【分析】
本题围绕燃烧主题分四个任务考查相关知识:任务一分析常见燃料燃烧的现象和化学方程式;任务二通过实验探究燃烧条件及质量变化;任务三应用灭火原理解答实际问题;任务四探究铁燃烧的影响因素及相关计算。解题时需结合燃烧条件、质量守恒定律、化学方程式书写规则等,逐步分析每个问题:
1. 任务一(1)对比三种燃料燃烧的产物和现象,找出共有的特征;(2)根据酒精燃烧的反应物和生成物配平化学方程式;
2. 任务二(3)①通过白磷在有无氧气时的燃烧现象,验证燃烧需要氧气;②结合气体密度差异和质量守恒判断质量关系;
3. 任务三(4)根据灭火原理给出合理建议;
4. 任务四(5)①结合纳米铁粉自燃特点分析影响铁燃烧的因素;②计算5.6g铁生成不同铁的氧化物的质量,确定a的范围。
【解析】
(1) 酒精、天然气燃烧生成CO₂和H₂O,无刺激性气体;煤燃烧可能生成SO₂等刺激性气体,但三者燃烧均发光、放热,且生成CO₂(能使澄清石灰水变浑浊),故不属于共有的现象是B;
(2) 酒精完全燃烧生成二氧化碳和水,配平后化学方程式为:$\ce{C_{2}H_{5}OH +3O_{2}\xlongequal{点燃}2CO_{2} +3H_{2}O}$;
(3)① 步骤2中白磷温度达80℃(着火点)但无氧气,不燃烧;步骤4通入氧气后,白磷满足燃烧三条件,燃烧产生白烟,对比证明燃烧需要氧气;
② 步骤1装置总质量为m₁,步骤3通入氧气时,打开K₁、K₂,通入的氧气会排出等体积的CO₂,CO₂密度比O₂大,排出气体质量大于通入氧气质量,故m₂ < m₁;步骤4白磷燃烧在密闭装置中,根据质量守恒,反应前后总质量不变,故m₃ = m₂,因此质量关系为$m_1>m_2=m_3$;
(4) 灭火需破坏燃烧条件,煤层自燃可通过取土填埋隔绝空气,阻止燃烧继续(合理即可);
(5)① 纳米铁粉表面积大,在空气中自燃,说明铁的表面积影响燃烧;空气中氧气浓度低于纯氧,纳米铁粉在空气中能自燃,说明氧气浓度也影响铁的燃烧(合理即可);
② 5.6g铁的物质的量为$\frac{5.6g}{56g/mol}=0.1mol$,若全部生成FeO,质量为$0.1mol×72g/mol=7.2g$;若全部生成Fe₂O₃,质量为$0.05mol×160g/mol=8.0g$;若生成Fe₃O₄,质量约为7.73g,故a的取值范围是$7.2≤ a≤8.0$。
【答案】
B;$\ce{C_{2}H_{5}OH +3O_{2}\xlongequal{点燃}2CO_{2} +3H_{2}O}$;步骤2中白磷未燃烧,步骤4中白磷燃烧,产生白烟;$m_1>m_2=m_3$;取土填埋,隔绝空气(合理即可);铁的表面积、氧气的浓度(合理即可);$7.2≤ a≤8.0$
【知识点】
燃烧条件;化学方程式书写;质量守恒定律
【点评】
本题以项目式学习为背景,将燃烧知识与实验探究、化学计算结合,全面考查学生对燃烧相关知识的掌握,同时培养实验分析和逻辑推理能力,综合性较强。
【难度系数】
0.5