【閱前提示】本篇出自『數(shù)理化自學(xué)叢書6677版』，此版叢書是“數(shù)理化自學(xué)叢書編委會”于1963-1966年陸續(xù)出版，并于1977年正式再版的基礎(chǔ)自學(xué)教材，本系列叢書共包含17本，層次大致相當(dāng)于如今的初高中水平，其最大特點就是可用于“自學(xué)”。當(dāng)然由于本書是大半個世紀(jì)前的教材，很多概念已經(jīng)與如今迥異，因此不建議零基礎(chǔ)學(xué)生直接拿來自學(xué)。不過這套叢書卻很適合像我這樣已接受過基礎(chǔ)教育但卻很不扎實的學(xué)酥重新自修以查漏補(bǔ)缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我寫的注解。

【山話嵓語】『數(shù)理化自學(xué)叢書』其實還有新版，即80年代的改開版，改開版內(nèi)容較新而且還又增添了25本大學(xué)基礎(chǔ)自學(xué)內(nèi)容，直接搞出了一套從初中到大學(xué)的一條龍數(shù)理化自學(xué)教材大系列。不過我依然選擇6677版，首先是因為6677版保留了很多古早知識，讓我終于搞明白了和老工程師交流時遇到的奇特專業(yè)術(shù)語和計算模式的來由。另外就是6677版的版權(quán)風(fēng)險極小，即使出版社再版也只會再版80年代改開版。我認(rèn)為6677版不失為一套不錯的自學(xué)教材，不該被埋沒在故紙堆中，是故才打算利用業(yè)余時間，將『數(shù)理化自學(xué)叢書6677版』上傳成文字版。??

第三章、碳和碳的簡單化合物?

§3-2木材干餾

【01】我們已經(jīng)知道，木材和煤在隔絕空氣下強(qiáng)熱，可以分別制得木炭和焦炭。這個過程，叫做干餾。

【02】在實驗室里，我們可以用圖3-2的裝置，來做木材干餾的實驗。

【03】在硬質(zhì)試管的底部放進(jìn)一些木條，把試管橫著固定在鐵架臺上，試管口稍稍向下傾斜。用酒精燈在試管底部加熱，試管里的木條開始分解，先變黃，然后逐漸變黑，成為木炭。同時在靠近試管塞的地方，積聚著一些液體，這液體分成兩層，下層是焦黑色的油狀液體，稱為木焦油，上層是比較澄清象水一樣的液體稱為木醋酸，其中含有醋酸、木精和水等物質(zhì)。在試管口的尖嘴玻管口處，有可燃性的氣體放出，稱做木氣，用火柴點燃，可以在尖口處燃燒。

【醋酸是我們食用醋里的一種成分，食用醋帶有酸味，就是由于醋酸產(chǎn)生的。木精又叫做甲醇，和普通用的酒精屬于同一類的物質(zhì)。醋酸和木精都是有機(jī)化合物，將在第四冊里詳細(xì)講到?！?/p>

【04】木材干餾的產(chǎn)物，可以列表如下：

【05】我國農(nóng)村里廣泛地利用炭窯來干餾木柴。把木柴堆砌在泥砌的炭窯里，先把炭窯底部的部分木柴引火燃燒，經(jīng)過一些時間后，把炭窯底部通空氣的小洞用泥土閉塞，這樣炭窯里的空氣不足，木柴不能充分燃燒，而開始時一部分木柴燃燒所放出的熱，使其余木柴分解，發(fā)生干餾的作用。利用炭窯干餾木柴，它的氣體產(chǎn)物和液體產(chǎn)物都從炭窯中心的煙道逸出，散失在空氣中，只有固體產(chǎn)物一木炭，留存在炭窯里。因此，這種方法從資源的充分利用來說，是不經(jīng)濟(jì)的。但是這個方法簡便易行，可以在農(nóng)村里作為一種副業(yè)生產(chǎn)。

【06】煤干餾后也可得到固體產(chǎn)物（焦炭）、液體產(chǎn)物(“粗氨水”和煤焦油)和氣體產(chǎn)物（煤氣）。關(guān)于煤的干餾，將在第四冊里詳細(xì)討論。

山箋||? 化石能源與新能源

（1）化石燃料

?【山】化石燃料（煤石油天然氣）是由古生物遺骸經(jīng)復(fù)雜地質(zhì)變化后形成，故不可再生。由于地球上的生物多為碳基生命，因此化石燃料主要含有碳元素。其中：

?【山】①煤是由古植物形成，其為混合物，除碳外還含有氫、氮、硫、氧等元素以及無機(jī)礦物質(zhì)。（煤中的硫在燃燒時會產(chǎn)生二氧化硫污染空氣，甚至形成酸雨，因此目前一直在推廣脫硫煤）?

?【山】②石油天然氣由古動植物形成，主要含有碳?xì)鋬煞N元素，剛開采出來的石油叫做原油，是一種黏稠液體。

?（2）煤的干餾

?【山】當(dāng)燃?xì)夂兔喝紵幕鹧媸屈S色和橙色時，說明燃燒不充分，一些碳顆粒沒有充分燃燒，因此鍋底發(fā)黑，甚至?xí)幸谎趸籍a(chǎn)生。而充分燃燒除了需要充足的空氣外還需要與空氣有充分的接觸面（蜂窩煤就是這一原理）。但個人直接燒煤，即使用蜂窩煤并做好通風(fēng)，也無法做到充分燃燒，對煤的利用率太低，因此為了提高利用率，會將煤制成利用率更高的燃料。

?【山】①焦化：將煤隔絕空氣加強(qiáng)熱（干餾），會使其分解成許多物質(zhì)，如焦炭（冶金工業(yè)重要原料）、煤焦油（化工原料）、粗氨水（化肥）、煤氣（燃料）等，其中煤氣主要成分是氫氣、甲烷、一氧化碳等。

?【山】②氣化：煤在氧氣不充足時進(jìn)行不充分燃燒，生成一氧化碳、氫氣、甲烷等作為氣態(tài)燃料以及化工原料。

?【山】③液化：高溫高壓下，在催化劑等作用下，使煤裂解并加氫生成汽油、煤油、柴油等液體燃料。

?（3）石油與天然氣

?【山】石油加熱煉制后，利用石油中各成分沸點不同的特點，分離出液化石油氣、溶劑油、汽油、煤油、柴油、潤滑油、石蠟、瀝青等各種物質(zhì)。?

?【山】有石油的地方一般有天然氣存在，天然氣主要有碳和氫組成碳?xì)錃鈶B(tài)化合物，其主要成分是甲烷。甲烷燃燒時產(chǎn)生藍(lán)色火焰，生成水和二氧化碳。

?（4）沼氣與新能源

?【山】在天然池沼底部會產(chǎn)生可燃性氣體，因此命名為沼氣，其主要成分是甲烷。人類將秸稈、雜草、人畜糞便等廢棄物放入密閉的沼氣池，模擬自然沼氣形成的條件可以生產(chǎn)甲烷。?

?【山】燃燒是可燃物與氧氣發(fā)生的發(fā)光放熱的劇烈氧化反應(yīng)，是化學(xué)能主要轉(zhuǎn)換為熱能的過程。但產(chǎn)生熱能并不一定需要燃燒（生石灰遇水放熱生成熟石灰）。并且燃燒中產(chǎn)生的光等現(xiàn)象其實是將部分可轉(zhuǎn)換成熱能的化學(xué)能給浪費掉了。

?【山】再加上傳統(tǒng)化石燃料的不可再生性以及污染性，因此現(xiàn)在人們開始重點研究綠色能源與新能源。綠色能源包括太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮?、潮汐能、生物質(zhì)能、核能……而新能源的運用既可以延緩能源危機(jī)，還能減少對環(huán)境的污染。

習(xí)題3-2

1、干餾和蒸餾有什么不同？

【山答】干餾是針對固體，且是化學(xué)變化。蒸餾是針對液體，且是物理變化。

2、木柴干餾和木柴燃燒有什么不同？

【山答】木柴燃燒時，不限制空氣，可以充分燃燒，因此會直接燒到只余不能燃燒的灰燼為止。而木柴干餾是限制空氣，當(dāng)木柴受熱分解產(chǎn)生木炭以及其他各種物質(zhì)時，雖然木炭等依然是可燃物，但沒有充足的空氣，不能再充分燃燒，因此可以余下作為不同于木柴的燃料。

3、木材干餾后可得哪些產(chǎn)物？

【山答】木炭、木氣、木焦油、木醋酸（醋酸、木精、水）。

4、木炭燃燒時和木柴燃燒時在現(xiàn)象上有什么不同？

【山答】木柴燃燒時，有火焰，有嗆人的煙氣；但木炭燃燒時沒有火焰，沒有嗆人的煙氣。

山話嵓語

? ? ? ? 如果我記憶沒錯，關(guān)于木柴干餾在如今的教材中只是簡單的一句帶過，原因可能是如今木柴作為主要燃料的時代已經(jīng)過去，在如今現(xiàn)實中應(yīng)用已不廣。但我看了這一節(jié)，還是認(rèn)為當(dāng)今教材應(yīng)該考慮重新編入這一節(jié)內(nèi)容。因為這一節(jié)很有啟發(fā)性。

? ? ? ? 例如，我是今天才注意到木炭燒火是沒有火焰的，雖然我不知已經(jīng)吃過幾次炭燒烤了（當(dāng)然如今大都是電或煤氣燒烤，不過以前還是吃過炭燒烤的）。然后，我思考了一番，發(fā)現(xiàn)我竟然無法說出原因，只得上網(wǎng)查資料，直到讀到一篇科普文《木炭和木柴，火焰到底pick誰？》（科普中國網(wǎng)）才搞明白其中關(guān)鍵，順帶著還進(jìn)一步深化了對木柴燃燒的理解，感覺頗有收獲。最重要的是，我現(xiàn)在開始對有機(jī)物部分的煤干餾產(chǎn)生了一定興趣（中學(xué)學(xué)過煤干餾，但此時已快忘完了）。

? ? ? ? 所以我感覺這一節(jié)，雖然已與時代脫節(jié)，但依然具有啟發(fā)性，很具有學(xué)習(xí)的必要。