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11. (2025·沈阳期中)某小组以“探究燃烧的奥秘”为主题开展项目式学习。
【任务一】认识可燃物
(1)酒精($\ce{C_{2}H_{5}OH}$)、天然气是生活中常见燃料,燃烧会生成二氧化碳和水,写出酒精燃烧的化学方程式:
【任务二】探究燃烧条件
小组同学利用图1装置探究燃烧的条件,点燃蜡烛后立即塞紧橡皮塞,待蜡烛熄灭后,将滴管中的水全部滴入集气瓶中,铝盒中的白磷立即燃烧。生石灰($\ce{CaO}$)遇水会生成熟石灰[$\ce{Ca(OH)_{2}}$],放出大量的热。图2是瓶中①$\ce{CO_{2}}$和②$\ce{O_{2}}$的含量随时间变化的图像。
(2)导致铝盒中白磷燃烧的原因是
(3)分析图像得知,蜡烛熄灭的时间是
(4)由图像中曲线②分析可知:不同可燃物在空气中燃烧除需要氧气、温度达到其着火点之外,还需要的条件是
【任务三】认识灭火原理
(5)$\ce{KHCO_{3}}$灭火的原理比较复杂,$\ce{KHCO_{3}}$受热分解时吸收能量,反应的化学方程式为$\ce{2KHCO_{3}\xlongequal{\Delta}K_{2}CO_{3} + CO_{2}\uparrow + H_{2}O\uparrow}$,$\ce{KHCO_{3}}$可用于灭火的原因有
(6)现有$4.6\ \mathrm{g}$燃料$\mathrm{M}$(相对分子质量为46),在氧气中燃烧生成了$4.4\ \mathrm{g}\ \ce{CO_{2}}$、$2.8\ \mathrm{g}\ \ce{CO}$和$5.4\ \mathrm{g}\ \ce{H_{2}O}$,需要氧气的质量为
【任务一】认识可燃物
(1)酒精($\ce{C_{2}H_{5}OH}$)、天然气是生活中常见燃料,燃烧会生成二氧化碳和水,写出酒精燃烧的化学方程式:
$\ce{C_{2}H_{5}OH +3O_{2}\xlongequal{点燃}2CO_{2} +3H_{2}O}$
。【任务二】探究燃烧条件
小组同学利用图1装置探究燃烧的条件,点燃蜡烛后立即塞紧橡皮塞,待蜡烛熄灭后,将滴管中的水全部滴入集气瓶中,铝盒中的白磷立即燃烧。生石灰($\ce{CaO}$)遇水会生成熟石灰[$\ce{Ca(OH)_{2}}$],放出大量的热。图2是瓶中①$\ce{CO_{2}}$和②$\ce{O_{2}}$的含量随时间变化的图像。
(2)导致铝盒中白磷燃烧的原因是
滴入的水与生石灰反应放热,使温度达到白磷的着火点
,其中导致白磷燃烧的化学方程式为$\ce{CaO +H_{2}O =Ca(OH)_{2}}$
。(3)分析图像得知,蜡烛熄灭的时间是
$t_1$
(填"$t_{1}$""$t_{2}$"或"$t_{3}$"),曲线①中$t_{2}$之后二氧化碳含量略有上升的原因是白磷燃烧消耗氧气导致装置内的气体总量减少
。(4)由图像中曲线②分析可知:不同可燃物在空气中燃烧除需要氧气、温度达到其着火点之外,还需要的条件是
氧气达到各自可燃物燃烧所需的最低浓度
。【任务三】认识灭火原理
(5)$\ce{KHCO_{3}}$灭火的原理比较复杂,$\ce{KHCO_{3}}$受热分解时吸收能量,反应的化学方程式为$\ce{2KHCO_{3}\xlongequal{\Delta}K_{2}CO_{3} + CO_{2}\uparrow + H_{2}O\uparrow}$,$\ce{KHCO_{3}}$可用于灭火的原因有
$\ce{KHCO_{3}}$分解吸收能量,产生的水蒸发吸收热量,使温度降到可燃物着火点以下,同时$\ce{KHCO_{3}}$分解产生$\ce{CO_{2}}$,能隔绝$\ce{O_{2}}$
。(6)现有$4.6\ \mathrm{g}$燃料$\mathrm{M}$(相对分子质量为46),在氧气中燃烧生成了$4.4\ \mathrm{g}\ \ce{CO_{2}}$、$2.8\ \mathrm{g}\ \ce{CO}$和$5.4\ \mathrm{g}\ \ce{H_{2}O}$,需要氧气的质量为
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$\mathrm{g}$,根据以上数据写出该反应的化学方程式:$\ce{2C_{2}H_{5}OH +5O_{2}\xlongequal{点燃}2CO_{2} +2CO +6H_{2}O}$
。答案
11.(1)$\ce{C_{2}H_{5}OH +3O_{2}\xlongequal{点燃}2CO_{2} +3H_{2}O}$ (2)滴入的水与生石灰反应放热,使温度达到白磷的着火点 $\ce{CaO +H_{2}O =Ca(OH)_{2}}$ (3)$t_1$ 白磷燃烧消耗氧气导致装置内的气体总量减少 (4)氧气达到各自可燃物燃烧所需的最低浓度 (5)$\ce{KHCO_{3}}$分解吸收能量,产生的水蒸发吸收热量,使温度降到可燃物着火点以下,同时$\ce{KHCO_{3}}$分解产生$\ce{CO_{2}}$,能隔绝$\ce{O_{2}}$ (6)8 $\ce{2C_{2}H_{5}OH +5O_{2}\xlongequal{点燃}2CO_{2} +2CO +6H_{2}O}$
解析:(1)酒精燃烧产生二氧化碳和水。(2)导致铝盒中白磷燃烧的原因是水和生石灰反应生成氢氧化钙的过程中放热。(3)由图可知,$t_1°\mathrm{C}$时二氧化碳的含量不再增加,说明蜡烛已熄灭;曲线①中$t_2°\mathrm{C}$之后二氧化碳含量略有上升,是因为白磷燃烧继续消耗装置内的氧气,导致装置内气体总量减少,二氧化碳含量升高。(4)由图像中的曲线②可知,氧气并没有完全耗尽,说明不同可燃物在空气中燃烧除需要氧气、温度达到其着火点之外,还需要的条件是氧气达到各自可燃物燃烧的最低浓度。(5)碳酸氢钾受热分解时吸收能量,且生成水,水蒸发吸热,可降低温度至可燃物的着火点以下;二氧化碳不燃烧、不支持燃烧,密度比空气大,分解生成的二氧化碳覆盖在可燃物表面,隔绝氧气,达到灭火的目的。(6)依据质量守恒定律可知:反应前后物质的总质量不变,则消耗氧气的质量为4.4 g+2.8 g+5.4 g-4.6 g=8.0 g;4.4 g二氧化碳中碳元素的质量=4.4 g×12/44×100%=1.2 g,2.8 g一氧化碳中碳元素的质量=2.8 g×12/28×100%=1.2 g,5.4 g水中氢元素的质量=5.4 g×2/18×100%=0.6 g,根据反应前后元素的种类和质量不变,则该有机物中含碳元素的质量为1.2 g+1.2 g=2.4 g,氢元素的质量为0.6 g,则氧元素的质量为4.6 g-2.4 g-0.6 g=1.6 g,则该有机物中碳、氢、氧原子的个数比=$\dfrac{2.4\ \mathrm{g}}{12}:\dfrac{0.6\ \mathrm{g}}{1}:\dfrac{1.6\ \mathrm{g}}{16}=2:6:1$,而该有机物的相对分子质量为12×2+1×6+16×1=46,则该有机物的化学式为$\ce{C_{2}H_{6}O}$,即该物质为乙醇,反应中的化学计量数之比是$\dfrac{4.6\ \mathrm{g}}{46}:\dfrac{8\ \mathrm{g}}{32}:\dfrac{4.4\ \mathrm{g}}{44}:\dfrac{2.8\ \mathrm{g}}{28}:\dfrac{5.4\ \mathrm{g}}{18}=2:5:2:2:6$,则燃烧的化学方程式为$\ce{2C_{2}H_{5}OH +5O_{2}\xlongequal{点燃}2CO_{2} +2CO +6H_{2}O}$。
解析:(1)酒精燃烧产生二氧化碳和水。(2)导致铝盒中白磷燃烧的原因是水和生石灰反应生成氢氧化钙的过程中放热。(3)由图可知,$t_1°\mathrm{C}$时二氧化碳的含量不再增加,说明蜡烛已熄灭;曲线①中$t_2°\mathrm{C}$之后二氧化碳含量略有上升,是因为白磷燃烧继续消耗装置内的氧气,导致装置内气体总量减少,二氧化碳含量升高。(4)由图像中的曲线②可知,氧气并没有完全耗尽,说明不同可燃物在空气中燃烧除需要氧气、温度达到其着火点之外,还需要的条件是氧气达到各自可燃物燃烧的最低浓度。(5)碳酸氢钾受热分解时吸收能量,且生成水,水蒸发吸热,可降低温度至可燃物的着火点以下;二氧化碳不燃烧、不支持燃烧,密度比空气大,分解生成的二氧化碳覆盖在可燃物表面,隔绝氧气,达到灭火的目的。(6)依据质量守恒定律可知:反应前后物质的总质量不变,则消耗氧气的质量为4.4 g+2.8 g+5.4 g-4.6 g=8.0 g;4.4 g二氧化碳中碳元素的质量=4.4 g×12/44×100%=1.2 g,2.8 g一氧化碳中碳元素的质量=2.8 g×12/28×100%=1.2 g,5.4 g水中氢元素的质量=5.4 g×2/18×100%=0.6 g,根据反应前后元素的种类和质量不变,则该有机物中含碳元素的质量为1.2 g+1.2 g=2.4 g,氢元素的质量为0.6 g,则氧元素的质量为4.6 g-2.4 g-0.6 g=1.6 g,则该有机物中碳、氢、氧原子的个数比=$\dfrac{2.4\ \mathrm{g}}{12}:\dfrac{0.6\ \mathrm{g}}{1}:\dfrac{1.6\ \mathrm{g}}{16}=2:6:1$,而该有机物的相对分子质量为12×2+1×6+16×1=46,则该有机物的化学式为$\ce{C_{2}H_{6}O}$,即该物质为乙醇,反应中的化学计量数之比是$\dfrac{4.6\ \mathrm{g}}{46}:\dfrac{8\ \mathrm{g}}{32}:\dfrac{4.4\ \mathrm{g}}{44}:\dfrac{2.8\ \mathrm{g}}{28}:\dfrac{5.4\ \mathrm{g}}{18}=2:5:2:2:6$,则燃烧的化学方程式为$\ce{2C_{2}H_{5}OH +5O_{2}\xlongequal{点燃}2CO_{2} +2CO +6H_{2}O}$。
解析
【分析】
本题围绕燃烧的奥秘展开，分三个任务考查化学核心知识：任务一需根据酒精燃烧的反应物、生成物及反应条件书写化学方程式；任务二结合实验装置（生石灰与水反应放热、白磷着火点低）和图像（氧气、二氧化碳含量变化），分析燃烧条件、蜡烛熄灭时间及二氧化碳含量变化的原因；任务三结合灭火原理和质量守恒定律，计算反应所需氧气质量，确定燃料M的化学式并书写燃烧的化学方程式。解题时需仔细分析图像信息，结合燃烧条件、质量守恒定律等知识点逐步推导。
【解析】
(1) 酒精（$\ce{C_{2}H_{5}OH}$）在氧气中点燃，生成二氧化碳和水，根据原子守恒配平化学方程式：$\ce{C_{2}H_{5}OH +3O_{2}\xlongequal{点燃}2CO_{2} +3H_{2}O}$。
(2) 生石灰（$\ce{CaO}$）遇水反应放出大量热，使铝盒中白磷的温度达到其着火点，且装置内有氧气，满足燃烧条件，故白磷燃烧；生石灰与水反应的化学方程式为$\ce{CaO +H_{2}O =Ca(OH)_{2}}$。
(3) 由图2可知，$t_1$时二氧化碳含量不再增加，说明蜡烛已停止燃烧（熄灭）；$t_2$之后白磷开始燃烧，消耗装置内的氧气，导致装置内气体总量减少，因此二氧化碳含量略有上升。
(4) 从曲线②（氧气含量）可知，蜡烛熄灭后装置内仍有氧气剩余，说明不同可燃物燃烧除需氧气、温度达到着火点外，还需要氧气达到各自可燃物燃烧所需的最低浓度。
(5) $\ce{KHCO_{3}}$受热分解时吸收能量，分解生成的水蒸发会吸收热量，使温度降到可燃物着火点以下；同时分解产生$\ce{CO_{2}}$，$\ce{CO_{2}}$不燃烧、不支持燃烧，能隔绝氧气，因此可用于灭火。
(6) 根据质量守恒定律，反应前后总质量不变，所需氧气的质量为：$4.4\ \mathrm{g} +2.8\ \mathrm{g} +5.4\ \mathrm{g} -4.6\ \mathrm{g}=8\ \mathrm{g}$；计算燃料M中各元素质量：$\ce{CO_{2}}$中碳元素质量$=4.4\ \mathrm{g}×\frac{12}{44}=1.2\ \mathrm{g}$，$\ce{CO}$中碳元素质量$=2.8\ \mathrm{g}×\frac{12}{28}=1.2\ \mathrm{g}$，总碳元素质量$=1.2\ \mathrm{g}+1.2\ \mathrm{g}=2.4\ \mathrm{g}$；$\ce{H_{2}O}$中氢元素质量$=5.4\ \mathrm{g}×\frac{2}{18}=0.6\ \mathrm{g}$；则M中氧元素质量$=4.6\ \mathrm{g}-2.4\ \mathrm{g}-0.6\ \mathrm{g}=1.6\ \mathrm{g}$；碳、氢、氧原子个数比为$\frac{2.4}{12}:\frac{0.6}{1}:\frac{1.6}{16}=2:6:1$，结合相对分子质量为46，确定M的化学式为$\ce{C_{2}H_{5}OH}$；再计算反应中各物质的化学计量数之比：$\frac{4.6\ \mathrm{g}}{46}:\frac{8\ \mathrm{g}}{32}:\frac{4.4\ \mathrm{g}}{44}:\frac{2.8\ \mathrm{g}}{28}:\frac{5.4\ \mathrm{g}}{18}=2:5:2:2:6$，故反应的化学方程式为$\ce{2C_{2}H_{5}OH +5O_{2}\xlongequal{点燃}2CO_{2} +2CO +6H_{2}O}$。
【答案】
(1)$\ce{C_{2}H_{5}OH +3O_{2}\xlongequal{点燃}2CO_{2} +3H_{2}O}$
(2)滴入的水与生石灰反应放热，使温度达到白磷的着火点；$\ce{CaO +H_{2}O =Ca(OH)_{2}}$
(3)$t_{1}$；白磷燃烧消耗氧气导致装置内的气体总量减少
(4)氧气达到各自可燃物燃烧所需的最低浓度
(5)$\ce{KHCO_{3}}$分解吸收能量，产生的水蒸发吸收热量，使温度降到可燃物着火点以下，同时分解产生$\ce{CO_{2}}$，能隔绝$\ce{O_{2}}$
(6)$8$；$\ce{2C_{2}H_{5}OH +5O_{2}\xlongequal{点燃}2CO_{2} +2CO +6H_{2}O}$
【知识点】
燃烧与灭火、化学方程式书写、质量守恒定律
【点评】
本题为燃烧相关的综合探究题，结合实验装置与图像考查燃烧条件、化学方程式的书写及计算，需学生具备图像分析能力和运用化学原理解决问题的能力，是化学学科核心素养的典型考查题型。
【难度系数】
0.5
本题围绕燃烧的奥秘展开，分三个任务考查化学核心知识：任务一需根据酒精燃烧的反应物、生成物及反应条件书写化学方程式；任务二结合实验装置（生石灰与水反应放热、白磷着火点低）和图像（氧气、二氧化碳含量变化），分析燃烧条件、蜡烛熄灭时间及二氧化碳含量变化的原因；任务三结合灭火原理和质量守恒定律，计算反应所需氧气质量，确定燃料M的化学式并书写燃烧的化学方程式。解题时需仔细分析图像信息，结合燃烧条件、质量守恒定律等知识点逐步推导。
【解析】
(1) 酒精（$\ce{C_{2}H_{5}OH}$）在氧气中点燃，生成二氧化碳和水，根据原子守恒配平化学方程式：$\ce{C_{2}H_{5}OH +3O_{2}\xlongequal{点燃}2CO_{2} +3H_{2}O}$。
(2) 生石灰（$\ce{CaO}$）遇水反应放出大量热，使铝盒中白磷的温度达到其着火点，且装置内有氧气，满足燃烧条件，故白磷燃烧；生石灰与水反应的化学方程式为$\ce{CaO +H_{2}O =Ca(OH)_{2}}$。
(3) 由图2可知，$t_1$时二氧化碳含量不再增加，说明蜡烛已停止燃烧（熄灭）；$t_2$之后白磷开始燃烧，消耗装置内的氧气，导致装置内气体总量减少，因此二氧化碳含量略有上升。
(4) 从曲线②（氧气含量）可知，蜡烛熄灭后装置内仍有氧气剩余，说明不同可燃物燃烧除需氧气、温度达到着火点外，还需要氧气达到各自可燃物燃烧所需的最低浓度。
(5) $\ce{KHCO_{3}}$受热分解时吸收能量，分解生成的水蒸发会吸收热量，使温度降到可燃物着火点以下；同时分解产生$\ce{CO_{2}}$，$\ce{CO_{2}}$不燃烧、不支持燃烧，能隔绝氧气，因此可用于灭火。
(6) 根据质量守恒定律，反应前后总质量不变，所需氧气的质量为：$4.4\ \mathrm{g} +2.8\ \mathrm{g} +5.4\ \mathrm{g} -4.6\ \mathrm{g}=8\ \mathrm{g}$；计算燃料M中各元素质量：$\ce{CO_{2}}$中碳元素质量$=4.4\ \mathrm{g}×\frac{12}{44}=1.2\ \mathrm{g}$，$\ce{CO}$中碳元素质量$=2.8\ \mathrm{g}×\frac{12}{28}=1.2\ \mathrm{g}$，总碳元素质量$=1.2\ \mathrm{g}+1.2\ \mathrm{g}=2.4\ \mathrm{g}$；$\ce{H_{2}O}$中氢元素质量$=5.4\ \mathrm{g}×\frac{2}{18}=0.6\ \mathrm{g}$；则M中氧元素质量$=4.6\ \mathrm{g}-2.4\ \mathrm{g}-0.6\ \mathrm{g}=1.6\ \mathrm{g}$；碳、氢、氧原子个数比为$\frac{2.4}{12}:\frac{0.6}{1}:\frac{1.6}{16}=2:6:1$，结合相对分子质量为46，确定M的化学式为$\ce{C_{2}H_{5}OH}$；再计算反应中各物质的化学计量数之比：$\frac{4.6\ \mathrm{g}}{46}:\frac{8\ \mathrm{g}}{32}:\frac{4.4\ \mathrm{g}}{44}:\frac{2.8\ \mathrm{g}}{28}:\frac{5.4\ \mathrm{g}}{18}=2:5:2:2:6$，故反应的化学方程式为$\ce{2C_{2}H_{5}OH +5O_{2}\xlongequal{点燃}2CO_{2} +2CO +6H_{2}O}$。
【答案】
(1)$\ce{C_{2}H_{5}OH +3O_{2}\xlongequal{点燃}2CO_{2} +3H_{2}O}$
(2)滴入的水与生石灰反应放热，使温度达到白磷的着火点；$\ce{CaO +H_{2}O =Ca(OH)_{2}}$
(3)$t_{1}$；白磷燃烧消耗氧气导致装置内的气体总量减少
(4)氧气达到各自可燃物燃烧所需的最低浓度
(5)$\ce{KHCO_{3}}$分解吸收能量，产生的水蒸发吸收热量，使温度降到可燃物着火点以下，同时分解产生$\ce{CO_{2}}$，能隔绝$\ce{O_{2}}$
(6)$8$；$\ce{2C_{2}H_{5}OH +5O_{2}\xlongequal{点燃}2CO_{2} +2CO +6H_{2}O}$
【知识点】
燃烧与灭火、化学方程式书写、质量守恒定律
【点评】
本题为燃烧相关的综合探究题，结合实验装置与图像考查燃烧条件、化学方程式的书写及计算，需学生具备图像分析能力和运用化学原理解决问题的能力，是化学学科核心素养的典型考查题型。
【难度系数】
0.5
