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燃烧的作用与条件有哪些？
厨房中的燃料有哪些？它们是如何变迁的？
如何调控燃料的燃烧？
观察与发现
1
最近，小文在家跟着妈妈学做菜，但总不得要领，虽每次无论是菜的新鲜程度和分量，还是调料用量，都跟妈妈用的一模一样，但做出的味道还是差很远！妈妈说：“做菜是一门学问，掌握火候很重要，除了要关注灶台上的食材还要关注灶台下的火候，火的使用对我们人类文明的发展和生活水平的提高起到了至关重要的作用。”
小文
“火的使用”从哪些方面促进了人类社会的进步？
化博士
原始人学会取火后，把生食烧成熟食，熟食不仅美味还有利于身体健康，延长寿命。原始人有了火，夜晚可以点火照明，冬天可以用火取暖，还可以驱走野兽，由此提高了生活质量。有了火，才能烧制陶器，后来人们利用火学会了冶炼铜、铁等金属，制作出工具，从而提高了生产力。
燧人氏钻木取火用火
古人用火冶炼金属
小文
燃烧为什么能有如此巨大的作用？其根本原因是什么呢？
化博士
燃烧会释放光和热。燃烧是可燃物与氧气发生的发光、放热的剧烈的化学反应。化学反应的基本特征是消耗旧物质，产生新物质，从而实现物质转化。燃烧不仅实现了物质转化，还实现了能量转化，将物质中储存的化学能转化为热能和光能。
小文
燃烧持续发生的条件是什么？
化博士
燃烧需要有可燃物（能够燃烧的物质）、助燃物（支持燃烧的物质，通常为氧气）和达到燃烧状态所需的最低温度（也叫着火点），这三个条件必须同时具备，燃烧才能发生。从化学反应的角度分析，可燃物和氧气是反应物，达到所需的温度是反应条件。氧气可以来自空气，燃料的开采与选择就显得更为重要。从国家和社会来看，保障燃料的供给也就成了非常重要的民生问题。
燃烧的条件
观察与发现
2
小文和家人到饭店吃饭，点了烤羊肉串，但发现烤羊肉串不是在后厨燃气灶上统一做好，而是在门厅旁小厨房用炭火炉子烤制。
小文
厨房中的燃料有哪些？
化博士
厨房中的燃料按变迁顺序经历了柴草、木炭、煤、液化气、天然气，分别对应能源发展的薪柴时代、煤炭时代与石油时代。以上燃料目前在不同区域仍有使用：如在偏远农村地区生活燃料仍然以柴草和木炭为主；城市家庭厨房中则主要使用各种燃气，且越来越多使用天然气。
小文
燃料为什么会发生这样的变迁呢？
化博士
燃料变迁主要由其来源、成本、效益、使用的便捷程度、对环境的影响等多个因素决定。由于工业时代的到来，人类对燃料的需求急速增长，农耕文明时所用的柴草、木炭等已不能满足需求，于是煤炭时代到来。由于环境等问题，煤炭又逐渐被燃气所取代。
厨房燃料的变迁和优劣势分析
今天，人类不断面临能源危机，合理利用燃料，减少污染，让现有的燃料发挥最佳效益是化解能源危机的重要途径。所以在厨房燃料变迁的过程中人类还采取了如灶具改造等有效措施以有效利用燃料，减少污染，保护环境，如下表所示。
合理利用厨房燃料的措施及其化学原理
观察与发现
3
小文妈妈接到小文姥姥姥爷电话，说老家最近通了天然气，以前的液化气燃气灶不适用了，本来打算花钱再买一个新的燃气灶，但邻居说，旧灶适当改造下可以继续用，问小文妈妈是不是真的。
小文
天然气和液化气有什么不同？
化博士
天然气是一种重要的化石燃料，由古代生物的遗骸经过一系列复杂变化天然形成，主要含有碳和氢组成的气态烃，其中最重要的成分是甲烷（CH
4
），它是一种较清洁的燃料。燃烧的化学方程式可以表示为：
。天然气具有储量丰富、燃烧充分、热值高、污染小等优点，在如今的生产生活中被越来越广泛地应用。
液化气的全称为液化石油气，来自石油的分馏和裂化等，即通过将石油加热，利用各成分沸点的不同，将它们进行分离冷凝得到。液化气的主要组成元素是碳、氢。石化工业中得到的液化气经加压后压缩到钢瓶中储存、运输，常温下瓶内压强一般是大气压强的7～8倍。液化气的来源成本相较天然气要高，主要成分之一为丁烷（C
4
H
10
），燃烧的化学方程式可以简单表示为：
。
小文
天然气和液化气的组成元素和燃烧产物一样，为什么使用的燃气灶不一样？
化博士
对比液化气和天然气燃烧的化学方程式会发现，燃烧时，天然气中甲烷与氧气的分子数之比为1∶2，而液化气中丁烷与氧气的分子数之比为2∶13，说明同体积的天然气和液化气燃烧，液化气需要的氧气量要更大。
小文
那么如何将液化气灶改造为天然气灶呢？
化博士
这就需要我们先了解一下燃气灶的构造和原理，如下图所示。
燃气灶背面结构
常见燃气灶的空气（提供氧气）是从灶台下方，通过风门进入，与燃气充分混合，再由炉头的多孔结构，分成细小的混合气流喷出，经电火花点燃后燃烧。进空气的风门处特别设计了一个调节装置（拨片），通过调节拨片可以调节空气量大小，一边调一边观察火焰颜色，火焰呈蓝色为合适，如下图所示。由于燃烧同体积的燃气，液化气比天然气需要的氧气量更大，所以将之前用液化气的燃气灶改造为使用天然气，要调小空气的进风口。
燃气灶炉头
除了考虑空气量大小合适以外，其实还存在燃气量大小是否合适的问题。气流不仅和管道孔径大小有关，还和流速有关，而流速又与气源的压力有关。液化气是经加压液化后装入燃气罐的，常温下罐内压强一般是大气压强的7～8倍。而燃气进入炉头是通过一个喷嘴，喷嘴孔径的大小与罐内压强共同决定了燃气流量。根据以上分析，要把液化气灶改为天然气灶，需要买一个孔径稍大些的天然气定位喷嘴换上。所以在实现燃气灶所使用的燃料由液化气改为天然气的过程中，需要进行燃气定位喷嘴的更换和风门大小的调整：调大喷嘴，以调大燃气量；调小风门，以调小空气量。
燃气灶燃烧系统结构
燃气灶改造示意图
我知道了
燃烧对人类生产生活有着重要意义。燃烧必须同时具备可燃物、与助燃物（通常是氧气）接触和温度达到着火点三个条件，缺一不可。
厨房燃料的变迁从柴草发展到煤再发展到燃气，主要由燃料的来源是否广泛、价格是否便宜、燃烧是否充分、使用是否便捷、对环境是否友好等因素综合决定。目前，综合考虑各因素，天然气是厨房的最佳燃料。
对燃料燃烧的调控主要从调节燃料和氧气的比例及二者接触的充分程度进行。氧气的量越充足，燃料与氧气的接触面积越大，燃料的燃烧就越充分。将燃气灶由用液化气改为用天然气，首先应分析其燃料成分，再根据两种燃气燃烧反应的化学方程式进行定量分析，应调小空气量，调大燃气量。
知识链接
（1）燃烧：可燃物（能够燃烧的物质）与助燃物（支持燃烧的物质，通常为氧气）发生的一种发光、放热的剧烈化学反应。
（2）燃烧条件：燃烧需要有可燃物、助燃物和达到燃烧状态所需的最低温度（也叫着火点），这三个条件必须同时具备燃烧才能发生。
真题实战
1.［2022北京中考，34］用下图所示实验验证可燃物燃烧的条件。
已知： 白磷和红磷的着火点分别为40℃、260℃。
（1）铜片上的白磷燃烧而红磷不燃烧，说明可燃物燃烧的条件之一是_____。
（2）能验证可燃物燃烧需要与O 2 接触的现象是____。
（3）热水的作用是______。
答案：
（1）温度达到可燃物的着火点
（2）铜片上的白磷燃烧，水中的白磷不燃烧
（3）加热、隔绝氧气
解析： 根据题目信息，白磷和红磷的着火点分别为40℃、260℃，烧杯中热水温度为80℃，达到白磷着火点而未达到红磷着火点，结合实验现象——铜片上白磷燃烧而红磷不燃烧——进行对比可知，可燃物燃烧需要温度达到着火点；要验证可燃物燃烧需要与O 2 接触，需对与O 2 接触且温度达到着火点的白磷与温度达到着火点但未与O 2 接触的白磷进行对比，结合设问要求，故填“铜片上的白磷燃烧，水中的白磷不燃烧”；热水的作用一是加热使白磷温度达到着火点，二是使水下白磷与O 2 隔绝，形成对照。
2.［2023北京中考，25］用下图装置进行实验。通入O 2 前，白磷均不燃烧；通入O 2 后，甲中白磷不燃烧，乙中白磷燃烧。下列说法 不正确 的是（）。
已知： 白磷的着火点为40℃；红磷的着火点为260℃。
A.该实验能验证可燃物燃烧需要与O 2 接触
B.该实验能验证可燃物燃烧需要温度达到着火点
C.若将甲中的白磷换成红磷，能验证可燃物燃烧需要温度达到着火点
D.若将乙中的白磷换成红磷，能验证可燃物燃烧需要与O 2 接触
答案： D
解析： 由题目中信息可知白磷的着火点为40℃，乙中水温80℃达到白磷着火点，通过对比通入O 2 前乙中白磷不燃烧，通入O 2 后乙中白磷燃烧可知，可燃物燃烧需要氧气，故A正确；由题目中信息可知甲中水温20℃未达到白磷着火点，乙中水温80℃达到白磷着火点，而通入O 2 后，甲中白磷不燃烧，乙中白磷燃烧，说明可燃物燃烧需要温度达到着火点，故B正确；由题目中信息红磷的着火点为260℃，将甲中的白磷换成红磷，甲中水温20℃未达到红磷着火点，乙中水温达到白磷着火点，通过对比通入O 2 后，甲中红磷不燃烧，乙中白磷燃烧，可以验证可燃物燃烧需要温度达到着火点，故C正确；由题目中信息可知将乙中的白磷换成红磷，乙中水温80℃未达到红磷着火点，通入O 2 后，甲中白磷不燃烧，乙中红磷也不燃烧，不能验证可燃物燃烧需要O 2 ，故D错误。
（甘红梅）