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曾经一度,火柴给我们的日常生活带来了很大的便利。但是现在很多家庭都不再使用火柴了,所以可能很多同学都不知道火柴到底有哪些作用。在中学化学实验教学中,火柴除了用来点燃酒精灯以外,还有着更加广泛的应用。中考题也常以火柴作为载体,设置问题情境,考查基本知识的掌握情况。
一、 火柴的发明
人类发明火柴,经历了漫长曲折的过程。
二百多年前,在意大利的威尼斯出现了第一支火柴。那是一支巨型火柴,很像一根敲大鼓的木糙,糙头由一团氯酸钾药面做成。只要把火柴头浸到盛浓硫酸的瓦盆里,火柴就燃烧起来。这是由于氯酸钾碰到浓硫酸,发生猛烈的化学变化,又是发热,又是放氧气,于是,木棒就吐出了明亮的火焰。
那时候,这种火柴价格昂贵,即使是有钱人家也是几家合买一根。
这种最早的火柴使用起来很不方便,带在身上,浓硫酸溅出会烧坏衣服,伤害皮肤。
十九世纪初,瑞典人发明了摩擦火柴。火柴头上涂了一层白磷,模样也变得小巧灵便,长短已经接近今天使用的火柴。划火柴,不需要专门的火柴盒,找块粗糙的地方,墙壁、砖头或是鞋底,轻轻地一擦,火柴就燃着了。
这是因为白磷的着火点很低,超过40℃就自动着起火来。再说,白磷有毒,那时候,有些制火柴的工人,由于吸入了白磷蒸气而中毒死亡。因此,用白磷做火柴,实在不安全。
人们改用磷的化合物来做火柴头,不再使用白磷,火柴仍然可以在鞋底上划出火来,而毒性和自动着火的危险减轻了许多,可是,这种改进了的火柴仍然不安全,在运输途中或者口袋里磨来蹭去,还可能发火,酿成火灾。
幸而在1845年发现了另一种没有毒的磷—红磷。此后,就用红磷代替白磷制造火柴了。1855年,瑞典人设计制造出了世界上第一盒安全火柴。安全火柴在火柴盒外侧涂上红磷,火柴头上有氯酸钾和三硫化二锑这两种火药。当你擦火柴时,火柴头蹭下的一丁点儿红磷,由于摩擦生热,达到着火点,起火了。火星引着三硫化二锑,氯酸钾受热放出氧气,帮助燃烧得更旺。火柴杆是用松木或白杨木做的,前端又浸透了石蜡和松香,使火柴擦着后,火焰容易烧到火柴杆上去,燃烧的时间也长一些。
二、 火柴的组成
火柴包括三部分:火柴头、火柴杆和火柴盒。
1. 火柴头:火柴头中主要含有氯酸钾(KClO3)、二氧化锰(MnO2)、硫(S)以及玻璃粉、胶和其他附料等。
2. 火柴杆:火柴杆多用浸入磷酸铵(使火柴燃烧时余烬不易落下而保持较完整的焦棒)的松木条加工而成,靠火柴头的一端涂有少量石蜡。
3. 火柴盒:火柴盒侧面由红磷(P)、三硫化二锑(Sb2S3)、玻璃粉和胶等调制涂刷而成。
三、 火柴在中学化学实验中的应用
1. 做火源,引发化学反应
如铁丝在氧气中的燃烧实验,将细铁丝在火柴杆上绕成螺旋状,点燃火柴,待火柴杆快燃尽时迅速插入盛有氧气的集气瓶中。
2. 检验蜡烛火焰各层温度
将一根火柴杆迅速平放在蜡烛火焰中,等1、2s拿出来,可以观察到处在火焰外层的那部分最先碳化(已被烧焦),内焰燃烧不充分(轻度焦黄),焰心处则无明显现象,说明外焰温度最高,内焰温度较低,焰心温度最低。
3. 用作检验气体的工具
① 检验氧气等支持燃烧的气体是否收集满时,可将带火星的木条(火柴杆)置于集气瓶瓶口,若复燃,则说明已收集满。
② 检验二氧化碳等不支持燃烧的气体是否收集满时,将点燃的木条(火柴杆)置于集气瓶瓶口,若熄灭,则说明已收集满。
③ 检验某气体是否为氧气时,将带火星的木条(火柴杆)伸入集气瓶中,若木条复燃,则为氧气。
④ 检验活泼金属和酸反应生成的气体是氢气。
⑤ 和其他试剂一起用于辨别气体。如:H2、CO2、O2、CO、CH4、N2 。根據火柴杆的燃烧状况即可将几种气体区分开来。
4. 检验浓硫酸的腐蚀性
根据火柴杆表面是否碳化说明浓硫酸的腐蚀性。
四、 中考链接
1. 化学兴趣小组三位同学对蜡烛(主要成分是石蜡)及其燃烧进行了如下探究:
(1) 贝贝取一支蜡烛,用小刀切下一小块,把它放入水中,蜡烛浮在水面上。由此过程和有关现象请推测石蜡的物理性质有:;
(2)芳芳点燃蜡烛,观察到火焰分为外焰、内焰、焰心三层。把一根火柴梗放在火焰中(如图)约1s后取出可以看到火柴梗的 (填“a”“b”或“c”)处最先碳化。结论:蜡烛火焰的温度最高;
(3) 婷婷在探究蜡烛燃烧的过程中,发现罩在火焰上方的烧杯内壁被熏黑,你认为她的以下做法中不合适的是( )
A. 反复实验,并观察是否有相同现象
B. 查找资料,了解石蜡的主要成分,探究生成的黑色固体是什么
C. 认为与本次实验目的无关,可以忽略
D. 询问老师或同学,讨论生成黑色物质的原因
解析本题借助于火柴对蜡烛及其燃烧进行探究,着重考查学生对学习过程的理解、反思,关注学生分析问题以及灵活应用知识的能力。在创设的情境中解决现实问题,充分体现“知识在课内,问题在课外”的基本理念和思想。
答案:(1) 质软、密度比水小、难溶于水 (2) a外焰(3) C
2. 有A、B、C、D、E五种气体,它们分别是氧气、氢气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷中的一种,对其进行如图所示的实验:
请回答下列问题:
(1) B气体的化学式是 。
(2) D气体在空气中燃烧的化学方程式是
(3) 固态A物质在生活中的一种用途是
(4) 实验室制取E气体的化学方程式是
解析本题借助火柴检验中学化学中常见的几种气体。
答案:(1) CH4 (2) 2CO+O22CO2 (3)制冷剂、人工降雨、舞台背景 (4)2H2O22H2O+O2↑(或2KClO32KCl+3O2↑或2KMnO4K2MnO4+ MnO2+ O2↑)
3. 火柴头上的深色物质的主要成分是KClO3、MnO2和Sb2S3(硫化锑),火柴盒侧面涂有一层红褐色的物质,主要成分是红磷和玻璃粉.划火柴时,借助磨擦发生的氧化反应,放出氧气和热量,使可燃物燃烧,生成白烟和有刺激性气味的气体等,请写出:
(1) 放出氧气的化学方程式;
(2) 生成白烟的化学方程式;
(3)生成有刺激性气味的气体的化学方程式(Sb2S3可燃烧生成Sb2O3和一种有刺激性气味的气体)解析本题素材选取贴近生活实际,充分体现“从生活走向化学,从化学走向社会”的课程理念,能够考查学生快速接受信息,处理信息的能力。新情景的素材,与初中所学知识联系密切,源于生活又高于生活,学生跳一跳够得着。
答案:(1) 2KClO3 2KCl+3O2↑
五、 小结
中考化学试题素材选取越来越注重联系生活实际,更加侧重于考查学生对学习过程的理解、反思,火柴就是一个鲜明的例子。
注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
一、 火柴的发明
人类发明火柴,经历了漫长曲折的过程。
二百多年前,在意大利的威尼斯出现了第一支火柴。那是一支巨型火柴,很像一根敲大鼓的木糙,糙头由一团氯酸钾药面做成。只要把火柴头浸到盛浓硫酸的瓦盆里,火柴就燃烧起来。这是由于氯酸钾碰到浓硫酸,发生猛烈的化学变化,又是发热,又是放氧气,于是,木棒就吐出了明亮的火焰。
那时候,这种火柴价格昂贵,即使是有钱人家也是几家合买一根。
这种最早的火柴使用起来很不方便,带在身上,浓硫酸溅出会烧坏衣服,伤害皮肤。
十九世纪初,瑞典人发明了摩擦火柴。火柴头上涂了一层白磷,模样也变得小巧灵便,长短已经接近今天使用的火柴。划火柴,不需要专门的火柴盒,找块粗糙的地方,墙壁、砖头或是鞋底,轻轻地一擦,火柴就燃着了。
这是因为白磷的着火点很低,超过40℃就自动着起火来。再说,白磷有毒,那时候,有些制火柴的工人,由于吸入了白磷蒸气而中毒死亡。因此,用白磷做火柴,实在不安全。
人们改用磷的化合物来做火柴头,不再使用白磷,火柴仍然可以在鞋底上划出火来,而毒性和自动着火的危险减轻了许多,可是,这种改进了的火柴仍然不安全,在运输途中或者口袋里磨来蹭去,还可能发火,酿成火灾。
幸而在1845年发现了另一种没有毒的磷—红磷。此后,就用红磷代替白磷制造火柴了。1855年,瑞典人设计制造出了世界上第一盒安全火柴。安全火柴在火柴盒外侧涂上红磷,火柴头上有氯酸钾和三硫化二锑这两种火药。当你擦火柴时,火柴头蹭下的一丁点儿红磷,由于摩擦生热,达到着火点,起火了。火星引着三硫化二锑,氯酸钾受热放出氧气,帮助燃烧得更旺。火柴杆是用松木或白杨木做的,前端又浸透了石蜡和松香,使火柴擦着后,火焰容易烧到火柴杆上去,燃烧的时间也长一些。
二、 火柴的组成
火柴包括三部分:火柴头、火柴杆和火柴盒。
1. 火柴头:火柴头中主要含有氯酸钾(KClO3)、二氧化锰(MnO2)、硫(S)以及玻璃粉、胶和其他附料等。
2. 火柴杆:火柴杆多用浸入磷酸铵(使火柴燃烧时余烬不易落下而保持较完整的焦棒)的松木条加工而成,靠火柴头的一端涂有少量石蜡。
3. 火柴盒:火柴盒侧面由红磷(P)、三硫化二锑(Sb2S3)、玻璃粉和胶等调制涂刷而成。
三、 火柴在中学化学实验中的应用
1. 做火源,引发化学反应
如铁丝在氧气中的燃烧实验,将细铁丝在火柴杆上绕成螺旋状,点燃火柴,待火柴杆快燃尽时迅速插入盛有氧气的集气瓶中。
2. 检验蜡烛火焰各层温度
将一根火柴杆迅速平放在蜡烛火焰中,等1、2s拿出来,可以观察到处在火焰外层的那部分最先碳化(已被烧焦),内焰燃烧不充分(轻度焦黄),焰心处则无明显现象,说明外焰温度最高,内焰温度较低,焰心温度最低。
3. 用作检验气体的工具
① 检验氧气等支持燃烧的气体是否收集满时,可将带火星的木条(火柴杆)置于集气瓶瓶口,若复燃,则说明已收集满。
② 检验二氧化碳等不支持燃烧的气体是否收集满时,将点燃的木条(火柴杆)置于集气瓶瓶口,若熄灭,则说明已收集满。
③ 检验某气体是否为氧气时,将带火星的木条(火柴杆)伸入集气瓶中,若木条复燃,则为氧气。
④ 检验活泼金属和酸反应生成的气体是氢气。
⑤ 和其他试剂一起用于辨别气体。如:H2、CO2、O2、CO、CH4、N2 。根據火柴杆的燃烧状况即可将几种气体区分开来。
4. 检验浓硫酸的腐蚀性
根据火柴杆表面是否碳化说明浓硫酸的腐蚀性。
四、 中考链接
1. 化学兴趣小组三位同学对蜡烛(主要成分是石蜡)及其燃烧进行了如下探究:
(1) 贝贝取一支蜡烛,用小刀切下一小块,把它放入水中,蜡烛浮在水面上。由此过程和有关现象请推测石蜡的物理性质有:;
(2)芳芳点燃蜡烛,观察到火焰分为外焰、内焰、焰心三层。把一根火柴梗放在火焰中(如图)约1s后取出可以看到火柴梗的 (填“a”“b”或“c”)处最先碳化。结论:蜡烛火焰的温度最高;
(3) 婷婷在探究蜡烛燃烧的过程中,发现罩在火焰上方的烧杯内壁被熏黑,你认为她的以下做法中不合适的是( )
A. 反复实验,并观察是否有相同现象
B. 查找资料,了解石蜡的主要成分,探究生成的黑色固体是什么
C. 认为与本次实验目的无关,可以忽略
D. 询问老师或同学,讨论生成黑色物质的原因
解析本题借助于火柴对蜡烛及其燃烧进行探究,着重考查学生对学习过程的理解、反思,关注学生分析问题以及灵活应用知识的能力。在创设的情境中解决现实问题,充分体现“知识在课内,问题在课外”的基本理念和思想。
答案:(1) 质软、密度比水小、难溶于水 (2) a外焰(3) C
2. 有A、B、C、D、E五种气体,它们分别是氧气、氢气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷中的一种,对其进行如图所示的实验:
请回答下列问题:
(1) B气体的化学式是 。
(2) D气体在空气中燃烧的化学方程式是
(3) 固态A物质在生活中的一种用途是
(4) 实验室制取E气体的化学方程式是
解析本题借助火柴检验中学化学中常见的几种气体。
答案:(1) CH4 (2) 2CO+O22CO2 (3)制冷剂、人工降雨、舞台背景 (4)2H2O22H2O+O2↑(或2KClO32KCl+3O2↑或2KMnO4K2MnO4+ MnO2+ O2↑)
3. 火柴头上的深色物质的主要成分是KClO3、MnO2和Sb2S3(硫化锑),火柴盒侧面涂有一层红褐色的物质,主要成分是红磷和玻璃粉.划火柴时,借助磨擦发生的氧化反应,放出氧气和热量,使可燃物燃烧,生成白烟和有刺激性气味的气体等,请写出:
(1) 放出氧气的化学方程式;
(2) 生成白烟的化学方程式;
(3)生成有刺激性气味的气体的化学方程式(Sb2S3可燃烧生成Sb2O3和一种有刺激性气味的气体)解析本题素材选取贴近生活实际,充分体现“从生活走向化学,从化学走向社会”的课程理念,能够考查学生快速接受信息,处理信息的能力。新情景的素材,与初中所学知识联系密切,源于生活又高于生活,学生跳一跳够得着。
答案:(1) 2KClO3 2KCl+3O2↑
五、 小结
中考化学试题素材选取越来越注重联系生活实际,更加侧重于考查学生对学习过程的理解、反思,火柴就是一个鲜明的例子。
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