氢气:
氢气(Hydrogen)是世界上已知的最轻的气体。它的密度非常小,只有空气的1/14,即在标准大气压,0℃下,氢气的密度为0.0899g/L。所以氢气可作为飞艇的填充气体(由于氢气具有可燃性,安全性不高,飞艇现多用氦气填充)。氢气主要用作还原剂。
氢气的性质:1、
氢气的物理性质
在通常状况下,氢气是一种无色、无味的气体。氢气难溶于水。氢气是所有气体中密度最小的一种气体。标准状况下,氢气的密度是0.0899克/升。在101kPa下,温度为-252.87℃时,氢气可转变为无色的液体;-259.1℃时变为雪状固体。
2、
氢气的化学性质(可燃性)①纯净的氢气在空气中可以安静的燃烧,产生淡蓝色火焰,罩在火馅上方的干冷烧杯壁上有水雾出现,接触烧怀的手感到发烫,说明该反应生成水,并放出大量热。
反应的化学方程式为2H
2+O
22H
2O
②不纯的氧气(混有空气或氧气)点燃时极易爆炸,因此使用氢气时一定要注意安全,点燃前一定要先检验氢气的纯度
氢气和氧气的比较:
类别 |
氢气 |
氧气 |
物理性质 |
无色、无味、气体 比空气小,氢气是最轻的气体 难溶于水 |
无色、无味、气体 比空气略大 不易溶于水 |
检验 |
点然时,发出淡蓝色火焰,罩在火焰上方的干冷烧杯内壁上出现水珠 |
用带火星的木条检验,木条复燃 |
化学性质 |
①常温下性质稳定 ②可燃性:在点燃条件下燃烧,但不能支持燃烧 |
①化学性质比较活泼 ②助燃性:支持燃烧,但其本身无可燃性 ③氧化性:在氧化反应中提供氧 |
定义:乙醇的结构简式为C
2H
5OH,俗称酒精,它在常温、常压下是一种易燃、易挥发的无色透明液体,它的水溶液具有特殊的、令人愉快的香味,并略带刺激性。乙醇的用途很广,可用乙醇来制造醋酸、饮料、香精、染料、燃料等。医疗上也常用体积分数为70%——75%的乙醇作消毒剂等。
性状:无色透明液体(纯酒精),有特殊香味的气味,易挥发。能与水、氯仿、乙醚、甲醇、丙酮和其他多数有机溶剂混溶,相对密度(d15.56)0.816,易燃,蒸气能与空气形成爆炸性混合物。
危险特征:本品易燃,其蒸气与空气可形成爆炸性混合物。遇明火、高热能引起燃烧爆炸。与氧化剂接触发生化学反应或引起燃烧。在火场中,受热的容器有爆炸的危险。其蒸气比空气重,能在较低处扩散到相当远的地方,遇明火会引着回燃。
乙醇的性质:
1.
物理性质:性状无色透明、易燃易挥发液体。有酒的气味和刺激性辛辣味。
熔点-117.3℃
沸点78.32℃
相对密度0.7893
闪点14℃
溶解性溶于水、甲醇、乙醚和氯仿。能溶解许多有机化合物和若干无机化合物。
2.
化学性质:氧化反应
(1)燃烧:发出淡蓝色火焰,生成二氧化碳和水(蒸气),并放出大量的热,不完全燃烧时还生成一氧化碳,有黄色火焰,放出热量
完全燃烧:C
2H
5OH+3O
22CO
2+3H
2O
不完全燃烧:2C
2H
5OH+5O
22CO
2+2CO+6H
2O
安全措施: 泄漏:迅速撤离泄漏污染区人员至安全区,并进行隔离,严格限制出入。切断火源。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器,穿消防防护服。尽可能切断泄漏源,防止进入下水道、排洪沟等限制性空间。
小量泄露:用砂土或其它不燃材料吸附或吸收。也可用大量水冲洗,洗水稀释后放入废水系统。
大量泄露:构筑围堤或挖坑收容;用泡沫覆盖,降低蒸气灾害。用防爆泵转移至槽车或专用收集器内,回收或运至废物处理场所处置。
灭火方法: 燃烧性:极易燃
灭火剂:抗溶性泡沫、干粉、二氧化碳、砂土。
灭火注意事项:尽可能将容器从火场移至空旷处。喷水保持容器冷却,直至灭火结束。
紧急处理: 吸入:迅速脱离现场至新鲜空气,若现象严重要尽快就医。
误食:饮足量温水,催吐。若现象严重要尽快就医。
皮肤接触:脱去被污染衣着,用流动清水冲洗。
眼睛接触:提起眼睑,用流动清水或生理盐水冲洗。若现象严重要尽快就医。
实验室使用及灭火
(1)应使用火柴点燃,否则容易使酒精灯内的酒精燃烧。
(2)使用完毕后,应用灯帽将火盖灭。
(3)如不慎将酒精洒出并引燃,则应用湿抹布将其盖灭。
乙醇的用途: 溶剂;有机合成;各种化合物的结晶;洗涤剂;萃取剂;食用酒精可以勾兑白酒;用作粘合剂;硝基喷漆;清漆、化妆品、油墨、脱漆剂等的溶剂以及农药、医药、橡胶、塑料、人造纤维、洗涤剂等的制造原料、还可以做防冻剂、燃料、消毒剂等。 75%(体积分数)的乙醇溶液常用于医疗消毒。
乙醇和甲醇的区别: ①甲醇是甲烷的一个氢原子被羟基(一个氢和一个氧组成的原子团,不是氢氧根)替换后的产物。
乙醇是乙烷一个氢原子被羟基替换后的产物,俗称酒精。
②分子式不一样。
甲醇:CH3OH
乙醇:CH3CH2OH
乙醇结构 甲醇结构
他们的分子式不一样,化学性质和物理性质也有区别。
③工业酒精里常含有甲醇,甲醇有毒,不能用工业酒精配制酒
乙醇汽油:乙醇汽油也被称为(E型汽油),我国使用乙醇汽油是用90%的普通汽油与10%的燃料乙醇调和而成。它可以改善油品的性能和质量,降低一氧化碳、碳氢化合物等主要污染物排放。
概念:化石燃料是由古代动植物的遗骸经过一系列复杂变化而形成的。化石燃料包括煤(工业的粮食),石油(工业的血液)和天然气,是不可再生能源。
煤:
①煤是固体燃料,其最大的缺点是燃烧速率慢,利朋效率低,且不适用于多数运输业作动力源,还会导致严重的大气污染。从资源、经济与环境三方面综合考虑,适宜在煤产地搞热电联产,提高煤炭转换成电能的比重.住城市发展煤气或液化燃料。煤的综合利用煤是我国主要的化石能源,占90%以上,煤的综合利用措施主要有下列三条:
a.
煤的气化:目前主要是煤在高温下与水蒸气的反应。产物为燃料气,又可作化工原料。主要产品有CO、CH
4、H
2等。
b.
煤的焦化:也称煤的干馏,是在隔绝空气的条件下加强热.使组成煤的物质发生分解反应。主要产品及用途:焦炭:金属冶炼;煤焦油:重要的化工原料;焦炉气:含有CO、CH
4、H
2等,既可作燃料又是重要的化工原料。
c.
煤的液化:煤发生化学反应,分裂为小分子,利用催化剂向小分子中加入氯元素.得到与石油产品成分相近的燃料油,是一项人造石油的技术。
②煤气:
a.
煤气的形成:煤气作为一种生活燃料,在一些城市被使用.煤气通常情况下是利用煤与水蒸气在高温条件反应生成的:C+H
2O
CO+H:煤气的主要成分是CO,但同时含有H
2、CH
4等其他可燃性气体
b.
煤气中报警物质的特性:由于煤气的主要成分CO是一种无色、无味的有毒气体,当煤气泄漏时不易察觉,会危害人体健康甚至危及生命。为了安全起见,通常在煤气中加入一些持殊的物质,如乙硫醇(C
2H
5SH)。乙硫醇具有特殊刺激性气味,当煤气泄漏时,可以使人很快警觉,并马上采取措施,防止发生爆炸、火灾和中毒事故;同时,乙硫醇在煤气燃烧过称中可以充分燃烧不仪煤气.其他可燃性气体如天然气、液化石油气中通常也加入少量报警物质。
石油的综合利用:①石油是由多种物质组成的混合物,没有同定的组成和性质,根据组成石油的各组分的沸点不同,可从石油中分离出不同的燃料,如汽油、煤油、液化石油气等,
②石油分馏产品及用途
溶剂油——溶剂
汽油—一汽车燃料
航空煤油一一飞机燃料
柴油一—拖拉机、轮船燃料
润滑油一一润滑剂
石蜡——蜡烛
沥青——筑路
石油不仅是优质的能量来源,还是宝贵的化工资源。使石油中的大分子断裂为小分子.小分子重新组合成大分子,从而把石油转化为工农业、医疗、化工等产品,因此把石油称怍“工业的血液”。石油化学工业不同于石油分离,石油化学工业是石油发生复杂的反应,从而生成各种产品,是化学变化。
天然气:天然气的主要成分是甲烷,主要含碳、氢两种元素。天然气里的甲烷是在隔绝空气的情况下,主要由植物残体分解而生成的。有石油的地方,一般就有天然气。天然气是一种重要的气体燃料。但其贮藏量是有限的。
①
甲烷的组成甲烷是由碳、氢两种元素组成的化合物,其化学式为CH4,是一种最简单的有机物,其中含氢元素的质量分数为25%,是氢元素含量最高的有机物。
②
甲烷的性质
a. 物理性质:无色,无味的气体,极难溶于水,它的密度比空气小。
b. 化学性质——可燃性
纯净的甲烷在空气中能安静地燃烧在火焰上方罩一冷而干燥的小烧杯,然后再换一个内壁有石灰水的小烧杯。
现象:烧杯内壁有水珠生成,烧杯内壁的石灰水变浑浊。
结论:甲烷中含有碳元素和氢元素,是由碳和氢两种元素组成的化合物,化学式为CH4。
化学方程式:CH4+O2
CO2+H2O
c. 当甲烷与氧气或空气混合后,点燃就有发生爆炸的危险(按体积计算爆炸极限为5%—15%),所以在煤矿的矿井里必须采取通风,严禁烟火等安全措施,以防甲烷和空气等混合发生爆炸。
煤,石油,天然气的区别
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煤 |
石油 |
天然气 |
形成 |
古代植物被埋在地下经过一系列复杂变化而形成 |
古代植物遗骸在地壳中经过复杂变化而形成 |
元素组成 |
主要含C;少量含:H、N、S、O等 |
主要含C、H,少量含S、N、O |
主要含C、H,主要成分是CH4 |
类别 |
混合物(由有机物和无机物组成) |
混合物(多种有机物) |
混合物 |
形态 |
黑色固体,有光泽,人称“黑色金子”,无固定的熔点,沸点,具有可燃性 |
粘稠液体,黑色或棕色,不溶于水,密度比水小,无固定的熔点,沸点 |
无色无味气体,密度比空气小,极难溶于水 |
性质 |
煤焦炭,煤焦油、煤气等 |
石油溶剂油,汽油,航空煤油,煤油,柴油等 |
易燃烧,产生明亮的蓝色火焰,化学方程式为CH4+2O2CO2+2H2O |
化石燃料燃烧与环境的关系:
①
化石燃料燃烧产生的物质化石燃料煤、石油和天然气都是含碳元素的物质.其中还含硫元素等杂质。这些燃料燃烧时,会产生二氧化硫等污染空气的气体,燃料燃烧不充分,会产生一氧化碳和碳粒,加上未燃烧的碳氢化合物,如果直接排放到空气中必然对空气造成污染化石燃料燃烧时排放出的物质有:
a.一氧化碳:
b.碳氢化合物;
c.碳粒和尘粒;
d.二氧化碳
②
煤燃烧产生的有害物质
由于煤所含元素有C、H、N、S、O等几种,所以煤燃烧时会排放出二氧化硫、氮的氧化物等.这些气体溶于水会形成酸雨,酸雨会对森林、雕像、建筑物等造成腐蚀。当煤未充分燃烧时,会产生一氧化碳,一氧化碳是夺气的污染物。煤在燃烧时,会散出固体小颗粒(未燃烧的碳粒),造成对空气的粉尘污染。家庭里用煤炉烧煤时,常常会闻到一股激性气味,并看到炉口上方蓝色火焰、这种刺激气昧是烧煤时产生的二氧化硫的气味,蓝色火焰主要是生成的一氧化碳燃烧而产生的。二氧化碳的大量排放,超过自然界的消耗能力,就会引起温室效应,会使大气变暖,陆地减少。
③
减少煤燃烧污染的措施 a.燃烧低硫优质煤,或是采用燃料脱硫技术.减少SO
2的排放;
b.尽量使燃料完全燃烧;
c.减少化石燃料的使用,开发新能源:
d.植树造林;
e.变分散供热为集中供热。
④
汽车用燃料燃烧对空气的影响及减少空气污染的措施
|
燃料燃烧对空气的影响 |
减少空气污染的措施 |
汽车用燃料的燃烧 |
汽车使用的燃料 (汽油或柴油)燃烧产生的尾气中,主要污染物有一氧化碳、未燃烧的碳氢化合物、氮的氧化物、含铅化合物和烟尘等 |
①改进发动机的燃烧方式,使汽油或柴油充分燃烧;②使用催化净化装置,使有害气体转化为无害物质;④使用无铅汽油。禁止含铅物喷排放,同时在管理上加入检测尾气的力度等 |
化石燃料的使用与开发:现有的化石燃料是有限的,而且是不可再生的,每种化石燃料都确有用尽的时候。下表是我同1998年探明的化石燃料储量及产量和使用年限
|
探明储量 |
年产量 |
使用年限 |
石油 |
32.7亿吨 |
1.6亿 |
约20年 |
天然气 |
1.37×104亿立方米 |
217亿立方米 |
约63年 |
煤 |
1145亿吨 |
12.4亿 |
约92年 |
从表中数据可以看出,节约能源是完全有必要的,也是十分重要的
节约能源,充分利用能源,使燃料充分燃烧,可从以下两个方面着手:
①燃烧时要有足够的空气;
②燃料与空气要有足够大的接触面积,充足的空气才能使燃料尽可能完全燃烧,与空气充分接触才能使其反应快,对能量的利用损失小,
概述: 一氧化碳(CO)纯品为无色、无臭、无刺激性的气体。分子量28.01,密度1.250g/l,冰点为-207℃,沸点-190℃。在水中的溶解度甚低。空气混合爆炸极限为12.5%~74%。一氧化碳进入人体之后会和血液中的血红蛋白结合,进而使血红蛋白不能与氧气结合,从而引起机体组织出现缺氧,导致人体窒息死亡。因此一氧化碳具有毒性。一氧化碳是无色、无臭、无味的气体,故易于忽略而致中毒。常见于家庭居室通风差的情况下,煤炉产生的煤气或液化气管道漏气或工业生产煤气以及矿井中的一氧化碳吸入而致中毒。
物理性质:通常状况下,是一种没有颜色,气味的气体,比空气略轻难溶于水。
化学性质: (1)可燃性:2CO + O
22CO
2 (2)还原性:
一氧化碳还原氧化铜:CO+ CuO
Cu + CO
2 一氧化碳还原氧化铁:3CO+ Fe
2O
32Fe + 3CO
2 一氧化碳还原四氧化三铁:4CO+ Fe
3O
43Fe + 4CO
2 (3)毒性:
CO极易和血液中的血红蛋白结合,从而使血红蛋白不能很好地与氧气结合,造成生物体内缺氧,严重时危及生命。CO有剧毒,人在CO的体积分数达到 0.02%的空气中持续停留2—3h即出现中毒症状,因此我们使用煤、燃气热水器时要装烟囱,注意室内通风。
用途: 用作燃料,冶炼金属。
一氧化碳和氢气的比较
|
|
|
颜色状态 |
无色,无味气体 |
无色,无味气体 |
密度 |
1.250g/l(略小于空气) |
0.089g/l(最轻的气体) |
可燃性 |
有可燃性 2CO+O22CO2 |
有可燃性 2H2+O22H2O |
还原性 |
有还原性 CO+CuOCu+CO2 |
有还原性 H2+CuOCu+H2O |
毒性 |
剧毒 |
无毒 |
鉴别方法 |
根据燃烧产物的不同鉴别 |
H2、CO、C的比较
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H2 |
C |
CO |
可燃性 |
化学方程式 |
2H2+O22H2O |
C+O2CO2; 2C+O22CO |
2CO+O22CO2 |
反应现象 |
淡蓝色火焰,放热,生成 无色液体 |
发光,放热 |
蓝色火焰,放热, 生成的无色气体 能使澄清石灰水 变浑浊 |
还原性 |
方程式 |
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反应现象 |
黑色固体变红,生成无色液体,管口有水珠 |
黑色固体变红,生成的无色气体能使澄清石灰水变洪浑浊 |
黑色固体变红,生成的无色气体能使澄清石灰水变浑浊 |
装置图 |
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装置要点 |
试管口略向下倾斜,导管贴试管上臂至药品上方,试管口没有橡皮塞 |
试管口略向下倾斜,导管刚过橡皮塞 |
多余的CO要进行尾气处理(如点燃) |
主要步骤 |
通H2→加热→停止加热→停止通H2 |
反应结束后,先将导管从液体中取出,再停止加热 |
通CO→加热→停止加热→停止通CO |
优点 |
反应条件低,生成物是水,不污染环境 |
原料便宜,操作简便 |
反应条件低 |
缺点 |
不安全,操作复杂 |
反应条件高,生成物不易提纯 |
不安全,操作复杂,有毒 |
用途 |
作工业原料,作高能燃料,冶炼金属 |
作燃料,冶炼金属, |
作燃料,冶炼金属, |
注意:
(1)三种物质燃烧的现象有所不同,但不能根据火焰去鉴别CO和H
2 (2)在还原CuO的实验中,必须对多余的CO进行处理
概述: 碳是一种非金属元素,位于元素周期表的第二周期IVA族。拉丁语为Carbonium,意为“煤,木炭”。汉字“碳”字由木炭的“炭”字加石字旁构成,从“炭”字音。碳是一种很常见的元素,它以多种形式广泛存在于大气和地壳之中。碳单质很早就被人认识和利用,碳的一系列化合物——有机物更是生命的根本。碳是生铁、熟铁和钢的成分之一。碳能在化学上自我结合而形成大量化合物,在生物上和商业上是重要的分子。生物体内大多数分子都含有碳元素。
碳的存在形式: 碳的存在形式是多种多样的,有晶态单质碳如金刚石、石墨;有无定形碳如煤;有复杂的有机化合物如动植物等;碳酸盐如大理石等。单质碳的物理和化学性质取决于它的晶体结构。高硬度的金刚石和柔软滑腻的石墨晶体结构不同,各有各的外观、密度、熔点等。
碳的化学性质:1.稳定性:在常温下碳的化学性质稳定,点燃或高温的条件下能发生化学反应
2.可燃性:
氧气充足的条件下:C+O
2CO
2 氧气不充分的条件下:2C+O
22CO
3.还原性:
木炭还原氧化铜:C+2CuO
2Cu+CO
2↑
焦炭还原氧化铁:3C+2Fe
2O
34Fe+3CO
2↑
焦炭还原四氧化三铁:2C+Fe
3O
43Fe+2CO
2↑
木炭与二氧化碳的反应:C+CO
2CO
碳”与“炭”的区别:“碳”是一种核电荷数为6的非金属元素,而“炭” 一般是指由石墨的微小晶体和少量杂质组成的混合物,如木炭、焦炭、活性炭、炭黑等。在说明碳元素时,用“碳”表示,如碳单质、二氧化碳、碳酸等;在说明含石墨的无定形碳时,用“炭”表示,如木炭、焦炭等。
碳燃烧生成物的判断:氧气量充足时,碳充分燃烧:C+O
2CO
2 氧气量不充足时,碳不充分燃烧:2C+O
22CO
mg碳与ng氧气反应:
①
时,生成物只有CO,且O
2有剩余;
②
时,恰好完全反应生成CO
2;
③
时,生成物既有CO
2,也有CO;
④
时,恰好完全反应生成CO;
⑤
时,生成物只有CO,且C有剩余。
碳单质及其化合物间的转化:(1)C+2CuO
2Cu+CO
2↑
(2)C+O
2CO
2(3)3C+2Fe
2O
34Fe+3CO
2↑
(4)2C+O
22CO
(5)CO
2 + H
2O===H
2CO
3(6)H
2CO
3==CO
2 + H
2O
(7)2CO + O
22CO
2 (8)C+CO
22CO
(9)3CO + Fe
2O
32Fe + 3CO
2 (10)CO+ 2CuO
2Cu + CO
2 (11)Ca(OH)
2 + CO
2====CaCO
3↓+ H
2O
(12)CaCO
3+2HCl==CaCl
2+CO
2↑+H
2O
(13)CaCO
3CaO+CO
2
(14)CaO+H
2O==Ca(OH)
2(15)C
2H
5OH+3O
22CO
2+3H
2O
(16)CH
4+O
2CO
2+2H
2O