Уравнение горения вещества в воздухе

СОСТАВЛЕНИЕ УРАВНЕНИЙ РЕАКЦИЙ ГОРЕНИЯ ВЕЩЕСТВ В ВОЗДУХЕ

Горением называется сложный физико-химический процесс, представляющий собой окислительно-восстановительную реакцию между горючим веществом и окислителем, сопровождающийся выделением тепла и излучением света. Для горения необходимо наличие трёх составляющих: горючего вещества; окислителя (кислород воздуха, озон, перекись водорода, галогены, перманганат калия, хромовый ангидрид и т. д.) и благоприятствующего фактора (источник зажигания; физико-химический или биологический процесс, протекающий с выделением тепла, нагретая поверхность).

С точки зрения электронной теории, горение – это перераспределение валентных электронов между горючим веществом и окислителем.

Горючим веществом называется вещество, атомы (молекулы) которого способны отдавать в процессе реакции свои валентные электроны. Горючее вещество в процессе реакции окисляется, образуя продукты окисления.

Окислителем называется вещество, атомы (молекулы) которого способны присоединять валентные электроны в процессе реакции. Окислитель в ходе реакции восстанавливается.

Процесс горения как одна из форм химического взаимодействия атомов и молекул может по-настоящему понятен только на основе изучения молекулярно-кинетической теории строения материи. Необходимо представлять, что в химических процессах, прежде чем образуются новые молекулы, разрушаются старые. Энергия, необходимая для разрыва связей в молекулах горючего и окислителя, называется энергией активации. Разрушение или ослабление химических связей в молекулах происходит под действием теплового движения атомов. Чем выше температура, тем выше доля активных молекул, тем эффективнее соударения и больше их число. Для реакции горения, как и для многих других химических реакций, справедливо положение: повышение температуры на 10 о С приводит к увеличению её скорости в 2–4 раза (правило Вант-Гоффа). Кроме того, скорость реакции согласно закону действующих масс увеличивается с возрастанием концентрации реагентов. Скорость горения максимальна при стехиометрическом составе смеси – когда отношение реагентов соответствует коэффициентам в уравнении реакции.

В условиях пожара горение чаще всего протекает в среде воздуха. При составлении уравнения материального баланса процессов горения принято учитывать не только кислород, принимающий участие в реакции окисления, но и азот, входящий в состав воздуха. Воздух состоит из азота, кислорода, водорода, углекислого и инертных газов. При ведении теоретических расчётов водород, углекислый газ и инертные газы (их вместе взятых в воздухе около 1 %) причисляют к азоту, которого в воздухе 78 %. Поэтому можно принять, что воздух состоит из 21 % кислорода и 79 % азота. Не трудно установить, что на 1 объём кислорода в воздухе приходится 3,76 объёма азота (79 : 21 = 3,76) или на 1 моль кислорода приходится 3,76 моля азота и, таким образом, состав воздуха в уравнениях реакций горения – (О₂ + 3,76 N₂).

В реакции горения принимает участие только кислород. Азот в реакцию не вступает и выделяется из зоны горения вместе с продуктами горения. В левой части уравнения реакции горения записывают горючее вещество и воздух, в правой части – продукты горения. При уравнивании левой и правой частей уравнения реакции горения коэффициент перед горючим веществом для упрощения расчётов параметров процесса горения, как правило, не ставят, т.е. принимают равным единице, в связи с чем коэффициент перед воздухом может получаться дробным.

Для решения задач по определению основных параметров, характеризующих процесс горения, необходимо уметь составлять уравнения реакций горения горючих веществ в воздухе.

Обобщённая запись брутто-уравнения материального баланса реакции горения имеет вид:

где n_г.в, n_о, n_пгi – стехиометрические коэффициенты при соответствующих веществах: [г.в.] – горючее вещество, [о] – окислитель, [пг] – продукты горения.

Данное уравнение является обобщённым выражением материального баланса любой химической реакции окисления. Оно не несёт информации о промежуточных стадиях процесса, которых может быть великое множество, а выражает только начальное и конечное состояние системы. Поэтому его называют также суммарным или брутто-уравнением реакции горения. Для решения многих инженерно-технических задач этого уравнения бывает достаточно.

Рассмотрим примеры составления уравнений реакций горения горючих веществ в воздухе.

ПРИМЕР: Составить уравнение реакции горения пропана (С₃Н₈) в воздухе.

При горении углеводородов в воздухе продуктами горения будут углекислый газ (СО₂), пары воды (Н₂О) и азот (N₂) из воздуха:

Уравняем эту реакцию, в результате чего число атомов каждого элемента в правой части уравнения будет равно числу атомов этих элементов в левой части.

Углерода в молекуле пропана 3 атома, следовательно, в продуктах горения образуется 3 молекулы углекислого газа. Атомов водорода в молекуле пропана 8, следовательно, в продуктах горения образуется 4 молекулы воды, так как в молекуле Н₂О два атома водорода (8: 2 = 4). В последнюю очередь уравнивается число атомов кислорода. Подсчитываем число атомов кислорода в правой части уравнения: число атомов кислорода в 3 молекулах СО₂ равно 6 (3 * 2 =6); число атомов кислорода в 4 молекулах воды равно 4 (4 * 1 = 4). Всего в правой части получается 10 атомов кислорода (6 + 4 = 10), следовательно, в левой части перед скобкой мы должны поставить коэффициент равный 5 (10 : 2 = 5), т. к. в молекуле кислорода 2 атома. Коэффициент перед азотом в продуктах горения будет равен коэффициенту перед скобкой воздуха, умноженному на 3,76.

Окончательная запись уравнения реакции горения пропана в воздухе имеет вид:

Коэффициент, стоящий перед скобкой воздуха, называется стехиометрическим коэффициентом реакции горения и обозначается β. В нашем случае β = 8.

При горении кислородосодержащих соединений в воздухе уравнивание реакции происходит аналогично. Однако при уравнивании атомов кислорода нужно учесть количество атомов кислорода, содержащихся в горючем веществе, которые тоже участвуют в реакции.

Для этого из количества атомов кислорода в правой части уравнения реакции нужно вычесть количество атомов кислорода, содержащихся в горючем веществе, а потом уже делить на 2.

ПРИМЕР: Составить уравнение реакции горения пропилового спирта в воздухе.

Углерода в молекуле пропилового спирта 3 атома, следовательно, в продуктах горения образуется 3 молекулы углекислого газа. Атомов водорода в молекуле 8, следовательно, в продуктах горения образуется 4 молекулы воды, так как в молекуле Н₂О два атома водорода (8 : 2 = 4). В последнюю очередь уравнивается число атомов кислорода. Подсчитываем число атомов кислорода в правой части уравнения: число атомов кислорода в 3 молекулах СО₂ равно 6 (3 * 2 =6); число атомов кислорода в 4 молекулах воды равно 4 (4 * 1 = 4). Всего в правой части получается 10 атомов кислорода (6 + 4 = 10), следовательно, в левой части перед скобкой мы должны поставить коэффициент равный 4,5 (10 — 1 = 9; 9: 2 = 4, 5). Коэффициент перед азотом в продуктах горения будет равен коэффициенту перед скобкой воздуха, умноженному на 3, 76.

Окончательная запись уравнения реакции горения пропилового спирта в воздухе имеет вид:

Если в состав горючего вещества входит галоген и горючее вещество не содержит водород, то в продуктах горения он будет выделяться в свободном виде (Cl₂, Br₂ и т. д.). Если же горючее вещество содержит водород, то в продуктах горения он будет выделяться в соединении с водородом, например хлороводород (НCl).

Если в состав горючего вещества входят сера, алюминий, кремний и др., то в продуктах горения будут выделяться оксиды этих элементов (SO₂, Al₂O₃, SiO₂). При горении веществ, содержащих азот, он выделяется в виде чистого газа азота (N₂) и записывается отдельно от азота, содержащегося в воздухе.

ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ

1.Написать структурные формулы,составить уравнения реакций горения горючих веществ в воздухе и рассчитать стехиометрические коэффициенты.

1.1.амилбензол, абиетиновая кислота, аллиламин;

1.2.амилдифенил, адипиновая кислота, аллилизотиоцианат;

1.3.амилен, акриловая кислота, альнафт;

1.4.амилнафталин, аллилацетат, альтакс;

1.5.амилтолуол,аллилидендиацетат,амиламин;

1.6.антрацен, аллилкапроат, амилнитрат;

1.7.аценафтен, аллиловьiй спирт, амилнитрит;

1.8.ацетилен, амилацетат, амилсульфид;

1.9.бензол,амилбутират,амилтрихлорсилан;

1.10.бутилбензол, амилксилиловый эфир, амилхлорнафталин;

1.11.бутилциклогексан, амиллаурат, аминалон;

1.12.бутилциклопетан, амилметилкетон, аминоазокраситель;

1.13.гексадекан, амилолеат, аминокапроновая кислота;

1.14.гексан, амилсалицилат, аминопеларгоновая кислота;

1.15.гексилциклопентан, амилстеарат, аминоциклогексан;

1.16.гептадекан, амилфенилметиловый эфир, ампициллин;

1.17.гептан, амнлфениловый эфир, ангинин;

1.18.декан, амилформиат, анилин;

1.19.диамилбензол, анизол, антримид;

1.20.диамилнафталин, ацеталь, атофан;

1.21.дивинилацетилен, ацетальдегид, ацеклидин;

1.22.дигидроциклопентадиен, ацетилацетон, ацетанилид;

1.23.диизобутилен, ацетисалициловая кислота, ацетилхлорид;

1.24.диизопропилбензол, ацетилтрибутилцитрат, ацетоацетанилид;

1.25.диметиленциклобутан, ацетометоксан, ацетонитрил;

1.26.дитолилметан, ацетон, ацетоксим;

1.27.дифенил, ацетонилацетон, ацетоэтиламид;

1.28.дифенилметан, ацетопропиловый спирт, бензамид;

1.29.диэтилциклогексан, ацетоуксусный эфир, бензилдиэтиламин;

1.30.додекан, ацетофенон, бензилтиол;

1.31.изобутилбензол, бензальдегид, бензилхлорид;

1.32.изобутилциклогексан, бензантрон, бензилцианид;

1.33.изооктан, бензгидрол, бензимидазол;

1.34.изопентан, бензилацетат, бензоат натрия;

1.35.изопрен, бензилбензоат, бензоилхлорид;

1.36.изопропенилбензол, бензилсалицилат, бензоксазолон;

1.37.изопропилацетилен, бензилцеллозольв, бензолсульфазид;

1.38.метилциклогексан, бензилэтиловый эфир, бензолсульфамид;

1.39.метилциклопентан, бензилянтарная кислота, бензолсульфокислота;

1.40.октилтолуол, метоксибутилацетат, бензонитрил.

2.Написать структурные формулы и определить при сгорании какого горючего вещества выделится большее число молей продуктов горения?

2.1.бензофенон и бензофенонтетракарбоновая кислота;

2.2.борнеол и бутаналь;

2.3.бутановая кислота и бутилацетат;

2.4.бутилацетилрицинолеат и бутилацетоацетат

2.5.бутилбензилсебацинат и бутилбензоат;

2.6.бутилбутират и бутилвиниловый эфир;

2.7.бутилгликоль и бутилгликольацетат;

2.8.бутилглицидный эфир и бутилдиэтиладипинат;

2.9.бутилизовалериат и бутилкапронат;

2.10.бутилкарбитол и бутиллактат;

2.11.бутиллаурат и бутилметакрилат;

2.12.бутилметилкетон и бутилолеат;

2.13.бутилпропионат и бутилрициноолеат;

2.14.бутилстеарат и бутилфениловый эфир;

2.15.бутилформиат и бутилэтилацетальдегид;

2.16.бутилэтилкетон и бутилэтиловый эфир;

2.17.валериановая кислота и валериановый альдегид;

2.18.ванилин и ветиверилацетат;

2.19.ветиверовый спирт и ветинилацетат;

2.20.ветинон и винилаллиловый эфир;

2.21.винилацетат и винилбутират;

2.22.винилизобутиловый эфир и винилизооктиловый эфир;

2.23.винилизопропиловый эфир и винилкротонат;

2.24.винилметилкетон и винилоксиэтилметакрилат;

2.25.винилоктадециловый эфир и винилпропионат;

2.26.винилтриметилнониловый эфир и винилэтиловый эфир;

2.27.винилэтиловый эфир и винная кислота;

2.28.витамин А (ацетат) и витамин С;

2.29.галловая кислота и гексаналь;

2.30.гексановая кислота и гексилацетат;

2.31.гексилбутират и гексилдиэтилгексагидрофталат;

2.32.гексилметакрилат и гексилметилкетон;

2.33.гексиловый спирт и гексилпропионат;

2.34.гексилформиат и гексилцеллозольв;

2.35.гелиотропин и гептадециловый спирт;

2.36.гептаналь и гептилацетат;

2.37.гептилбутират и гептилдифенилкетон;

2.38.гептилизобутилкетон и гептилметилкетон;

2.39.гептиловый спирт и гептилпропионат;

2.40.гептилформиат и гидрохинон.

8.1. Реакции горения

Реакции горения описываются т.н. стехиометрическими уравнениями, характеризующими качественно и количественно вступающие в реакцию и образующиеся в результате ее вещества. Общее уравнение реакции горения любого углеводорода

Q — тепловой эффект реакции, или теплота сгорания.

Реакции горения некоторых газов приведены в табл. 8.1. Эти уравнения являются балансовыми, и по ним нельзя судить ни о скорости реакций, ни о механизме химических превращений.

Тепловой эффект (теплотой сгорания) Q — количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании 1 кмоля, 1 кг или 1 м3 газа при нормальных физических условиях. Различают высшую Qв и низшую Qн теплоту сгорания: высшая теплота сгорания включает в себя теплоту конденсации водяных паров в процессе горения (в реальности при сжигании газа водяные пары не конденсируются, а удаляются вместе с другими продуктами сгорания). Обычно технические расчеты обычно ведут по низшей теплоте сгорания, без учета теплоты конденсации водяных паров (около 2400 кДж/кг).

КПД, рассчитанный по низшей теплоте сгорания, формально выше, но теплота конденсации водяных паров достаточно велика, и ее использование более чем целесообразно. Подтверждение этому — активное применение в отопительной технике контактных теплообменников, весьма разнообразных по конструкции.

Для смеси горючих газов высшая (и низшая) теплота сгорания газов определяется по соотношению

где r1, r2, …, rn — объемные (молярные, массовые) доли компонентов, входящих в смесь;
Q1, Q2, …, Qn — теплота сгорания компонентов

Воспользовавшись табл. 8.1, высшую и низшую теплоту сгорания, кДж/м3, сложного газа можно определять по следующим формулам:

где H2, CO, CH4 и т. д. — содержание отдельных составляющих в газовом топливе, об. %.

Интенсивность тепловыделения и рост температуры приводят к увеличению в реагирующей системе активных частиц. Такая взаимосвязь цепного реагирования и температуры, свойственная практически всем процессам горения, привела к введению понятия цепочечно-теплового взрыва — сами химические реакции горения имеют цепной характер, а их ускорение происходит за счет выделения теплоты и роста температуры в реагирующей системе.

Скорость химической реакции в однородной смеси пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ:

где С1 и С2 — концентрации реагирующих компонентов, кмоль/м3;
k —константа скорости реакции, зависящая от природы реагирующих веществ и температуры.

При сжигании газа концентрации реагирующих веществ можно условно считать неизменными, так как в зоне горения происходит непрерывный приток свежих компонентов однозначного состава.

Константа скорости реакции (по уравнению Аррениуса):

где К0 — предэкспоненциальный множитель, принимаемый для биометрических гомогенных смесей, ≈1,0;
Е — энергия активации, кДж/кмоль;
R— универсальная газовая постоянная, Дж/(кг•К);
Т — абсолютная температура, К (°С);
е — основание натуральных логарифмов.

Уравнение (8.6) показывает, что скорость химических реакций резко возрастает с увеличением температуры: например, повышение температуры с 500 до 1000 К влечет повышение скорости реакции горения в 2•104÷5•108 раз (в зависимости от энергии активации).

На скорость реакций горения влияет их цепной характер. Первоначально генерируемый реакцией атомы и радикалы вступают в соединения с исходными веществами и между собой, образуя конечные продукты и новые частицы, повторяющие ту же цепь реакций. Нарастающее генерирование таких частиц приводит к «разгону» химических реакций — фактически взрыву всей смеси.

Высокотемпературное горение углеводородов имеет весьма сложный характер и связано с образованием активных частиц в виде атомов и радикалов, а также промежуточных молекулярных соединений. В качестве примера приводятся реакции горения простейшего углеводорода — метана:

Воздух

Содержание:

Химический состав. Воздух состоит из смеси примерно двадцати семи различных газов. Примерно на 99% — это смесь кислорода и азота. В составе оставшегося процента: водяной пар, углекислый газ, метан, водород, озон, инертные газы (аргон, ксенон, неон, гелий, криптон) и другие.

На странице -> решение задач по химии собраны решения задач и заданий с решёнными примерами по всем темам химии.

Воздух

Молекулярная и химическая формула воздуха, в основном азот N₂ и кислород О₂. Воздух – естественная смесь газов, образующая атмосферу Земли.

В 1774 г. французский ученый А. Лавуазье доказал, что воздух — это смесь в основном двух газов: азота и кислорода, содержание азота составляет 4/5 и 1/5 кислорода (по объему).

Качественный состав воздуха можно доказать посредством следующего опыта. Заполненный воздухом колокол опускают в воду. В железную ложечку помешают кусочек фосфора, его зажигают и вносят под колокол. При этом вода в колоколе поднимается на 1/5, так как при горении фосфора расходуется только кислород. Газ, оставшийся под колоколом — азот, он в реакцию не вступает (рис. 16).

Рис. 16. Сжигание фосфора пои колоколом: а — горение фосфора; б — уровень волы поднялся на 1/5 объема

В конце XIX в. было установлено, что в состав воздуха, кроме кислорода и азота, входят пять газообразных веществ: аргон (Аr), ксенон (Хе), криптон (Кг), гелий (Не), неон (Ne). Эти газы называются благородными из-за их химической неактивности.

Кроме того, в воздухе содержатся оксид углерода (IV) и водяные пары. Примерный состав воздуха показан в табл. 6.

Антуан Лоран Лавуазье (1743—1794)

Французский ученый в 1774 г. установил состав воздуха, ввел понятия «химический элемент» и «химическое соединение». Лавуазье был автором первой классификации химических веществ и учебника «Элементарный курс химии».

Содержание углекислого газа (СО₂) и водяных паров изменяется в зависимости от условий. Например, при сырой и теплой погоде в воздухе содержится больше водяных паров, а при сухой и прохладной — меньше. Процессы горения увеличивают долю оксида углерода (IV) и уменьшают содержание кислорода.

Состав воздуха

В результате природных явлений и деятельности человека (при землетрясении, вулканических извержениях, при сгорании топлива и выбросах из заводских труб) в атмосферу поступают такие газы, как оксиды азота — NO и NO₂, оксиды серы — SO₂ и SO₃, сероводород — H₂S.

В настоящее время на долю автомобильного транспорта приходится больше половины всех вредных выбросов в окружающую среду, которые являются главным источником загрязнения атмосферы, особенно в мегаполисах. В среднем при пробеге 15 тыс. км в год каждый автомобиль сжигает 2 т топлива и около 26—30 т воздуха, в том числе 4,5 т кислорода, что в 50 раз больше потребностей человека.

Атмосферный воздух является одним из основных жизненно важных элементов окружающей среды.

Средства защиты атмосферы

Средства защиты атмосферы должны ограничивать наличие вредных веществ в воздухе на уровне не выше ПДК (предельно допустимой концентрации).

Для очистки газов от частиц широко применяют сухие пылеуловители — циклоны различных типов.

Один из наиболее совершенных видов очистки газов от взвешенных в них частиц пыли и тумана — электрическая очистка (электрофильтр).

Для высокоэффективной очистки выбросов применяют аппараты многоступенчатой очистки.

В крупных городах для снижения вредного влияния загрязнения воздуха на человека применяют специальные градостроительные мероприятия. Построены и строятся автомагистрали в обход городов, принявшие весь поток транзитного транспорта, который раньше нескончаемой лентой тянулся по городским улицам.

Предприятия или их отдельные здания и сооружения, технологические процессы которых являются источником выделения в атмосферный воздух неприятно пахнущих веществ, отделяют от жилой застройки санитарно-защитными зонами.

Для повышения эффективности санитарно-защитных зон на их территории высаживают древесно-кустарниковую и травянистую растительность, снижающую концентрацию промышленной пыли и газов.

Знаешь ли ты?

Атмосфера земного шара весит 5 300 000 000 000 000 т. Если бы, например, потребовалось перевезти из Астаны в Алматы груз, равный весу земной атмосферы, и если бы каждый поезд имел 100 вагонов и проходил весь путь за 10 ч, на перевозку этого груза было бы потрачено почти 4 млрд. лет.

Самое важное

В воздухе содержится (по объему) 78% азота, 21% кислорода, 1% инертных и других газов. Кроме вышеприведенных простых веществ, в составе воздуха находятся углекислым газ и водяные пары, содержание которых может изменяться в зависимости от условии.

Горение

В повседневной жизни мы часто наблюдаем, как горит такое топливо, как природный газ. дрова, уголь. Знаете ли вы, что горение происходит с участием кислорода, входящего в состав воздуха? Кислород при нагревании энергично реагирует со многими веществами, при этом выделяются теплота и свет. Такие реакции называются реакциями горения. При горении атомы простых веществ соединяются с атомами кислорода и образуются оксиды. Общая схема взаимодействия простых веществ с кислородом такова:

Горение — это химическая реакция, при которой происходит окисление веществ с выделением теплоты и света.

Реакции взаимодействия веществ с кислородом называются окислением , а их продукты — оксидами.

Оксиды — это сложные вещества, которые состоят из двух элементов, один из которых кислород. При горении веществ в воздухе образуются те же продукты, т. е. оксиды. Однако горение веществ в воздухе происходит медленнее, чем в кислороде, так как последнего в воздухе содержится примерно в пять раз меньше.

Если опустить в сосуд с кислородом О₂, тлеющий уголек (рис. 17а), то он раскаляется добела и сгорает, образуя оксид углерода (IV) СО₂ (углекислый газ):

Чтобы определить, какое образовалось вещество, в сосуд наливают известковую воду — она мутнеет. Это доказывает наличие углекислого газа.

В железную ложечку поместим кусочек серы и подожжем над пламенем спиртовки, затем внесем в сосуд с кислородом. Сера S горит в кислороде О₂ ярким синим пламенем (рис. 17 б) с образованием газа с резким запахом оксида серы (IV) (опыт проводится под тягой):

Фосфор Р сгорает в кислороде О₂ ярким пламенем с образованием белого дыма, состоящего из твердых частиц оксида фосфора (V) (рис. 17 в):

В кислороде горят и такие вещества (рис. 17 г), которые обычно считают негорючими, например железо. Если к тонкой стальной проволоке прикрепить спичку, зажечь ее и опустить в сосуд с кислородом, то от спички загорится и железо. Горение железа происходит с треском и разбрасыванием ярких раскаленных искр — расплавленных капель железной окалины Fe₃O₄. Реакцию горения железа в кислороде можно выразить следующим уравнением:

Другие металлы также могут взаимодействовать с кислородом, хотя эти реакции не всегда сопровождаются горением. Если сильно нагреть медь в кислороде, она, не сгорая, превратится в черный порошок — оксид меди (II):

Рис. 17. Горение в кислороде: а — угля; б — серы; в — фосфора; г — железа

Вам уже известно, что при горении простых веществ образуются оксиды, теперь выясним, как происходит горение сложных веществ. При горении парафиновой свечи в химическом стакане на его стенках появляются капельки воды. Если в стакан налить известковую воду, то она мутнеет, что доказывает наличие оксида углерода. Таким образом, при горении сложного вещества образовались оксиды тех элементов, которые входят в состав сложного вещества. Парафин состоит из двух элементов — углерода и водорода.

Медленное окисление

Если какое-либо вещество медленно реагирует с кислородом, то теплота выделяется постепенно. Такой процесс называется медленным окислением.

Это явление наблюдается довольно часто. Например, в процессе гниения (окисления) навоза выделяется теплота, которая может использоваться в парниках.

♦ Вещества, при горении которых выделяется большое количество теплоты, называют топливом. На практике используют топливо трех видов: твердое, жидкое и газообразное.

К твердому топливу относятся антрацит, каменный уголь, бурый уголь, торф и дрова; к жидкому — продукты переработки нефти: бензин, керосин, мазут и др.; к газообразному — природный и попутный нефтяной газы, а также другие промышленные газы.

Условия возникновения и прекращения горения

Огонь возникает, когда есть три составляющие (схема 5). Первая — это топливо, которым может служить дерево, бумага, спирт, газ и т. д Второе, что необходимо, — это кислород, который взаимодействует с топливом, результатом чего является горение. Третья необходимая составляющая — это тепло. Только нагретое до определенной температуры топливо будет гореть в воздухе. Для того чтобы погасить огонь, необходимо или перекрыть доступ кислорода, или максимально понизить температуру, или устранить источник возгорания (то, что горит).

При тушении огня на пламя направляют углекислый газ или пену, которые затрудняют доступ воздуха к горючему веществу. Небольшие очаги пожара можно потушить, накрыв их сверху брезентом или одеялом. Можно также использовать песок. Для тушения угля или горящей древесины используют воду. Она охлаждает их, а образующиеся водяные пары затрудняют доступ воздуха.

Самое важное

Горение — это химическая реакция, при которой происходит окисление веществ с выделением теплоты и света. Горение веществ в воздухе происходит медленнее, чем в кислороде. При горении простых и сложных веществ образуются оксиды. Оксиды — это сложные вещества, состоящие из двух элементов, один из которых кислород.

Образование основных и кислотных оксидов

Изучая горение серы, фосфора и железа, вы убедились, что металлы и неметаллы горят в воздухе, образуя оксиды. Для изучения свойств оксидов проделаем следующие опыты.

Опыт 1

В фарфоровую чашку помещаем немного свежепрокаленного оксида кальция СаО, (жженая известь), обливаем его водой. При этом выделяется большое количество теплоты, что свидетельствует о протекании химической реакции. В результате образуется рыхлый порошок гашеной извести, при растворении которого в воде получается мыльный на ощупь раствор. Изменение окраски лакмуса в синюю подтверждает об образовании основания. Схема реакции оксида кальция с водой следующая:

оксид кальция + вода гидроксид кальция (основание)

Таким образом, оксидам металлов соответствуют основания. Растворимые основания называются щелочами .

Растворимые в воде основания изменяют цвет индикаторов*.

* Информация индикаторах дана в § 11.

Из этого можно заключить, что оксиды металлов являются основными оксидами.

Опыт 2

Наливаем в химический стакан немного горячей воды, добавляем несколько капель раствора фиолетового лакмуса и сжигаем над водой в металлической ложечке красный фосфор. Образовавшийся в виде белого дыма оксид фосфора постепенно растворяется в воде, и образуется фосфорная кислота. Это подтверждает изменение окраски лакмуса на красную. Как видим, оксидам неметаллов соответствует кислота. Таким образом, оксиды неметаллов являются кислотными оксидами. Схема реакции:

оксид фосфора (V) + вода фосфорная кислота

Самое важное

При горении металлов образуется основной оксид. Основным оксидам соответствуют основания. Растворимые основания называются щелочами. При горении неметаллов образуются кислотные оксиды, им соответствуют кислоты. Существуют вещества, которые под действием кислот и щелочей изменяют свой цвет. Эти вещества называются индикаторами.

Услуги по химии:

Лекции по химии:

Лекции по неорганической химии:

Лекции по органической химии:

Присылайте задания в любое время дня и ночи в ➔

Официальный сайт Брильёновой Натальи Валерьевны преподавателя кафедры информатики и электроники Екатеринбургского государственного института.

Все авторские права на размещённые материалы сохранены за правообладателями этих материалов. Любое коммерческое и/или иное использование кроме предварительного ознакомления материалов сайта natalibrilenova.ru запрещено. Публикация и распространение размещённых материалов не преследует за собой коммерческой и/или любой другой выгоды.

Сайт предназначен для облегчения образовательного путешествия студентам очникам и заочникам по вопросам обучения . Наталья Брильёнова не предлагает и не оказывает товары и услуги.