什么物质可作为好燃料？

化学燃料燃烧时释放的能量是现代文明世界所用全部能量的主要来源。

燃料可以是固体（如煤、泥煤、焦炭和木材），液体（如石油、燃料油和煤油）或气体（如天然气）。特定的工作应选取特定的燃料。

如果要把动力运载火箭以每小时40000公里的速度推离地球表面，就必须使燃料产生巨大的动力。要做到这一点，就必须在很短的时间内产生大量的热能，以使所产生的气体迅速膨胀并很快地脱离火箭。另外，所产生气体的体积和质量应尽可能地大。

烧饭和取暖用燃料需要具有不同的性质。对它们来说，快速燃烧并不象对空间火箭那样重要，但燃料具有较高的热值（“卡值”）却十分重要。所谓热值是指单位质量的燃料放出的热能。如果燃料为气体，热值有时也指单位体积的燃料放出的热能。表67.1列出了某些燃料的热值。

家庭、实验室和工业用燃料除了具有较高的热值外，还应尽可能地便宜。所以我们很有必要了解放出等量能量的各种燃料的价格。选择两种当地最常用的燃料，并按下列步骤进行对比。

1.了解每千克燃料的价格。甚至瓶装气体也是以质量为单位而不是以体积为单位出售的，因为它总是在一定的压力下贮存于容器中的。

2.借助于表67.1，获得燃料以千焦/克（kJ/g）为单位的热值，并换算成以千焦/千克（kJ/kg）为单位的热值。

表67.1

3.用2.的答案去除1的答案，以求出放出1千焦能量所需燃料的价格。

4.两种燃料中，哪种燃料较便宜？如果该燃料应用并不广泛，请说明其原因。

燃料是由什么组成的？

燃料在空气中燃烧，生成氧化物。如果这些氧化物能被鉴别出来，则它们就能提供该种燃料所含元素的线索。

例如，焦炭燃烧的唯一产物是二氧化碳（见图67.1），而二氧化碳分子是由碳元素和氧元素的原子组成的。因此至少可以说，二氧化碳中有部分氧原子来自空气，而所有的碳原子都来自焦炭。所以，焦炭中含有碳，这一点是很明显的（因为氧既可能来自空气，又可能来自焦炭，所以该结论并不能肯定焦炭仅仅是由碳组成的。但在本例中，所有的氧恰巧都来自空气）。

实验1  对燃烧着的蜡烛进行研究

把一个大烧杯罩在一只燃烧的蜡烛之上（见图67.2）。当火焰开始熄灭时，将烧杯的一侧掀起，使外界的空气进入到蜡烛周围的空间。1～2分钟之后，将烧杯从实验桌上翻转过来，并迅速注入一些石灰水。

·有何现象发生？

·该现象表明，蜡烛中肯定会有哪种元素？

用一完全干燥的烧杯重做一遍这个实验。当烧杯的内侧收集到足够的液滴时，将烤杯掀起，并用一团洒有白色硫酸铜的棉绒擦拭烧杯的内侧。

·有何现象发生？

·烧杯内侧形成的液滴是什么？

·作为燃烧的生成物，该物质表明，蜡烛中肯定含有哪种元素？

蜡烛燃烧，生成两种不同的氧化物，这意味着蜡烛至少是由两种元素组成的（如图67.3所示）。事实上，蜡烛并不含氧，它仅仅是碳和氢的化合物。

许多燃料是碳氢化合物（仅仅是碳和氢的化合物）或者是碳氢化合物的混合物。例如石蜡、天然气和瓶装气体等。天然气常常和原油（石油）一起在岩石中发现，而其它碳氢化合物燃料则通过原油的分馏而获得。

碳循环

在图67.4中表示了包含燃料在内的部分碳循环。在各种形式的化合物中，碳（象氮一样）在空气、地球表面以及地球表面之下的岩石之

间循环。如地球表面的生物体中就存在着许多这样的化合物。由于这些生物体的死亡、部分腐烂和被埋葬，从而形成了煤、原油和天然气。

燃料和空气污染

当氧气供应充足时，碳氢化合物燃烧生成二氧化碳和水蒸汽。这两种气体也存在于空气之中。

但当氧气供应不足时，就会生成其它物质。在实验1中，当从外界进入烧杯的空气不足时，可以在翻转过来的烧杯内壁上看到烟灰（碳）。其它燃料也可燃烧生成碳，而空气中的烟灰是一种污染物质（见图67.5）。

甲烷+氧→碳+水蒸汽

CH₄（g）+O₂（g）→C（s）+2H₂O（g）

在碳氢化合物燃料完全燃烧（生成二氧化碳）和不完全燃烧（生成碳）的两种极端情况之间存在着一个中间阶段。此时有足够的氧来氧化碳，但并非全部形成二氧化碳。该燃烧的生成物是一氧化碳和水

蒸汽。

甲烷+氧→一氧化碳+水蒸汽

2CH₄（g）+3O₂（g）→2CO（g）+4H₂O（g）

一氧化碳是一种剧毒气体。如果人们在含有极小比例一氧化碳的空气中呼吸，那么在半个小时内就会死亡。一氧化碳可以通过降低血液的活动能力而将人体周围的氧气带走。

汽油（主要物质是辛烷，C₈H₈）在汽车发动机中燃烧时，会生成一些一氧化碳，并通过排气管排到空气之中。在繁华的城市中心，这种空气污染是一个值得重视的问题。在情况最坏的地方，由于受污染的影响，交通警只能进行短时间的工作。

习题

1.木材和焦炭都可用作燃料。试按下列内容分别写出两种燃料的优点和缺点：热值、燃烧速度、燃烧清洁度（即生成多少灰末）和有效性。

2.将盛有冷水的烧杯置于本生灯火焰上加热时，烧杯的外侧很快就有液滴生成。过一会之后，液滴消失，烧杯的外侧又变得干燥。试解释这些变化。

3.设计一个自己可以进行的实验，以证明瓶装气体或天然气中含有碳。实验结果如何能够证明这一点？试加以解释。

4.碳水化合物燃料在不同的条件下燃烧时，可以生成碳、一氧化碳或二氧化碳。

（a）试解释为什么是这样的。

（b）其中哪两种生成物是不受欢迎的？它们对我们周围的环境各有什么影响？

（c）空气中已含有第三种生成物，因而它不是污染物质。这种物质是什么？