在日常生活中,同學(xué)們會(huì)遇到一些安全問題,如果我們具有強(qiáng)烈的安全意識(shí)、必要的安全常識(shí),且能運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)解決一些與之有關(guān)的問題,就可以避免一些安全事故的發(fā)生.舉例分析說(shuō)明如下：
　　一、燃放煙花爆竹
　　例1 2000年除夕之夜,在北京市豐臺(tái)區(qū)一個(gè)禁止燃放煙花爆竹地區(qū),發(fā)生了一起因燃放鞭炮而引起的事故.事情是這樣的：幾個(gè)小孩將點(diǎn)燃的鞭炮塞進(jìn)化糞池中,引起化糞池內(nèi)的沼氣爆炸,并將鐵制井蓋炸碎炸飛,其中一塊鐵塊正好擊中一個(gè)女孩,該女孩不幸身亡.請(qǐng)根據(jù)上述材料,回答下列問題.
　?。?）沼氣的主要成分是____________,它在空氣里的爆炸極限是含該氣體5％～15％（體積分?jǐn)?shù)）.1g該氣體完全燃燒生成液態(tài)水時(shí)放熱Q1=55.626kJ,則該氣體燃燒的熱化學(xué)方程式為______________________.
　　（2）若化糞池豎井是一個(gè)直徑為d=0.7m、高h(yuǎn)=3m的圓柱體,其中的氣體含沼氣5％.化糞池井蓋質(zhì)量M=20㎏,平均炸成10塊,求鐵塊飛出的速度?（假設(shè)化糞池中氣體處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）
　　解析 （1）沼氣的主要成分為甲烷（CH4）；因?yàn)?g CH4完全燃燒生成液態(tài)水時(shí)放熱Q1=55.626kJ,所以1mol CH4完全燃燒生成液態(tài)水時(shí)放熱（12＋1×4）Q1=16×55.626kJ=890kJ,于是,氣體燃燒的熱化學(xué)方程式為
　　CH4（g）＋2O2（g）CO2（g）＋2H2O＋890kJ
　?。?）設(shè)化糞池豎井的體積為V1,沼氣的體積為V2,則
　　V1=π(d/2)2h=3.14×（0.7/2）2×3 m3=1.154m3=1154L,V2=5％V1=5％×1154L=57.7L,
　　沼氣的物質(zhì)的量n= V2/V0=57.7/22.4mol=2.58mol(式中V0為沼氣的摩爾體積)
　　甲烷完全燃燒放出的總能量為E=n×890kJ=2.58×890kJ=2296.2kJ≈2.30×106J,每塊鐵塊的動(dòng)能為E1=E/10=2.30×105J.設(shè)m、v分別為每塊鐵塊的質(zhì)量和飛出時(shí)的速度,則m=M/10=20/10㎏=2㎏,
　　由得
　　.
　　二、使用液化石油氣
　　例2液化石油氣已普遍進(jìn)入現(xiàn)代家庭的廚房中,其主要成分是烷烴和烯烴的混合物,現(xiàn)將各成分在1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的沸點(diǎn)列表如表1所示： 表1
　　名稱
　　甲烷
　　乙烷
　　丙烷
　　丁烷
　　戊 烷
　　乙烯
　　丙烯
　　丁烯
　　戊 烯
　　沸點(diǎn)℃
　　－161.7
　?。?8.6
　　－42.2
　?。?.5
　　36.1
　?。?02.4
　　－47.7
　?。?.5
　　30.1
　　請(qǐng)回答：
　　（1）有人發(fā)現(xiàn)液化石油氣用完后,殘留在鋼瓶?jī)?nèi)的液體能溶解油脂,于是,就將其倒出來(lái)做洗滌劑,去洗滌物體上的油漬,這種廢物利用的做法可取嗎?
　　充裝介質(zhì)
　　最大充裝量
　　實(shí)測(cè)容積
　　氣密試驗(yàn)壓力
　　液化石油氣
　　15㎏
　　35.5L
　　2.1MPa
　?。?）有人為了充分利用瓶?jī)?nèi)殘留的液體,就用火表2
　　去烤鋼瓶,在此鋼瓶上標(biāo)有如表2所示的銘牌.
　　若殘留在瓶?jī)?nèi)的液體質(zhì)量m=0.75㎏,在關(guān)閉閥門的條件下,請(qǐng)估算在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下瓶?jī)?nèi)氣溫升至多少攝氏度時(shí)會(huì)出現(xiàn)險(xiǎn)情.〔已知1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓p0=1.013×105Pa,每摩爾氣體的壓強(qiáng)與體積的乘積跟它的熱力學(xué)溫度之比值R=pV/T=8.31J/(mol·K)〕
　　解析（1）由表1可知,在常溫下,隨著瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)的降低,沸點(diǎn)低的液體首先汽化,所以,殘液是沸點(diǎn)高于常溫的液體.瓶?jī)?nèi)殘液主要是沸點(diǎn)相對(duì)較高的戊烷（36.1℃）和戊烯（30.1℃）,這兩種有機(jī)物在空氣中較易揮發(fā)成氣體,當(dāng)這些氣體在室內(nèi)達(dá)到一定比例后,如遇明火,就會(huì)引發(fā)火災(zāi),所以,用液化石油氣的殘液作為清洗劑的做法是不可取的.
　　（2）液化石油氣雖然“用完”,但是,在常溫（取300K）下,瓶?jī)?nèi)仍有以丁烷和丁烯為主的殘氣（二者在1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下較遲汽化）,根據(jù)克拉珀龍方程可求其物質(zhì)的量n1=(p0V)/（T1R）=（1.013×105×35.5×10-3）/（300×8.31）mol=1.44mol.
　　在殘液中,戊烷C5H12的摩爾質(zhì)量μ1=（12×5＋1×12）g/mol=72g/mol,戊烯C5H10的摩爾質(zhì)量μ2=(12×5＋1×12) g/mol =70g/mol.二者混合時(shí)的平均摩爾質(zhì)量μ=（μ1＋μ2）/2=（72＋70）/2 g/mol =71g/mol,于是,殘液的物質(zhì)的量n2=m/μ=(750/71)mol=10.56mol.
　　在高溫下,殘液完全汽化,瓶?jī)?nèi)氣體的物質(zhì)的量n=n1＋n2=(1.44＋10.56)mol=12mol
　　取瓶?jī)?nèi)汽化的殘液為研究對(duì)象,并將其視為理想氣體,注意其質(zhì)量一定.
　　在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下,p1=p0=1.013×105Pa,V1=nV0=12×22.4L,T1=T0=273K；
　　由表2提供的數(shù)據(jù)可知
　　出現(xiàn)險(xiǎn)情時(shí),p2=2.1Mpa=2.1×106Pa,V2=35.5L,T2=?
　　根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可得：
　　則t2=T2－273=(747－273) ℃=474℃,即瓶?jī)?nèi)氣溫升至474℃時(shí)會(huì)出現(xiàn)險(xiǎn)情.
　　說(shuō)明 求T2時(shí)也可用克拉珀龍方程求解,請(qǐng)讀者自己分析.
　　三、使用管道煤氣
　　例3城市的管道煤氣是由水煤氣和焦?fàn)t煤氣混合而成的.某住宅四樓一居民家的廚房發(fā)生了管道煤氣泄漏爆炸事故,急救人員迅速趕到現(xiàn)場(chǎng),護(hù)送傷員及煤氣中毒者去醫(yī)院搶救.
　?。?）寫出生產(chǎn)水煤氣的化學(xué)反應(yīng)方程式.
　　（2）簡(jiǎn)要說(shuō)明管道煤氣使人中毒的主要原因.
　?。?）調(diào)查人員發(fā)現(xiàn)該住戶的煤氣漏氣點(diǎn)泄漏速度為a=6.0g/min,而從調(diào)查中發(fā)現(xiàn)煤氣是在達(dá)到室內(nèi)空氣質(zhì)量的η=6％時(shí)爆炸的,問爆炸時(shí)煤氣已泄漏了約幾個(gè)小時(shí)?（假定廚房?jī)?nèi)空氣體積為V=25m3.）
　?。?）爆炸時(shí)廚房溫度可迅速升高到t=1800℃,估算此時(shí)產(chǎn)生的氣體壓強(qiáng)約為多少帕.
　　解析 （1） C ＋ H2OCO ＋ H2
　　（2）一氧化碳（CO）奪去人體血液里的血紅蛋白中的氧,從而使人體組織處于缺氧狀態(tài)而中毒.
　?。?）我們知道,在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下,空氣的密度為ρ=1.29㎏/m3,則廚房?jī)?nèi)空氣的質(zhì)量m=ρV=1.29×25㎏=32.25㎏=3.225×104g.設(shè)爆炸時(shí)煤氣已泄漏了t1h,此時(shí),廚房?jī)?nèi)含有的煤氣質(zhì)量m1=at1=6.0×t1×60g,由題意可知：m1=ηm,即6.0×t1×60=6％×3.225×104,所以t1=5.375h≈5.4h.
　?。?）將廚房?jī)?nèi)的空氣與煤氣的混合氣體近似當(dāng)作理想氣體,注意其質(zhì)量一定、體積不變.
　　在常溫下：p1=p0=1×105Pa,T1=300K,
　　煤氣爆炸時(shí)：p2=? T2=(1800＋273)K=2073K
　　根據(jù)查理定律p1/T1=p2/T2可得：
　　p2=（T2/T1）p1=（2073/300）×1×105Pa=7×105Pa