Укажите сумму коэффициентов уравнения сжигания термита

ТЕПЛОТА ГОРЕНИЯ ПИРОТЕХНИЧЕСКИХ СОСТАВОВ

Вычисление теплоты горения составов производят на основании закона Гесса, который может быть сформулирован так: количество тепла, выделяющееся при химической реакции, зависит от начального и конечного состояния системы и не зависит от пути протекания реакции.

Из закона Гесса следует, что теплота образования из элементов продуктов горения пиротехнического состава, равна сумме теплот образования компонентов состава, к которой следует добавить количество тепла, выделяющегося при горении состава. Следовательно, теплота реакции горения определяется как разность между теплотой образования продуктов горения и теплотой образования компонентов состава.

где QГ.С. — теплота горения состава

QП.Г. — теплота образования продуктов горения состава

QК.С. — теплота образования компонентов состава

Величины теплот образования продуктов реакции находят в термохимических таблицах справочников Брицке Э.В., Капустинского А.Ф. Карапетьянц М.Х. и Карапетьянц М.Л. и других.

Пример: рассчитать теплоту горения смеси:

Теплота образования продуктов горения:

Теплота образования компонентов QК.С.= Ba(NO3)2 =237 ккал:

QК.С. ОБЩЕЕ = 237ккал • 3 = 711ккал

Теплота горения состава:

QГ.С. = 2399ккал – 711ккал = 1688ккал

Сумма по массе Ba(NO3)2 и алюминия, вычисленная по молекулярному весу:

М = 261,4 • 3 + 27 • 10 = 1054г

Теплота горения состава:

q = 1688 / 1054 = 1,601ккал/г

Приведенный метод расчета не дает представления о расходе части тепла на разложение окислителя внутри горящего состава.

Существует иной метод расчета теплоты горения, дающий представление о расходе тепла внутри горящего состава. Рассмотрим этот метод на примере смеси Ba(NO3)2 + Mg. Стехиометрический расчет дает соотношение компонентов смеси 68% Ba(NO3) и 32% Mg. Пользуясь таблицей 3, находим, что 0,32г. магния выделяют при горении 0,32 • 5,9 = 1,88ккал тепла. Из таблицы теплоты образования окислов находим, что на разложение 261г Ba(NO3)2 требуется 104ккал. Вычисляем, что на разложение 0,68 Ba(NO3)2 необходимо затратить 0,27ккал. Сопоставляя данные, получаем теплоту горения смеси q = 1,88 – 0,27 = 1,61ккал/г

В приведенном случае на разложение окислителя затрачивается 0,27 • 100 / 1,88 = 14% от теплоты горения магния. Используя такой метод расчета теплоты горения железоалюминиевого термита состава 75% Fe2O3 и 25% Al, находим, что тепловой баланс его q = 1,82 – 0,86 = 0,96ккал/г, то есть в данном случае на разложение окислителя расходуется уже 47% теплоты горения алюминия. Отсюда можно сделать вывод, подтверждающийся опытными данными, что теплота горения такого состава сравнительно мала, так как около половины тепла горения горючего расходуется на разложение окислителя.

В ниже приведенной таблице 8 приведены данные о теплоте горения некоторых пиротехнических составов составленных в стехиометрических отношениях.

Таблица 8

РецептТеплота горения [ккал/г]Назначение состава
Компонент%
КСIO43,19Перспективный
Be
КСIO42,45Зажигательный Фотосмесь
АI
КСIOз2,29Фотосмесь
Mg
КСIO42,24Фотосмесь
Mg
NaNO32,00Осветительный (без цементатора)
Al
Ba(NO3)21,65Фотосмесь
Mg
Pb(NO3)21,48На практике не применяется
Al
Sr(NO3)21,48Трассирующий
Mg
Резинат кальция
KMnO41,42На практике не применяется
Mg
Ba(NO3)21,4Осветительный
AI
Сера
CaSO465,51,36Зажигательный
AI34.5
BaSO476,51,31Зажигательный
AI23,5
NH4CIO41,26Ракетное топливо
Эпоксидная смола
Нитроглицериновый коллоидный порох1,23Ракетное топливо Метательный
КСIO31,11Взрывчатый
Уголь13,0
Mno21,05Термит
AI
Fe2O30,96Термит
AI
KNO30,66Порох дымный Метательный
Уголь
Сера
BaO20,61Трассирующий
AI
C2CI60,52Дымовой
КСIO3
Zn
КСIO30,38Дымовой красного дыма
Молочный сахар
Краситель родамин
БЕСКИСЛОРОДНЫЕСОСТАВЫ
CCI41,38Дымовой
Mg
CuF20,98Термитный
Mg
C2CI60,96Дымовой
AI
Mg6,1Сплав «Электрон», горение за счет кислорода воздуха
AI

Составы с отрицательным кислородным балансом, в процессе горения которых участвует кислород воздуха, дают значительно большие количества тепла, чем составы из тех же компонентов, но взятых в стехиометрических соотношениях.

В качестве примера можно привести состав, состоящий из 44% KClO3 и 56% Mg с кислородным балансом n = – 20г O2, уравнение реакции горения которого:

KClO3 + 6,5Mg + 1,75O2 = KCl + 6,5MgO

Теплота горения состава .

По сравнению с приведенными в таблице теплотами горения состава из тех же компонентов, взятых в стехиометрических соотношениях получается увеличение теплоты горения на 47%.

Таблица 9. Теплоты образования(- H298) некоторых компонентов пиротехнических составов и некоторых продуктов их горения

СоединениеТеплота образования [ккал/г-моль]СоединениеТеплота образования [ккал/г-моль]
LiO2ZnO
ВеОZnS
MgOК2СОз
MgF2
АI2O3Нафталин С10Н8— 16
AIF3
AI2S3Антрацен С14Н10— 32
CaO
ТiO2Крахмал CgH10O5
TiF4
ZrO2Молочный сахар C12H24O11
ZrF4
H2O*68,4Шеллак C16H24O5
CO2
B2O3Идитол C13H12O2
SiO2
P2O5Уротропин C6H12N4— 30
Na2O
NaCIГексахлорэтан C2CI 6
Na2CO3

Теплоты образования основных пиротехнических окислителей даны в таблице 1.

ГАЗООБРАЗНЫЕ ПРОДУКТЫ ГОРЕНИЯ ПИРОТЕХНИЧЕСКИХ СОСТАВОВ

Реакция горения пиротехнических составов почти всех видов сопровождается выделением определенного количества газообразных продуктов, которые могут быть как газами (CO, СО2, N2), так и парами воды, а также и парами веществ, находящихся при температуре горения в парообразном состоянии.

Примером может служить смесь хлората калия и алюминия, горение которой протекает по реакции:

Температура реакции горения такой смеси составляет около 3000 ° С, а так как хлористый калий кипит уже при 1415 ° С, то при температуре реакции он будет находится в парообразном состоянии. Этим и объясняется тот факт, что горение подобных смесей, не выделяющих нормальных газов, может протекать взрывным образом с проявлением некоторого фугасного эффекта.

Соотношение между количеством газообразных и твердых продуктов реакции определяется назначением состава и требованиями, предъявляемыми к специальному эффекту, например, в термитных составах газообразные продукты реакции практически отсутствуют, в дымовых и имитационных звуковых составах составляют 40. 50% от массы состава и, наконец, в реактивных составах практически 100%.

Количество газообразных продуктов, получающихся в результате сгорания 1г пиротехнического состава, принято выражать не по массе, а по объему, занимаемому ими при нормальных условиях. Этот объем газообразных продуктов называется удельным объемом и обозначается через V0. Обычно, при вычислениях к объему занимаемому образующимися при реакции газами, добавляется также объем, занимаемый при нормальных условиях образующимися в процессе реакции парами воды (если она выделяется при реакции или содержится в исходных веществах в виде кристаллогидратов).

Объем Vt газообразных продуктов при температуре реакции горения вычисляют по формуле Vt = V0(1 + 0,00366t), где t — температура реакции горения состава, V0 — удельный объем.

В таблице 10 указан объем, занимаемый при нормальных условиях 1граммом газов преимущественно выделяющихся при реакциях горения.

Таблица 10.Удельный объем некоторых газов при нормальных условиях

ГазОбъем [см 3 /г]ГазОбъем [см 3 /г]
Н2N2
Н2OSO2
C OНСI
СО2СI2

Как видно из таблицы 10, при равной массе наибольший объем в газообразном состоянии занимает водород, а затем пары воды, азот и окись углерода.

Из этого можно сделать вывод, что для получения большего объема газов следует в качестве горючих компонентов пользоваться органическими веществами, содержащими много связанного водорода, а количество окислителя рассчитывать таким образом ,чтобы сгорание горючего происходило только до H2O и CO или, если это диктуется желанием получить больше тепла, до H2O и СО2.

Удельный объем газообразных продуктов реакции определяют по формуле:

где n — число молей газообразных продуктов реакции (сумма коэффициентов при газообразных веществах в правой части уравнения реакции),

m — масса реагирующего состава в граммах,

22,4 — число Авогадро.

Пример: рассчитать V0 для имитационного состава состоящего из хлората калия, алюминия и углерода, задавшись целью получить состав с возможно большим газовыделением и значительной теплотой горения.

Конструирование состава: зная, что наибольший объем газа в заданной смеси может дать окись углерода, запишем формулу так, чтобы входящий в состав углерод окислился только до окиси углерода:

Откуда:

Вычислив рецепт состава согласно заданной формуле получим:

Естественно, что при охлаждении газов до нормальной температуры реальное значение вычисленного удельного объема будет ниже чем расчетное, так как произойдет конденсация паров хлорида калия.

Задавшись эмпирическим значением температуры горения данного состава равным 2500 ° С, можно осуществить прикидочный расчет объема газов при температуре горения. Vt = 333(1 + 0,00366 • 2500) = 3380см 3 /г. Можно предположить наличие взрывчатых свойств у приведенного состава, учитывая значительный объем газов, выделяющихся в результате горения при данной температуре.

В таблице 11 приведены значения V0.

Таблица 11. Удельный объем газообразных продуктов реакции горения или взрыва некоторых составов.

Назначение составаРецепт состава [%]Газооб-разные продукты реакцииV0 СМ 3 /ГМасса газов в % от массы состава
ФотосмесьBa(NO3)2N2
Mg
ФотосмесьBa(NO3)2N2
AI
ТермитFe3O4нет
AI
ОсветительныйBa(NO3)2N2, CO2, Н2О
Mg
Идитол
Зеленый сигнальныйBa(CIO3)2 H2OСО2 ,Н2O
Идитол
Красный сигнальныйKCIO3СО, Н2О
SrCO3
Шеллак
Красный дымовойKCIO3СО, Н2О
Молочный сахар
Родамин
Дымный порохKNO3СО, СО2 N2, H2O
С
S
ВВc 6 h 3 n 3 o 7 kК2СO3, СО, СО2 N2, Н2O,
ВВC6H3N3O7NH4N2,H2O, CO2
NH4NO3
ВВПироксилин (15% влажности)N2, H2O, СO2, СО

Следует отметить, что удельный объем газообразных продуктов для применяемых пиротехнических составов (кроме твердых коллоидных и смесевых ракетных топлив) значительно меньше, чем для основных взрывчатых веществ. Так V0 для гексогена и октогена составляет 908cм 3 /г, для тетрила 750см 3 /г, для тротила 690см 3 /г, для смеси НТА (94%) с дизельным топливом (6%) примерно 890см 3 /г.

Первый закон термодинамики

Первый закон термодинамики есть закон сохранения энергии в применении его к термодинамическим процессам. Можно дать несколько, по существу равноценных, формулировок этого закона:

а) общая энергия изолированной системы остается постоянной независимо от каких бы то ни было изменений, происходящих в этой системе;

б) изменение внутренней энергии системы (∆U) равно разности между количеством сообщенной системе теплоты q и количеством работы А, совершенной системой.

Математическое выражение первого закона термодинамики будет иметь вид:

q — считается положительной, если теплота поглощается систе­мой, и отрицательной, если теплота выделяется [2].

Из первого закона термодинамики вытекает ряд следствий, имеющих большое значение для физической химии и решения раз­личных технологических задач. Мы ограничимся применением пер­вого закона термодинамики только для идеальных газов и рассмот­рим важнейшие процессы: изохорический, изобарический, изотер­мический и адиабатический.

Изохорический процесс протекает при постоянном объеме, поэтому система никакой работы не совершает. В этом случае вся теплота расходуется на увеличение внутренней энергии системы. Если V — соnst, то A=0, тогда

При изохорическом процессе количество теплоты, получае­мое системой, можно вычислить по уравнениям:

гдеn — количество вещества; р1 и р2 — соответственно начальное и конечное давление системы; — молярная теплоемкость при постоянном объеме; T1 — начальная температура; T2 — конечная температура.

Если теплота поглощается системойпри постоянном давлении, то в системе соответственно увеличивается энтальпия. Если р = const, то
∆U = qp — А, но ∆U + А = ∆H. Тогда qp = ∆H (2.4)

Количество теплоты, получаемое системой в этих условиях, мо­жет быть вычислено по уравнениям:

qp = (V2 –V1) (2.6)

где Ср — молярная теплоемкость при постоянном давлении; V1 и V2 -соответственно начальный и конечный объем системы.

Работа при изобарическом процессе выражается уравнением:

Если совершается изотермический процесс, то внутренняя энергия системы при этом не меняется. Вся сообщаемая теплота расходуется на работу по расширению системы.

Если T = сonst, то ∆U = 0, тогда q = A.

Работа изотермического расширения системы может быть вы­числена по уравнениям:

А = nRТ -2,3 lg ; (2.8)

A = nRТ -2,3 lg (2.9)

При адиабатическом процессе теплообмен между данной систе­мой и окружающей средой отсутствует, поэтому q = 0. При этом система может совершать работу только за счет убыли внутренней энергии: А = -∆U. Работа в этом случае может быть вычислена по одному из следующих уравнений:

A = , (2.11)

A = (T1 – T2), (2.12)

ϒ = (2.13)

Связь между давлением, объемом и температурой в начале и конце адиабатического процесса выражается уравнениями:

Для одноатомных газов

Cv = R, а Cp = R (2.16)

= ϒ; ϒ = 1,67 (2.17)

Для двухатомных газов

Cv = R, a Cp = R (2.18)

= ϒ = 1,40 (2.19)

Примеры

1. Путем нагревания при постоянном давлении в 1,013∙10 5 Па газу сообщено 2093,4 Дж теплоты. Определить изменение внутрен­ней энергии этого газа, если он при этом расширился от 0,01 до 0,02 м 3 .

Решение: Согласно первому закону термодинамики ∆U = q — А. Работа, совершенная газом при изобарическом расшире­нии, может быть вычислена по уравнению (2.7):

А = 1,013 . 10 5 Па • (0,02 м 3 — 0,01 м 3 ) = 1013 Дж

Отсюда ∆U = 2093,4 — 1013 = 1080,4 (Дж).

2. Гелий массой 75 г нагревали при температуре 100 °С и давлении 1,013 • 10 5 Па. Вычислить количество затраченной теплоты, если объем газа изменился от 3 до 15 л.

Решение: Так как нагревание газа происходит изотерми­чески и изобарически, то количество затраченной теплоты можно вычислить по уравнению (2.6), только дополнительно необходимо определить количество вещества п и молярную теплоемкость гелия при постоянном давлении:

n (Не) = 18,75 (моль)

Гелий — одноатомный газ, поэтому согласно формуле (2.16)

Ср = • 8,314 = 20,79 (Дж/моль);

qp = (V2 – V1)

qp = 18,75•20,79•373/3• (15 – 3) = 581600 (Дж) или 582 кДж

3. Определить работу, совершаемую азотом при изотермическом (20 ºС) расширении его от 0,015 до 0,1 м 3 , если начальное давление было 3,039 • 10 5 Па. Каково будет конечное давление?

Решение. Для изотермического процесса работа расшире­ния газа может быть вычислена по уравнению (2.8). Количество вещества азота находим из уравнения состояния идеального газа:

n(N2) = ;

n(N2) = = 1,875 (моль)

А = пКТ • 2,3lg ;

А= 1,875 • 8,314 • 293 • 2,3 lg = 8657 (Дж)

Конечное давление газа при постоянной температуре и извест­ном объеме находим по закону Бойля — Мариотта:

=

p2 = ;

p2 = = 45600 (Па)

4. Сколько нужно затратить теплоты, чтобы изохорически на­греть кислород массой 25 г от 0 до 50 °С?

Решение. При изохорическом процессе газ никакой работы не совершает, поэтому вся подводимая к газу теплота расходуется на его нагревание. Согласно уравнению (2.2)

qv = nCv(T2 – T1); п (02) = = 0,781 (моль)

Для двухатомного газа

Cv = R

С = 2,5 • 8,314 = 20,79 (Дж);

qv = 0,781 • 20,79 • (323 — 273) = 812 (Дж)

5. Навеску водорода массой 0,5 г, взятую при 25 °С, адиабатически сжимают от 6 до 2 л. Определить конечную температуру газа и работу, затраченную на его сжатие.

Решение. Связь между объемом и температурой адиабатиче­ского процесса показывает уравнение (2.14):

Для двухатомного газа ϒ = 1,40. Из уравнения (2.14) находим Т2:

Т2 = ; T2 =

lgT2 = lg 298 + 0,4lg 6 – 0,4lg2 = 2,6651;

Для определения затраченной работы применим уравнение (2.10):

А = пСv (T1 T2); п2) = = 0,25 (моль)

Для двухатомного газа Сv = 8,314 = 20,79 (Дж);

А = 0,25 • 20,79 • (298 — 462,5) = -855 (Дж)

Термохимия

Тепловым эффектом реакции называют теплоту, выделенную или поглощенную в ходе химической реакции, протекающей необ­ратимо при постоянном давлении или постоянном объеме, причем температура исходных веществ (исх) и продуктов реакции (прод) одна и та же. В термодинамике положительной считают ту теплоту, которую подводят к системе (эта теплота поглощается системой), а отрицательной — ту, которую система выделяет. В термохимии приняты обратные обозначения.

Тепловой эффект химической реакции относят обычно к 1 моль образовавшегося вещества (обр). С этой целью нередко в термо­химических уравнениях коэффициенты следует брать дробными.

Из первого закона термодинамики (2.1) следует: qv = ∆U; qv = ∆H. Таким образом, тепловой эффект химической реакции при постоянном объеме представляет собой изменение внутренней энергии системы ∆U , а при постоянном давлении — изменение энтальпии ∆H . Разница между∆H и ∆U мала, если реакция идет между жидкими или твердыми веществами. В случае реакций с участием газообразных веществ это различие заметно. Если в реак­ции участвует п1 моль, а получается п2 моль газообразных веществ, то

В термохимии чаще имеют дело с ∆Н.

Основным законом термохимии является закон Гесса (1840) — частный случай первого закона термодинамики: если процесс идет при постоянном давлении или при постоянном объеме, то тепловой эффект химической реакции зависит только от начального и конеч­ного состояния реагирующих веществ и не зависит от пути, по ко­торому реакция протекает. Из закона Гесса вытекают следствия:

1. Тепловой эффект химической реакции равен разности между суммой теплот образования получающихся веществ и суммой теплот образования вступающих в реакцию веществ (с учетом их стехио- метрических коэффициентов):

2. Тепловой эффект химической реакции равен разности между суммой теплот сгорания (сгор) исходных веществ и суммой теплот сгорания продуктов реакции (с учетом их стехиометрических коэф­фициентов):

Величины стандартных теплот образования и теплот сгорания находят в справочниках. Значение закона Гесса состоит в том, что он позволяет определить тепловые эффекты таких реакций, которые или нереализуемы, или не могут быть проведе­ны чисто, т. е. без побочных процессов [2].

При растворении кристаллогидратов наблюдается более низ­кий тепловой эффект, чем при растворении безводной соли. Раз­ность между теплотой растворения безводной соли ∆Hбезв и тепло­той растворения ее кристаллогидрата ∆Hкр есть теплота гидратации ∆Hгидр:

Примеры

1. Реакция горения ацетилена при стандартных условиях вы­ражается уравнением:

С2Н2 + 2 02 = 2С02+ Н2Ож, ∆Н = -1300 кДж

Определить теплоту образования ацетилена при постоянном давлении.

Решение. Для решения задачи данный химический процесс следует разбить на отдельные промежуточные стадии:

1) разложение ацетилена на углерод и водород:

2) образование углекислого газа из углерода и кислорода:

2С + 202 = 2С02 — 2 • 393,77 кДж

3) образование жидкой воды из водорода и кислорода:

Н2 + 02 = Н2Ож — 285,96 кДж

Сумма тепловых эффектов всех стадий этого процесса и должна равняться общему тепловому эффекту горения ацетилена:

Нх = -226,5 кДж, ∆Нх — теплота разложения ацетилена; сле­довательно, теплота образования ацетилена при стандартных усло­виях ∆Н º 298 равна 226,5 кДж.

Теплоту образования ацетилена также можно определить, ис­пользуя следствие из закона Гесса (2.21), т. е. теплота горения аце­тилена будет равна сумме теплот образования 2 моль углекислого газа и 1 моль воды (жидкой) минус теплота образования 1 моль аце­тилена:

-2 • 393,77 — 285,96 — ∆Н º 298 = -1300;

∆Н º 298 = 226,5 кДж

2. Процесс алюминотермии выражается химическим уравнением:

Рассчитать, сколько выделится теплоты при сгорании 1 кг термита.

Решение. По теплотам образования участвующих в реакции веществ определим тепловой эффект реакции в целом. Для этого рассмотрим отдельно каждую стадию процесса:

Алгебраическая сумма всех стадий процесса и будет составлять тепловой эффект реакции:

∆H = 3 • 1117,82 — 4 • 1670,5 = -3328,5 кДж

Из уравнения реакции следует, что 3328, 5 кДж теплоты выделяется при взаимодействии алюминия массой 216 г (8 • 27) и магнетита массой 696 г (3 • 232), т. е. при сгорании термита массой 912 г. При сгорании термита массой 1000 г выделится х кДж:

912 : 1000 = -3328,5 : х; х = -365 (кДж)

3. Вычислить тепловой эффект при постоянном давлении и постоянном объеме в стандартных условиях реакции:

Решение. Тепловой эффект реакции может быть рассчитан по теплотам образования участвующих в реакции веществ (2.21). Но в данном случае удобнее его рассчитать по тепловым эффек­там сгорания (2.22). В справочнике находим тепловые эффекты полного сгорания всех реагирующих веществ в кислороде. Теплота сгорания этилового спирта равна — 1367,7 кДж. Теплота сгорания СН3СООНж равна — 872,1 кДж. Теплота сгорания Н2Ож равна нулю, так как она высший оксид, продукт полного сгорания водо­рода в кислороде:

∆Нреакц = — 1367,7 — (-872,1) = — 495,6 (кДж/моль)

∆U º 289 рассчитываем по уравнению (2.20), но предварительно кило­джоули переведем в джоули:

∆U º 289 = -495600 – 8,314 • 298 • (0 — 1); ∆U º 289 = — 493 (кДж)

4. На сколько градусов повысится температура при растворении 0,5 моль серной кислоты в воде массой 400 г, если теплота растворе­ния серной кислоты равна — 74,94 кДж, а удельная теплоемкость раствора равна 3,77 Дж/(г • К)?

Решение. 74 940 Дж выделяются при растворении 1 моль кислоты. При растворении же 0,5 моль серной кислоты массой 49 г в воде массой 400 г образуется раствор массой 449 г и выделится 37 470 Дж (74 940 • 0,5). 3,77 Дж нагревают раствор массой 1 г на 1 °С, а 37 470 Дж нагревают на ∆t:

449 • 3,77 • ∆t = 37 470. Отсюда ∆t = 22,14 °С.

5. При растворении сульфата меди массой 8 г в воде массой
192 г температура повышается на 3,95 °С. Определить теплоту гидратации сульфата меди СuS04, если известно, что теплота раст­ворения СuS04,• 5Н20 равна 11 723 Дж. Удельная теплоемкость раствора равна 4,187 Дж/(г • К).

Решение. Для нагревания раствора массой 1 г на 1 °С по­требуется 4,187 Дж, а для нагревания раствора массой 200 г (8 + 192) на 3,95 °С потребуется:

4,187 • 200 • 3,95 = 3308 (Дж)

Следовательно, при растворении сульфата меди массой 8 г в воде массой 192 г выделяется 3308 Дж, а при растворении 1 моль (160 г) безводной соли выделится ∆Hбезв.

Тогда 8:160 = -3308:∆Hбезв;

∆Hбезв=-66160 (Дж).
Из уравнения (2.23) находим теплоту гидратации:

∆Нгидр = 66160 — 11723 = — 77 883 (Дж)

Оценить возможность протекания самопроизвольных реакций на основании изобарно-изотермического потенциала

10. При каком значении ∆Gх.р. реакция разложения невозможна?

Тема 4. МАТЕРИАЛЬНЫЙ И ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС ПРОЦЕССОВ ГОРЕНИЯ

Указать уравнение материального и теплового баланса процесса горения.

Указать формулу для расчета количества воздуха необходимого для горения индивидуальных химических веществ.

А) β = 4,76 + Vв 0 ; Б) Vв 0 = 4,76∙β; В) Vв 0 +β = 4,76.

3. Рассчитать объем воздуха необходимого доля полного сгорания 5 м 3 метана.

А) 4,76 м 3 ; Б) 47,6 м 3 ; В) 9,52 м 3 .

4. Рассчитать объем метана полностью выгоревшего в помещении 10х2х5 (м 3 ).

А) 10,5 м 3 ; Б) 4,76 м 3 ; В) 50 м 3 .

5. Рассчитать объем воздуха, необходимого для полного сгорания 2 м 3 пропана.

А) 9,52 м 3 ; Б) 4,76 м 3 ; В) 47,6 м 3 .

6. Рассчитать объем гексана, который может выгореть до момента самопроизвольного потухания в замкнутом помещении размером 2х5х11 (м 3 ).

А) 2,1 м 3 ; Б) 110 м 3 ; В) 4,76 м 3 .

Рассчитать объем воздуха, необходимого для сгорания 10 кг сухих дров (для нормальных условий).

А) 3,94 м 3 ; Б) 39,4 м 3 ; В) 6,58 м 3 .

8. Рассчитать объем воздуха, необходимого для полного сгорания 1 тонны угля, содержащего 80% углерода (н.у.).

А) 106,6 кг; Б) 8,885 м 3 ; В) 7108,3 м 3 .

9. Указать уравнение для определения коэффициента избытка воздуха:

10. В случае кинетического горения при αв = 1…

А) смесь богатая, образуются продукты неполного горения;

Б) смесь горючего с воздухом является стехиометрической;

В) смесь бедная (избыток воздуха).

При каком значении коэффициента воздуха образуются продукты неполного сгорания.

12. Количество тепла, выделяемого при полном сгорании единицы массы или объема горючего вещества – это…

А) теплота образования вещества (∆Н);

Б) высшая теплота сгорания (Qв);

В) низшая теплота сгорания (Qн).

13. Для индивидуальных химических соединений низшую теплоту сгорания определяют из …

А) следствия из закона Гесса;

Б) второго начала термодинамики;

В) уравнение Вант-Гоффа.

Определить теплоту сгорания ацетилена при постоянном давлении.

А) – 1300 кДж; Б) 1300 кДж; В) 393,77 кДж.

Процесс алюмотермии выражается химическим уравнением

Рассчитать, сколько выделится теплоты при сгорании 1 кг термита.

А) – 3328,5 кДж; Б) – 365 кДж; В) 365 кДж.

16. Температура, до которой нагреваются продукты горения при условиях Т=273 К, αв=1, Qпг=Qн называется….

А) теоретическая; Б) адиабатическая; В) калометрическая.

17. Температура, до которой нагреваются продукты горения при условиях Т=273 К, αв≠1, Qпг=Qн называется….

А) теоретическая; Б) адиабатическая; В) действительная.

18. Температура, до которой нагреваются продукты горения при условиях Т≠273 К, αв≠1, Qпг≠Qн называется….

А) теоретическая; Б) адиабатическая; В) действительная.

Тема 5. ВОЗНИКНОВЕНИЕ ПРОЦЕССОВ ГОРЕНИЯ

1. Реакция окисления горючих веществ, ускоряющаяся и переходящая в реакцию горения – это …

А) реакция горения; Б) зажигание; В) тепловое самовоспламенение.

Какой химический процесс лежит в основе самовоспламенения?

А) окислительно-восстановительный процесс;

Б) реакции ядерного синтеза;

В) процесс ионизации горючего вещества.

3. Зависимость температуры самовоспламенения (tсв) от давления в горючей смеси

А) чем давление меньше, тем tсв меньше;

Б) чем давление меньше, тем tсв больше;

В) давление газовой смеси не влияет на температуру самовоспламенения.

4. Зависимость tсв от удельной поверхности сосуда

А) чем удельная поверхность сосуда меньше, тем tсв меньше;

Б) чем удельная поверхность сосуда больше, тем tсв меньше;

В) tсв вещества – это константа и не зависит от удельной поверхности сосуда.

Какие вещества проявляют склонность к тепловому самовозгоранию

А) каменные угли, масла, сильные окислители;

Б) масла, жиры, щелочные металлы;

В) масла, жиры, каменный уголь.

6. К самовозгоранию не способны…

А) минеральные масла, содержащие предельные углеводороды;

Б) отработанные масла, содержащие непредельные углеводороды;

В) минеральные масла, содержащие непредельные углеводороды.

Глицериды каких кислот не способны к самовозгоранию?

Б) С15Н31СООН и С17Н35СООН (пальмитиновая и стеариновая);

В) С15Н31СООН и С17Н23СООН (пальмитиновая и линоленовая).

8. Условие самовозгорания массы и жиров:

А) значительные количества глицеридов непредельных кислот;

Б) значительные количества глицеридов предельных кислот;

В) малая поверхность окисления масел и жиров и большая теплоотдача.

9. Чем выше иодное число масла, тем способность к самовозгоранию…

А) больше; Б) меньше; В) не зависит.

10. Способность масел и жиров к самовозгоранию тем больше…

А) чем меньше диффузия кислорода к маслу;

Б) чем рыхлее уложен промасленный материал;

В) чем в большей степени уплотнен промасленный материал.

Какие факторы способствуют самовозгоранию углей?

А) присутствие пирита, воздуха, крупные формы;

Б) измельчение, присутствие воздуха и влаги;

В) измельчение, присутствие пирита и влаги.

12. Способны самовозгораться:

Указать реакцию лежащую в основе самовозгорания сульфидов.

Б) FeS + O2 = Fe + SO2 – 222?3 кДж;


источники:

http://helpiks.org/8-89954.html

http://megaobuchalka.ru/6/8048.html