近年来，媒体上有关于煤矿塌陷事故报道时有发生，究其原因常常是由于发生瓦斯爆炸。那么，什么是瓦斯？它为什么会发生爆炸？ 瓦斯是远古植物在堆积成煤的初期，纤维素和有机质经厌氧菌的作用分解而成。在高温、高压的环境中，在成煤的同时，由于物理和化学作用，继续生成。瓦斯是无色、无味、无臭的气体，但有时可以闻到类似苹果的香味，这是由于芳香族的碳氢气体和瓦斯同时涌出。瓦斯对空气的相对密度为0.554，在标准状态下瓦斯的密度为0.716kg/m，瓦斯的渗透能力是空气的1.6倍，难溶于水，不助燃也不能维持呼吸，达到一定浓度时，能使人因缺氧而窒息，并能发生燃烧或爆炸。
中国煤矿术语中的瓦斯是从英语gas译音转化而来，往往单指CH（甲烷，也称沼气）。地下开采时，瓦斯由煤层或岩层内涌出，污染矿内空气。每吨煤、岩含有的瓦斯量称煤、岩的瓦斯含量，主要决定于煤的变质程度、煤层赋存条件、围岩性质、地质构造和水文地质等因素。一般情况下，同一煤层的瓦斯含量随深度而递增。
瓦斯爆炸即为CH燃烧，化学方程式为CH+2OCO+2HO。
瓦斯爆炸的条件有以下三个。
1.瓦斯浓度
瓦斯爆炸有一定的浓度范围，我们把在空气中瓦斯遇火后能引起爆炸的浓度范围称为瓦斯爆炸界限。瓦斯爆炸界限为5%―16%，当瓦斯浓度低于5%时，遇火不爆炸，但能在火焰外围形成燃烧层；当瓦斯浓度为9.5%时，其爆炸威力最大（氧和瓦斯完全反应）；瓦斯浓度在16%以上时，失去其爆炸性，但在空气中遇火仍会燃烧。
瓦斯爆炸界限并不是固定不变的，它还受温度，压力，以及煤尘、其它可燃性气体、惰性气体的混入等因素的影响。
2.引火温度
瓦斯的引火温度，即点燃瓦斯的最低温度。一般认为，瓦斯的引火温度为650℃―750℃。但因受瓦斯的浓度、火源的性质和混合气体的压力等因素影响而变化。当瓦斯含量在7%―8%时，最易引燃；当混合气体的压力增高时，引燃温度降低；在引火温度相同时，火源面积越大、点火时间越长，越易引燃瓦斯。
高温火源的存在，是引起瓦斯爆炸的必要条件之一。井下抽烟、电气火花、违章放炮、煤炭自燃、明火作业等都易引起瓦斯爆炸。所以，在有瓦斯的矿井中作业，必须严格遵照《煤矿安全规程》的有关规定。
3.氧的浓度
实践证明，当空气中的氧气浓度降低时，瓦斯爆炸界限随之缩小，当氧气浓度减少到12%以下时，瓦斯混合气体即失去爆炸性。这一性质对井下密闭的火区有很大影响，在密闭的火区内往往积存大量瓦斯，且有火源存在，但因氧的浓度低，并不会发生爆炸。如果有新鲜空气进入，氧气浓度达到12%以上，就可能发生爆炸。因此，对火区应严加管理，在启封火区时更应格外慎重，必须在火熄灭后才能启封。
【例题】瓦斯（gas），是一般民众对气体燃料的通称，可分为液化石油气与天然气、煤气三大类。随着石油资源的日趋紧张，天然气资源的开发利用受到越来越多的关注。以天然气为原料经由合成气（CO、H2）制化学品是目前天然气转化利用的主导技术路线，主要工艺有以下几种：
（1）甲烷的部分氧化。CH（g）+O（g）=CO（g）+2H（g），△H=-35.6kJ/mol。该反应是反应（填“自发”、“非自发”或“一定条件下自发”）。有研究认为甲烷部分氧化的机理为：
①CH（g）+2O（g）=CO（g）+2HO（g），△H=-890.3kJ/mol
②CH（g）+CO（g）=2CO（g）+2H（g），△H=247.3kJ/mol
③CH（g）+HO（g）=CO（g）+3H（g），△H
反应③的△H=。
（2）甲烷水蒸汽催化重整。如图，反应时热氦气从下部流入提供能量。由甲烷和水蒸汽组成的混合气从催化管的上部流入，发生吸热反应，混合气从下端出来后再向上进入中心管，其目的是 。根据下表数据计算甲烷的转化率为 。
（3）甲烷二氧化碳催化重整。高温下，该反应速率明显降低的原因可能是。
（4）甲烷的部分氧化与重整耦合。以天然气为燃料的发电尾气（主要含CO、HO、O和N）与甲烷可直接用于制合成气，下列说法错误的是 。（填字母序号）
A．直接利用烟气中的CO，可以大规模地减少CO的排放量
B．烟气的出口温度较高，可以显著地节约能量
C．使用恰当的催化剂可以增大甲烷的转化率
D．由于反应体系中包含甲烷燃烧，可实现部分热量自供，降低成本
【解析】（1）该反应中气体的物质的量反应后增加，是一个熵增的反应。由第一个反应得：
④2CH（g）+O（g）=2CO（g）+4H（g） ΔH=-71.2kJ・mol由（①+②）/2得：⑤
CH（g）+O（g）=CO（g）+HO（g）+H（g） ΔH=（ΔH+ΔH）/2=-321.5kJ・mol
由④-⑤得：CH（g）+HO（g）=CO（g）+3H（g） ΔH=+250.3kJ・mol
（2）甲烷的转化率为：×100%=55%。
（3）催化剂有最佳的活性温度，高温时，催化剂可能失去活性，甲烷会分解产生炭黑，这些因素都可能导致反应速率下降。
（4）使用催化剂只能改变化学反应的速率，不能改变反应的转化率。
答案：
（1）自发；+250.3kJ/mol
（2）加热催化管中温度较低的混合气，充分利用能量；55%
（3）催化剂失去活性或甲烷在高温条件下分解产生炭黑影响该反应速率
（4）C
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