在日常生活中,同学们会遇到一些安全问题,如果我们具有强烈的安全意识、必要的安全常识,且能运用所学的基础知识解决一些与之有关的问题,就可以避免一些安全事故的发生.举例分析说明如下：

　　一、燃放烟花爆竹

　　例12000年除夕之夜,在北京市丰台区一个禁止燃放烟花爆竹地区,发生了一起因燃放鞭炮而引起的事故.事情是这样的：几个小孩将点燃的鞭炮塞进化粪池中,引起化粪池内的沼气爆炸,并将铁制井盖炸碎炸飞,其中一块铁块正好击中一个女孩,该女孩不幸身亡.请根据上述材料,回答下列问题.

　　（1）沼气的主要成分是____________,它在空气里的爆炸极限是含该气体5％～15％（体积分数）.1g该气体完全燃烧生成液态水时放热Q1=55.626kJ,则该气体燃烧的热化学方程式为______________________.

　　（2）若化粪池竖井是一个直径为d=0.7m、高h=3m的圆柱体,其中的气体含沼气5％.化粪池井盖质量M=20㎏,平均炸成10块,求铁块飞出的速度?（假设化粪池中气体处于标准状态）

　　解析（1）沼气的主要成分为甲烷（CH4）；因为1gCH4完全燃烧生成液态水时放热Q1=55.626kJ,所以1molCH4完全燃烧生成液态水时放热（12＋1×4）Q1=16×55.626kJ=890kJ,于是,气体燃烧的热化学方程式为

　　CH4（g）＋2O2（g）CO2（g）＋2H2O＋890kJ

　　（2）设化粪池竖井的体积为V1,沼气的体积为V2,则

　　V1=π(d/2)2h=3.14×（0.7/2）2×3m3=1.154m3=1154L,V2=5％V1=5％×1154L=57.7L,

　　沼气的物质的量n=V2/V0=57.7/22.4mol=2.58mol(式中V0为沼气的摩尔体积)

　　甲烷完全燃烧放出的总能量为E=n×890kJ=2.58×890kJ=2296.2kJ≈2.30×106J,每块铁块的动能为E1=E/10=2.30×105J.设m、v分别为每块铁块的质量和飞出时的速度,则m=M/10=20/10㎏=2㎏,

　　由得

　　.

　　二、使用液化石油气

　　例2液化石油气已普遍进入现代家庭的厨房中,其主要成分是烷烃和烯烃的混合物,现将各成分在1个标准大气压下的沸点列表如表1所示：表1

　　名称

　　甲烷

　　乙烷

　　丙烷

　　丁烷

　　戊烷

　　乙烯

　　丙烯

　　丁烯

　　戊烯

　　沸点℃

　　－161.7

　　－88.6

　　－42.2

　　－0.5

　　36.1

　　－102.4

　　－47.7

　　－6.5

　　30.1

　　请回答：

　　（1）有人发现液化石油气用完后,残留在钢瓶内的液体能溶解油脂,于是,就将其倒出来做洗涤剂,去洗涤物体上的油渍,这种废物利用的做法可取吗?

　　充装介质

　　最大充装量

　　实测容积

　　气密试验压力

　　液化石油气

　　15㎏

　　35.5L

　　2.1MPa

　　（2）有人为了充分利用瓶内残留的液体,就用火表2

　　去烤钢瓶,在此钢瓶上标有如表2所示的铭牌.

　　若残留在瓶内的液体质量m=0.75㎏,在关闭阀门的条件下,请估算在标准状态下瓶内气温升至多少摄氏度时会出现险情.〔已知1个标准大气压p0=1.013×105Pa,每摩尔气体的压强与体积的乘积跟它的热力学温度之比值R=pV/T=8.31J/(mol·K)〕

　　解析（1）由表1可知,在常温下,随着瓶内压强的降低,沸点低的液体首先汽化,所以,残液是沸点高于常温的液体.瓶内残液主要是沸点相对较高的戊烷（36.1℃）和戊烯（30.1℃）,这两种有机物在空气中较易挥发成气体,当这些气体在室内达到一定比例后,如遇明火,就会引发火灾,所以,用液化石油气的残液作为清洗剂的做法是不可取的.

　　（2）液化石油气虽然“用完”,但是,在常温（取300K）下,瓶内仍有以丁烷和丁烯为主的残气（二者在1个标准大气压下较迟汽化）,根据克拉珀龙方程可求其物质的量n1=(p0V)/（T1R）=（1.013×105×35.5×10-3）/（300×8.31）mol=1.44mol.

　　在残液中,戊烷C5H12的摩尔质量μ1=（12×5＋1×12）g/mol=72g/mol,戊烯C5H10的摩尔质量μ2=(12×5＋1×12)g/mol=70g/mol.二者混合时的平均摩尔质量μ=（μ1＋μ2）/2=（72＋70）/2g/mol=71g/mol,于是,残液的物质的量n2=m/μ=(750/71)mol=10.56mol.

　　在高温下,残液完全汽化,瓶内气体的物质的量n=n1＋n2=(1.44＋10.56)mol=12mol

　　取瓶内汽化的残液为研究对象,并将其视为理想气体,注意其质量一定.

　　在标准状态下,p1=p0=1.013×105Pa,V1=nV0=12×22.4L,T1=T0=273K；

　　由表2提供的数据可知

　　出现险情时,p2=2.1Mpa=2.1×106Pa,V2=35.5L,T2=?

　　根据理想气体状态方程可得：

　　则t2=T2－273=(747－273)℃=474℃,即瓶内气温升至474℃时会出现险情.

　　说明求T2时也可用克拉珀龙方程求解,请读者自己分析.

　　三、使用管道煤气

　　例3城市的管道煤气是由水煤气和焦炉煤气混合而成的.某住宅四楼一居民家的厨房发生了管道煤气泄漏爆炸事故,急救人员迅速赶到现场,护送伤员及煤气中毒者去医院抢救.

　　（1）写出生产水煤气的化学反应方程式.

　　（2）简要说明管道煤气使人中毒的主要原因.

　　（3）调查人员发现该住户的煤气漏气点泄漏速度为a=6.0g/min,而从调查中发现煤气是在达到室内空气质量的η=6％时爆炸的,问爆炸时煤气已泄漏了约几个小时?（假定厨房内空气体积为V=25m3.）

　　（4）爆炸时厨房温度可迅速升高到t=1800℃,估算此时产生的气体压强约为多少帕.

　　解析（1）C＋H2OCO＋H2

　　（2）一氧化碳（CO）夺去人体血液里的血红蛋白中的氧,从而使人体组织处于缺氧状态而中毒.