongequal{点燃}CO_{2} + 2H_{2}O}$，列比例式：$\dfrac{16}{44}=\dfrac{32\ \mathrm{g}}{x}$，解得x=88 g。
【答案】
(1) 天然气、液化气（合理即可）；碳；污染空气（合理即可）
(2) ①有充足的空气（或氧气）；②燃料与空气有足够大的接触面
(3) 使柴草的温度达到着火点从而燃烧
(4) 分子间的间隔变小
(5) ①增大煤与空气的接触面积，使煤燃烧更充分；②提供充足的氧气；废报纸的着火点较低，易被点燃
(6) 更环保（或热值较高，合理即可）
(7) $\ce{2Ni + O_{2}\xlongequal{\Delta}2NiO}$
(8) =
(9) 88
【知识点】
燃烧与灭火、分子的性质、化学方程式计算
【点评】
本题为跨学科实践类题目，结合家用燃料的实际应用，考察燃烧条件、物质微观构成、化学方程式书写与计算等核心知识点，贴近生活，注重知识的实际应用，难度适中。
【难度系数】
0.7
