Хімія. Повторне видання. 9 клас. Ярошенко

§ 29. Горіння вуглеводнів

Опанувавши матеріал параграфа, ви зможете:

• характеризувати горіння органічних речовин на прикладі вивчених вуглеводнів;
• складати рівняння реакцій горіння метану та його гомологів, етену й етину;
• проводити обчислення за рівняннями реакцій горіння вуглеводнів.

ГОРІННЯ. Як вам відомо, так називають складний фізико-хімічний процес, основу якого становить швидка окисно-відновна реакція, що супроводжується інтенсивним виділенням у навколишнє середовище теплової й світлової енергії.

Поширеними є реакції горіння багатьох неорганічних й органічних речовин за участю кисню. Хоча горіння деяких речовин відбувається і в галогенах, парах сірки тощо.

ГОРІННЯ ВУГЛЕВОДНІВ. Усі вуглевод ні, незалежно від їхнього агрегатного стану, горять. Розрізняють повне й неповне горіння речовин, зокрема й вуглеводнів.

Якщо вдома ви користуєтеся газовими плитами із централізованим поданням палива, то одну з реакцій горіння вуглеводнів ви багато разів проводили самі, оскільки природний газ містить понад 80 % метану.

СН₄ + 2О₂ → СО₂ + 2Н₂О; ΔН = -890,5 кДж

Подібним чином взаємодіють з киснем й інші гомологи метану.

2С₄Н₁₀ + 13О₂ → 8СО₂ + 10Н₂О

У хімічних рівняннях за участю органічних речовин між лівою і правою частинами прийнято ставити замість знака «=» стрілку «→», напрямлену в бік продуктів реакції. Це роблять для того, щоб уникнути плутанини з подвійним зв’язком.

Етен та етин, подібно до алканів, горять з утворенням вуглекислого газу й води.

Попрацюйте групами

1. Складіть рівняння реакцій горіння етену й етину.

2. За рівняннями, складеними в попередньому завданні, визначте, на спалювання якого з вуглеводнів — етену чи етину (кількість речовини 1 моль) — витрачається більше кисню.

З’ясуємо дослідним шляхом, що продуктами горіння гомологів метану є насправді вода й вуглекислий газ.

Демонстраційний дослід. На підставці розмістимо склянку з вапняною водою та свічку, виготовлену з парафіну — суміші твердих насичених вуглеводнів, до складу молекул яких входить від 18 до 40 атомів Карбону. Запалимо свічку й відразу ж накриємо її скляним ковпаком (можна скористатися 2-3-літровою скляною банкою), який щільно прилягає до підставки. Після того як весь кисень, що був під ковпаком чи в банці, витратиться, свічка згасне. За час проведення досліду вапняна вода помутніє, що є доказом наявності серед продуктів реакції вуглекислого газу, а на стінках скляного ковпака з’являться краплі води (мал. 34).

Мал. 34. Горіння парафіну

Горіння — це екзотермічна реакція, що є спільною властивістю всіх вуглеводнів. Вуглекислий газ і вода — продукти повного окиснення вуглеводнів.

Горіння вуглеводнів може бути контрольованим або неконтрольованим. Неконтрольоване згорання вуглеводнів часто супроводжуєтеся вибухом, який є окремим випадком горіння, що протікає миттєво з короткочасним виділенням значної кількості теплоти та світла. Це в будь-якому разі небезпечно. Контрольоване згорання сумішей вуглеводнів (наприклад, бензину, природного газу) використовують у двигунах внутрішнього згорання автомобілів, тракторів, мотоциклів та іншої техніки.

Серед вуглеводнів розрізняють легкозаймисті й горючі. До легкозаймистих належить бензин — суміш рідких вуглеводнів із вмістом атомів Карбону в молекулах від 5 до 11 атомів. До горючих вуглеводнів належить мазут із вмістом атомів Карбону в молекулах понад 20 атомів.

Бензин, гас і багато інших вуглеводнів, що горять, неможливо загасити водою. Ці речовини з водою не змішуються й мають доволі високі температури горіння. При використанні легкозаймистих вуглеводнів важливо дотримуватися правил поводження з ними й бути дуже обережними.

РОЗРАХУНКИ ЗА РІВНЯННЯМИ РЕАКЦІЙ ГОРІННЯ ВУГЛЕВОДНІВ. За цими рівняннями можна проводити добре відомі вам з 8 класу обчислення маси, об’єму, кількості речовини.

Оскільки горіння вуглеводнів належать до екзотермічних реакцій, то обчислення можна здійснювати й за термохімічними рівняннями.

Попрацюйте групами

Розв’яжіть задачі за рівняннями реакцій горіння вуглеводнів.

Задача 1. Який об’єм кисню необхідний для повного спалювання пропану об’ємом 44,8 л (н. у.)?

Задача 2. Яка маса октану згорає з утворенням води кількістю речовини 36 моль?

Задача 3. Який об’єм вуглекислого газу утвориться внаслідок спалювання порції етину, що містить 9,03 • 10²³ молекул цієї речовини?

ГОРІННЯ ВУГЛЕВОДНІВ ТА ЕКОЛОГІЯ. Спалювання вуглеводнів є негативним екологічним чинником з декількох причин. По-перше, на спалювання вуглеводнів (у двигунах машин, тракторів, літаків, у побуті тощо) витрачається багато кисню. На фоні скорочення лісових масивів з’являється ризик розвитку в майбутньому нестачі кисню на Землі.

По-друге, під час горіння завжди утворюються побічні речовини — продукти неповного окиснення — серед яких чимало шкідливих для організмів речовин.

По-третє, при горінні досить часто з’являється дим. Його компоненти подразнюють слизові оболонки носа й ротової порожнини, а наявний у ньому чадний газ блокує здатність червоних кров’яних тілець транспортувати кисень.

Стисло про основне

• Горіння вуглеводнів — це екзотермічні реакції, що супроводжуються виділенням у довкілля теплової та світлової енергії.

• Продуктами повного окиснення вуглеводнів є вуглекислий газ і вода.

• Горіння вуглеводнів є цінним джерелом теплової енергії, проте супроводжується виділенням речовин, що негативно впливають на здоров’я людини і стан довкілля.

Знаємо, розуміємо

1. Розкажіть правила поводження з легкозаймистими вуглеводнями.

2. Що є продуктами повного окиснення вуглеводнів?

3. До якого типу хімічних реакцій за тепловим ефектом належать реакції горіння вуглеводнів?

4. Висловте своє судження про реакції горіння вуглеводнів.

Застосовуємо

115. Чи вистачить 11,5 л кисню для повного горіння етину об’ємом 5,6 л (н. у)?

116. Який об’єм етену необхідно спалити (н. у.), щоб утвореного вуглекислого газу вистачило для осадження катіонів Кальцію з кальцій гідроксиду масою 14,8 г?

117. Розташуйте вуглеводні за ЗБІЛЬШЕННЯМ об’єму кисню, необхідного для згорання порції кожної речовини об’ємом 44,8 л (н. у.).

• А метан
• Б етен
• В бутан
• Г етин

Працюємо з медійними джерелами

Виконайте навчальний проект на тему «Альтернативні джерела енергії». Доберіть інформацію про те, як можна зменшити екологічні проблеми, спричинені спалюванням вуглеводнів у великій кількості. Постарайтеся створити свій авторський проект. В історії науки відомо багато випадків, коли нереальні, на перший погляд, або навіть фантастичні пропозиції із часом ставали геніальними відкриттями.