Хімія. 9 клас. Березан

§ 27. Горіння вуглеводнів

Ознайомившись із матеріалом параграфа, ви:

• дізнаєтесь про горіння насичених і ненасичених вуглеводнів;
• з'ясуєте, як затісувати рівняння реакцій і термохімічні рівняння;
• зрозумієте, чому під час горіння різних вуглеводнів виділяється різна кількість теплоти.

Метан, етин і етен є горючими речовинами; горять на повітрі (як і більшість органічних речовин).

Горіння метану та його гомологів

Метан на повітрі горить блакитним полум'ям. Усі гомологи метану внаслідок підпалювання також горять з утворенням вуглекислого газу та водяної пари.

Порівнюючи забарвлення полум'я під час згоряння різних насичених вуглеводнів, виявили певну закономірність: зі зростанням відносної молекулярної маси вуглеводню полум'я яскравішає.

Рис. 27.1. Горіння природного газу

Рис. 27.2. Горіння парафінової свічки

Кожен з вас бачив горіння парафінової свічки. Парафін — це суміш твердих вуглеводнів. Кількість атомів Карбону в їх молекулах становить від 18 до 35.

Парафінова свічка горить яскраво-жовтим полум'ям. Це зумовлено світінням розжарених частинок сажі, які утворюються в результаті термічного розкладу вуглеводнів.

Якщо в середовищі, де згоряє метан (природний газ), кисню недостатньо, то частина атомів Карбону вивільняється у вигляді сажі (С) або окиснюється лише до чадного газу CO. Під час горіння виділяється велика кількість теплоти. Реакцію горіння метану можна подати термохімічним рівнянням:

СН₄(г) + 2О₂(г) → СО₂(г) + 2Н₂О(г); ΔΗ = -890,3 кДж

Ще більше енергії виділяється під час спалювання етану:

2С₂Н₆(г) + 7О₂(г) → 4СО₂(г) + 6Н₂О(г); ΔΗ = -3120 кДж

Пропан або суміш пропану й бутану використовують для отримання скрапленого газу, яким заповнюють газові балони автомобілів і балони для побутових газових плит.

Рис. 27.3. Побутові газові балони

Гомологи метану з кількістю атомів Карбону в молекулах від 5 до 16 за нормальних умов є рідинами і входять до складу бензину та гасу.

Горіння етену й етину

Етен (етилен), так само як і насичені вуглеводні, горить на повітрі з утворенням карбон(ІV) оксиду й води. На повітрі горить яскравим сліпучим полум’ям. Термохімічне рівняння реакції показує, що процес горіння є екзотермічним:

С₂Н₄(г) + 3О₂(г) → 2СО₂(г) + 2Н₂О(г); ΔΗ = -1411,3 кДж

Етин (ацетилен) на повітрі горить яскравим кіптявим полум’ям. Кіптявість полум’я зумовлена утворенням сажі.

Обчислимо масову частку Карбону в ацетилені:

Оскільки масова частка Карбону в ацетилені дуже висока, то під час його горіння значна частина атомів Карбону не встигає повністю окиснитись до вуглекислого газу і виділяється у вигляді сажі (кіптяви):

Рис. 27.4. Різання металу з використанням ацетиленового пальника

У чистому кисні ацетилен горить сліпучо-яскравим полум’ям з виділенням величезної кількості теплоти:

2С₂Н₂(г) + 5О₂(г) → 4СО₂(г) + 2Н₂О(г); ΔΗ = -2610 кДж

Температура в полум'ї горіння ацетилену сягає майже 3000 °С. Це дає змогу використовувати його для зварювання і різання металів.

Підсумки

• 1. Насичені й ненасичені вуглеводні належать до горючих речовин.
• 2. Продуктами горіння вуглеводнів за умов достатньої кількості кисню є карбон(IV) оксид і вода.
• 3. Усі реакції горіння є екзотермічними реакціями.
• 4. Реакції горіння мають важливе практичне значення. Чималу частину вуглеводнів використовують як паливо саме завдяки реакції горіння.

Контрольні запитання

• 1. Які хімічні речовини є продуктами горіння вуглеводнів?
• 2. Порівняйте характер полум'я під час горіння метану, етену й етину.
• 3. Чим зумовлена поява кіптяви (сажі) під час горіння вуглеводнів?
• 4. Наведіть приклад рівняння реакції горіння вуглеводню з утворенням сажі.
• 5. Порівняйте реакції горіння ацетилену в чистому кисні й на повітрі. Яка з цих реакцій має практичне застосування?
• 6. Порівняйте теплові ефекти реакцій горіння метану, етену й етину. Яка з цих реакцій дає найбільший тепловий ефект?

Вправи та задачі

1. Обчисліть масові частки Карбону в молекулах пропану й бутану.

2. Який об'єм кисню (н. у.) прореагував з ацетиленом, якщо утворилось 0,75 моль вуглекислого газу?

3. Напишіть рівняння реакцій, які відбуваються під час згоряння: а) пропану; б) бутану; в) пентану; г) гептану.

4. Яка кількість речовини води утворюється в результаті згоряння 7,2 г пентану?

5. Обчисліть кількість речовини кисню, яку необхідно використати для спалювання 336 л суміші етану й етину, якщо об'ємна частка етану в ній становить 50 %.

6. Який об'єм кисню (н. у.) необхідний для спалювання 104 г суміші ацетилену й азоту, якщо масова частка вуглеводню в ній становить 25 %?

7. Обчисліть масові частки Карбону й Гідрогену в молекулі пентану.

8*. Обчисліть об'єм повітря, необхідний для спалювання 100 кг суміші азоту, етану і пропану. Масові частки компонентів суміші становлять відповідно 30, 50 і 20 %. Об'ємна частка кисню в повітрі становить 21%.