初中跨学科实践活动6 调查家用燃料的变迁与合理使用同步练习题

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命题点三 分析家用燃料的特点和优缺点
命题点四 分析未来燃料替代品的优缺点
一、 燃烧的条件
二、灭火的原理和方法
三、燃料燃烧的调控
1.燃料不充分燃烧的缺点：
产生的热量________；浪费资源；产生大量的________污染空气 。
2.使燃料充分燃烧的方法：
（1）燃烧时要有________________；（2）燃料与空气有________________。
四、化石能源
1.煤和石油
2.天然气（主要含________元素，主要成分是________），是较清洁的能源。西气东输：输的是________
五、新能源的开发和利用
命题点一 基础实验与跨学科实践结合
【典例1】（1）某同学为探究可燃物燃烧的条件，按图A、图B所示装置进行对比实验：
资料：白磷的着火点为40 ℃，红磷的着火点为260 ℃。
①仪器a的名称是 。
②用图A所示装置进行实验，观察到的现象如下：铜片上的白磷燃烧，而红磷不燃烧，说明可燃物燃烧需要的条件是 ；而铜片上的白磷燃烧，水中的白磷不燃烧，说明可燃物燃烧需要的条件是 。
③再用图B所示装置进行实验，通氧气时，热水中的白磷 。
④图A中热水的作用是 。
（2）我国居民家用燃料的使用经历了如图甲所示的发展历程(括号内表示主要成分)。
①柴草、蜂窝煤、液化石油气、天然气充分燃烧后，都会产生二氧化碳，是因为它们都含有 。
②如图乙在引燃蜂窝时，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 ，先点燃废报纸是因为 。
③相同体积的气体含有相同的分子数，将液化石油气的气灶改为燃烧天然气的气灶，则需要 (填“开大”或“关小”)进风口。
【变式1-1】研究性学习小组以“探究燃烧的奥秘”为主题展开探究。
【任务一】认识燃烧
（1）镁条、红磷、蜡烛在氧气中燃烧的共同特点有 (填序号)。
a．剧烈反应 b．产生气体 c．发光发热
【任务二】探究燃烧条件
小组同学设计了如下图所示的装置：
（2）制取氧气可以选择 装置(填序号)。写出发生反应的化学方程式 。
（3）连接装置后，可以看到C装置U形管内的白磷燃烧，写出白磷燃烧的化学方程式 。
（4）C装置中用含NaOH的热水和浸有NaOH溶液的脱脂棉，作用是 。
【任务三】调控燃烧
（5）“烟囱效应”是拍空气沿着具有垂直坡度的空间上升或下降，从而造成空气加强流动的现象。火锅通常在铜锅上方出烟口处加上一个细长的“烟囱”，热空气从上方逸出，外界空气从下方进入，从而使炭火充分燃烧下列说法正确的是 (填序号)。
a．取下铜锅上方的“烟囱”，不会使火势减弱
b．其他条件相同，温度升高，空气的密度变小
c．加高工厂烟囱可以提高燃烧效率，减少酸雨的产生
d高层建筑发生火灾时，严禁乘坐电梯逃生
命题点二 运用燃烧调控等知识解释燃料燃烧现象
【典例2-1】《辍耕录》中记载．杭人燃烧松木前，将其削成薄纸片状，削成薄纸片状的目的是
A．增加可燃物
B．降低松木的着火点
C．增大松木与氧气的接触面积
D．提高松木周围的氧气浓度
【典例2-2】回答下列问题：
（1）三大矿物燃料包括：煤、石油和 ；
（2）随着社会的发展，人们对生活质量的要求越来越高，已有大量家庭使用的燃料由罐装液化石油气改为管道天然气。
①城镇家庭经常用罐装液化石油气做燃料，烹调食物时观察到燃气灶的火焰呈现黄色，铜底出现黑色，需要将灶具的进风口 (填“调大”、“调小)。
②若某家庭选用管道天然气作燃料，报警器应该安做在 (填“甲”或“乙”)图位置
③试写出丁烷(C4H10)充分燃烧的化学方程式 。
（3）将一定质量的甲醇与4.4g氧气混合于密闭容器内，在一定条件下，发生如下反应；8CH3OH+xO2mCO2+nCO+16H2O。当反应物完全耗尽且全部转化为生成物时，有3.6g水生成，同时生成二氧化碳的质量为 g。
【变式2-1】古代“打火机”—火折子是将少量硫磺、土纸和棉花等混合物点燃后置于竹筒中，使火种不熄灭(仅剩火星)。使用时拔下竹帽，对着竹筒吹气，即刻出现火苗。下列有关说法不正确的是
A．竹筒和竹筒内的填充物均属于可燃物
B．吹气降低了“火折子”中可燃物的着火点
C．吹气增加了竹筒里的氧气的含量，火种才重新燃烧
D．盖上竹帽竹筒里仍有少量的空气，火种才没有熄灭
【变式2-2】某兴趣小组查阅资料发现“雾霾”的主要成因是化石燃料的不完全燃烧，于是对燃烧的调控展开了系列探究。
【活动一】认识完全燃烧和不完全燃烧
（1）小组同学点燃甲、乙两支同样的蜡烛，取一只小烧杯罩住甲蜡烛的火焰。比较发现甲蜡烛火焰变小，小烧杯底出现 ，说明甲蜡烛发生不完全燃烧。
（2）可燃物完全燃烧对节能和减少污染有重要意义，请写出促进可燃物充分燃烧的方法：
①增大可燃物与氧气的接触面积；
② 。
【活动二】探究可燃物与氧气的接触面积对燃烧的影响
取三种不同形态的铁，在空气中进行加热实验，实验结果如下表：
（3）上述实验中，螺旋状的铁丝在空气中加热时的现象是 ；铁丝绵和铁粉在空气中燃烧的化学方程式为 。
得出结论：增大可燃物与氧气的接触面积，能够促进燃烧。
【活动三】探究不同可燃物燃烧时需要氧气的浓度不同
该小组同学按下图1组装好实验装置，利用高能激光笔照射燃烧匙中的红磷，红磷燃烧直至熄灭；待装置完全冷却后，将装有白磷的燃烧匙提出水面，再次用高能激光笔照射，白磷居然也被点燃。
（4）从燃烧的条件角度分析，实验中激光笔的作用是 。
（5）图2是氧气浓度传感器测得整个实验过程中瓶内氧气浓度变化的曲线，兴趣小组分析图2对比曲线 （填A、B、C、D、E五点间组成的曲线段），得出了 “不同物质燃烧，需要的氧气浓度不同”的结论。
（6）图2中曲线CD段氧气含量增大的原因是 。
（7）图3是红磷燃烧过程中的压强变化，0~t1阶段压强增大的原因是 。
命题点三 分析家用燃料的特点和优缺点
【典例3-1】煤和石油是目前使用较多的两种能源，下列有关说法错误的是
A．煤和石油都是混合物
B．煤和石油燃烧会产生大量污染，应该禁止使用
C．煤和石油是不可再生资源，应有计划的合理开采
D．煤和石油综合利用的产品很多，是重要的化工原料
【典例3-2】某市家用燃料的变迁经历了如图几个阶段：
（1）煤的气化可产生管道煤气，其主要反应是碳与水蒸气在高温下反应生成两种常见的可燃性气体，这两种气体是 和 。(填化学式)
（2）液化石油气是利用石油中各成分的 不同，将石油加热炼制得到的一种产品。
（3）根据下表可以推出家用煤气或天然气代替其他燃料的原因是__________________________ (至少写出一点)，写出天然气燃烧的化学方程式：_______________________。
【变式3-1】Ⅰ.燃烧燃料为了取暖
（1）北方冬天利用燃煤取暖，是利用碳元素与氧气反应放出的_____________。将煤制成蜂窝煤后燃烧会更加充分，这是因为_____________。
（2）城市中采取集中烧煤并通过循环水为用户供暖，这种方式除了节约成本，还具有的优点是____________。
Ⅱ.燃烧燃料为了照明
（3）石蜡、煤油等燃料还可用于照明，这是因为它们在燃烧时____________。
III.家用燃料的变迁和未来
（4）家庭使用液化气为燃料，有时出现“黄火苗”和“黑锅底”现象，应调大燃气灶的____________(填“进风口”或“进气口”)。
（5）［多选题］某市许多县区都经历了燃气改造，改造后天然气成为主流燃气。选择天然气的理由可能是下列中的_________(多选，填字母)。
A.资源广、储量相对丰富
B.气体燃料便于管道输送
C.能减少一氧化碳等污染物的产生
【变式3-2】阅读下列科普短文。
火力发电即燃煤发电。燃煤会生成SO2、NO、烟尘及其他有害物质，容易产生酸雨、温室效应增强、臭氧层破坏的环境问题，其中污染物SO2的排放量受煤样成分(表1)、燃烧温度及燃烧时氧气浓度的影响。按温1200℃、氧气浓度为20%的条件下，测量不同煤样燃烧时SO2瞬时浓度(ppm)的析出规律，实验结果如图1。
火力发电厂控制SO2的排放主要采用脱硫工艺。炉内脱硫是在燃煤过程中，掺入脱硫剂石灰石，在增压反应炉里升温到700~800℃，石灰石中的碳酸钙就开始与二氧化硫、氧气反应，生成微溶的硫酸钙和一种无污染的氧化物从而开始脱硫，随着温度的升高石灰石分解为氧化钙，氧化钙会发生进一步的脱硫反应。
燃煤电站掌握SO2等污染物的排放规律，就可对煤炭的燃烧方式及运行工况进行优化设计，最终实现火力发电的安全、经济、清洁运行。(原文作者书江涛、周一工、李东雄，有删改)
表一煤样的成分分析
注：灰分是煤完全燃烧后的剩余残渣
挥发分是煤隔绝空气加强热分解出除水外的气态物质
依据文章内容，回答下列问题：
（1）火力发电会造成的环境问题有 。
（2）表1的煤样中 含碳量最高。
（3）增压反应炉里首先发生“脱硫”的化学反应方程式为 。
（4）对比图1中四条曲线，得到的实验结论有(任写一条)： 。
（5）下列说法正确的是_______(填字母序号)。
A．燃煤生成SO2的排放量，影响因素共有3种
B．只通过一次化学反应就全部完成炉内脱硫
C．图1所示60秒内不是所有煤样的SO2ppm都达到最高值
D．不同煤样的含碳量越高含硫、含氮量以及生成灰分也就越高
命题点四 分析未来燃料替代品的优缺点
【典例4-1】我国具有丰富的煤炭和石油资源。煤制取乙二醇、天然气制取氢气的产业化发展已列入我国石化产业调整和振兴规划，由煤制取乙二醇（C2H6O2）和天然气制取氢气的流程示意图为：

（已知变换塔、洗涤塔发生的主要反应依次是：，）
（1）煤和石油都属于 （填“可再生”或“不可再生”）资源。
（2）合成气（CO和H2在不同催化剂的作用下，可以合成不同的物质。从物质组成的角度考虑，仅用合成气为原料不可能得到的物质是______（填字母序号）。
A．甲醇（CH2OH）B．乙醇（C2H5OH）C．尿素［CO（NH2）2]
（3）乙二醇（C2H6O2）中数字“6”的意义是 。
（4）“洗涤塔”中气体从塔底通入，水从塔顶喷淋。这样操作的目的是 。
（5）氢气作为理想能源的优点之一是 。
【变式4-1】随着经济的发展，能源与环境成为人们日益关注的问题。
（1）煤、石油、 常称为三大化石燃料。
（2）化石燃料燃烧时会产生SO2气体，SO2气体的大量排放引起的环境问题是 。
（3）“可燃冰”的主要成分是甲烷水合物，将成为未来新能源。甲烷燃烧释放出大量的热量，反应方程式为：
（4）“绿色化学”的特点之一是“零排放”。一定条件下，二氧化碳和氢气可以按照不同比例反应，生成下列有机物，其中二氧化碳和氢气反应，只生成一种产物就能实现“零排放”，这种产物是_______(填字母序号)。
A．甲醇B．甲酸C．乙醇D．乙酸
（5）化石燃料是不可再生的能源，目前正在大力开发和利用的新能源有 (写一种即可)。
1．对煤和石油的综合利用，开创了辉煌的化学工业。下列说法不正确的是
A．加大燃气进气B．汽油喷成雾状
C． 架空木柴D．煤块变煤粉
2．汽车化油器将汽油燃前雾化，目的是（ ）
A．减少燃烧时氧气的消耗量B．增大汽油与空气的接触面积
C．降低汽油着火点D．减轻汽油的重量
3．燃烧与人类的生活以及社会的发展有着密切的联系。下列说法不正确的是
A．“钻木取火”的原理是通过摩擦生热使温度达到木材的着火点
B．煤炉旁放一盆水不能防止一氧化碳中毒
C．做饭时，若燃气灶的火焰呈黄色，锅底出现黑色，则需要调大灶具的进风口
D．家用电器着火时，立即用水进行灭火
4．新能源的开发利用能有效缓解能源危机。下列属于新能源的是
A．煤B．地热能C．石油D．天然气
5．下列属于洁净燃料的是
A．煤B．秸秆C．氢气D．石油
6．天然气、沼气、可燃冰的主要成分都是甲烷，下列说法错误的是
A．合理开发可燃冰可以有效缓解能源危机
B．沼气是可再生能源
C．天然气不属于化石燃料
D．在一定条件下，当甲烷与空气达到一定比例时会发生爆炸
7．2023年世界环境日中国主题是“建设人与自然和谐共生的现代化”。下列做法不符合这一主题的是
A．煤炭脱硫处理，有效减少SO2的产生
B．禁止使用化石燃料，防止产生雾霾
C．使燃料充分燃烧，节约能源、减少污染
D．积极植树造林，促进达成“碳中和”
8．合理利用燃料，防止污染环境是可持续发展的重要方面。下列关于燃料的说法正确的是
A．氢气在空气中燃烧只生成水，是理想的清洁能源
B．天然气的主要成分是CO
C．化石燃料燃烧都会产生大量CO2，是导致酸雨的主要原因
D．只有通过燃料的燃烧才能获得热能
9．中央电视台曾经报道：液化石油气掺入二甲醚（）成行业潜规则，液化石油气掺入二甲醚，会导致液化气罐的配件腐蚀加剧，严重时会造成爆炸。二甲醚本身是可以作为燃料的，二甲醚可由合成气（CO和）在一定的条件下制得，其部分生产过程示意图如下：
（1）天然气属于 （填“可再生”或“不可再生”）能源。
（2）用合成气（CO和）在一定的条件下制二甲醚（）时，还产生了水。写出电解水的化学方程式： 。
（3）用蒸馏法让二甲醚与甲醇的混合物分离，这是利用两者的 不同。
（4）二甲醚本是一种国家允许使用的替代能源，二甲醚燃烧时是将 转化为热能。
10．2022年9月底，俄罗斯向欧洲输送天然气的两条“北溪”管道发生泄漏(如图为四个泄漏点之一)，这进一步加剧了欧洲的能源危机。
（1）天然气的主要成分是甲烷，其燃烧的化学反应方程式为 ，天然气属于化石燃料，此外化石燃料还有石油、 。
（2）受能源危机的影响，我国生产的电热毯今年在欧洲非常畅销，电热毯实际是将电能转化为了 能。2022年10月31日15时37分，梦天实验舱搭乘长征五号B遥四运载火箭，在中国文昌航天发射场成功发射。长征五号B运载火箭采用无毒无污染的液氧、液氢和煤油作为推进剂，其中，液氧属于 (填“单质”或“氧化物”)；液氢属于绿色能源，其原因是 (用化学方程式表示)。
11．我国提出力争在2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和，彰显了负责任大国的作为与担当。为达成这一目标，一方面要减少碳排放，另一方面要尽量捕集、利用和封存不可避免的碳排放。
（1）“碳减排”。从能源结构看减排。我国近20年一次能源消费结构对比如图1。
①根据图1，2000-2020年能源消费结构中逐渐升高的是 。利用天然气代替含硫煤做家庭燃料的优点是可以减少 的排放。做饭时，若燃气灶的火焰呈现黄色或橙色，则需将灶具进风口 （填“调大”或“调小”）即可恢复正常的淡蓝色火焰。
②人类活动排放CO2的主要途径有 （写一个）等。下列燃料在O2中燃烧时，不会产生CO2的是 （填序号）。
A 天然气B 氢气C 肼（N2H4）
③写出日常生活中你能做到的一种“低碳”行为： 。
（2）“碳捕获”。利用化学方法吸收CO2是实现“碳捕获”的方法之一。海水吸收CO2的产物是 。若用石灰乳（主要成分是氢氧化钙），“捕获”CO2，反应的化学方程式为 。
（3）“碳利用”。我国科学家使用纳米纤维作催化剂实现了CO2的转化。反应原理如下图所示：
①反应前后未发生改变的微观粒子有 （填一种即可）。
②上述反应的化学方程式为 。
（4）“碳封存”。矿物质碳化封存的反应之一是氧化镁与CO2化合生成碳酸镁，碳酸镁的化学式为 。作为参与者，除本题中的措施外，请写一条有利于实现“碳中和”的措施 。
12．家用燃料的变迁是人类进步的标志。我国居民家用燃料的使用经历了柴草、煤、液化石油气、天然气等发展历程。探究小组开展相关项目式活动。
任务一：认识燃烧条件
（1）钻木取火(如图1)，说明可燃物燃烧需要 。
任务二：调控燃烧
（2）探究小组以纯柴油(D100)、含乙醇10%(DE10)、20%(DE20)、30%(DE30)的柴油为研究对象，探究乙醇部分替代柴油，燃烧时能否减少CO排放量。乙醇掺混比例和柴油机转速对CO排放的影响实验数据如图2，可得到结论 (答一点)。
任务三：燃料多样化
甲醇(CH3OH)是全球公认的新型清洁可再生能源。捕集工业废气中的CO2与“绿氢”合成甲醇，是实现“碳中和”的重要出路之一。探究小组对甲醇燃烧产物展开了探究。
【提出问题】甲醇燃烧产物有哪些?
【查阅资料】白色无水CuSO4粉末遇水变蓝色。
【猜想与假设】
（3）猜想一：CO2、H2O；
猜想二：CO、H2O；
猜想三：
【实验探究】
将甲醇在一定量O2中的燃烧产物依次通过如下图装置(部分夹持，固定装置省略)进行验证：
（4）实验过程中观察到装置A中白色粉末变为蓝色，B、E中澄清石灰水变浑浊，D中 (填实验现象)。
（5）装置B中反应的化学方程式为 。实验过程中装置F的作用是 ；
【得到结论】猜想三成立。
（6）在此实验中，甲醇燃烧使用O2而非空气的原因是 。
13．从古至今，人类的生活生产离不开燃料的利用。
Ⅰ.古代打火机——火折子
火折子(如图)使用草纸卷成紧密的纸卷，并加入松香、硫磺(S)等，用火点燃后再将火焰吹灭放入竹筒中。竹筒帽盖上时，内部保留火星。使用时，只需打开竹筒帽，对着火星轻轻一吹，就能使它复燃。
（1）“草纸、松香、硫磺”的使用，说明燃烧需要的条件之一是 。
（2）吹气使火折子复燃的原因是 。
Ⅱ.煤
《天工开物》记载：“凡取煤经历久者……初见煤端时，毒气灼人。”
（3）“毒气”俗名为瓦斯，它主要成分是甲烷，此外还有CO等气体。在CO燃烧过程中，理论上，n个分子与 个CO分子完全反应生成。
（4）挖煤时“毒气”遇火会发生爆炸，为了防止煤矿的矿井发生爆炸事故，下列做法可行的是________(填序号，下同)。
A．进矿井前先做灯火实验
B．矿井内要加强通风
C．安装瓦斯探头传感器监测瓦斯浓度
（5）下列属于清洁燃料的是________。
A．煤B．氢气C．石油
Ⅲ.可燃冰——甲烷水合物
（6）开采可燃冰的关键是要解决技术上的问题，若开采过程中甲烷气体大量泄漏于大气中，会造成________。
A．酸雨B．臭氧空洞C．温室效应
（7）32g甲烷完全燃烧，理论上可产生 g水。
（8）“盐穴储气”是一种地下储能技术，结构如图，储气时采集盐水，注水时排天然气。以下说法正确的是_______。
A．天然气难溶于盐水
B．从m端进水可排天然气
C．从n端进气可排盐水
Ⅳ.甲烷的制取
下列反应中均有甲烷生成：① ②
（9）上述反应①和②，实验室制取甲烷应选择 (填序号)，对比另一个实验，该反应的优势为 。
概念
通常情况下，可燃物与氧气发生的一种________________的________________反应。
条件
（1）________
（2）________（或空气）
（3）________________
（三者________，否则不能燃烧）
方法
举例
灭火的原理
燃烧的条件决定着灭火原理，只要________________________，就可以达到灭火的目的
灭火的方法
（1）清除________
森林着火砍掉树木，开辟隔离带；煤气罐着，火关闭阀门等；
（2）隔绝________（或空气）
油锅着火盖锅盖；酒精在桌面上燃烧，用湿抹布扑盖；
熄灭酒精灯，灯帽盖灭等；
（3）________________。
油锅着火，放青菜；水灭火；吹灭蜡烛等
煤
石油
特点
混合物、________能源
混合物、________能源
主要成分
主要含________元素，还含少量的氢、氮、氧、________等元素
主要含________元素
炼制原理
煤隔绝空气加热，发生________变化
利用________不同，通过蒸馏使各成分分离（________变化）
炼制产品
焦炭、煤焦油、________（主要含氢气、一氧化碳、甲烷）
________、煤油、柴油；沥青；石蜡
甲烷
化学式
________
物理性质
无色,无味的气体,密度比空气________,________溶于水。
化学性质
可燃性：________________________（发出________火焰）
燃烧现象及产物检验：产生明亮的________火焰，罩在火焰上方的干冷的烧杯内壁出现________，倒转烧杯，注入少量澄清石灰水，澄清石灰水________。
_______
主要成分
________
制备
把秸秆、杂草、人畜粪便等废弃物放在密闭的沼气池中发酵产生。
可燃冰
主要成分
________________。
优点
________，________，有望成为未来新能源。
缺点
若开发利用不当，可能引发________________和________________。
氢气
优点：最清洁、最理想的能源：________________
制备：锌与稀硫酸：________________________电解水：________________________
目前不能广泛使用的原因：制取氢气成本太高且贮存困难
其他能源
________、________、潮汐能、核能、生物质能等
不同形态的铁
铁丝（卷成螺旋状）
铁丝棉
铁粉（用注射器喷出）
在空气中加热的现象
__________
快速燃烧，产生微弱的火星
剧烈燃烧，火星四射
燃料
调控
主要成分
热值
木材
需频繁添加木材
碳、氢、氧等元素
2 500~3 000大卡/kg
煤
需提前点燃，过程复杂
碳、氢、硫、氮等元素
5 500大卡/kg
煤气
随用随开
一氧化碳和氢气
3 800~5 700大卡/m3
天然气
随用随开
甲烷
8 000~90 000大卡/m3
成分%
煤样
C
H2O
灰分
挥发分
S
N
褐煤
24.81
18.92
23.84
32.43
0.52
1.88
烟煤
43.98
2.82
24.64
28.56
0.84
1.4
贫煤
53.16
1.13
31.12
14.59
1.62
1.73
无烟煤
67.84
1.51
22.42
8.23
1.87
1.26