Уравнение реакции горения ацетилена на воздухе

Почему ацетилен горит на воздухе коптящим пламенем? Напишите уравнение реакции горения ацетилена

Ваш ответ

решение вопроса

Похожие вопросы

• Все категории
• экономические 43,299
• гуманитарные 33,630
• юридические 17,900
• школьный раздел 607,256
• разное 16,836

Популярное на сайте:

Как быстро выучить стихотворение наизусть? Запоминание стихов является стандартным заданием во многих школах.

Как научится читать по диагонали? Скорость чтения зависит от скорости восприятия каждого отдельного слова в тексте.

Как быстро и эффективно исправить почерк? Люди часто предполагают, что каллиграфия и почерк являются синонимами, но это не так.

Как научится говорить грамотно и правильно? Общение на хорошем, уверенном и естественном русском языке является достижимой целью.

Ацетилен — газ с самой высокой температурой пламени!

Содержание

При нормальном давлении и температуре от -82,4°С (190,6 К) до -84,0°С (189 К) переходит в жидкое состояние, а при температуре -85°С (188 К) затвердевает, образуя кристаллы плотностью 0,76 кг/м 3 . Жидкий и твердый ацетилен легко взрывается от трения, механического или гидравлического удара и действия детонатора. Технический ацетилен при нормальных давлении и температуре представляет собой бесцветный газ с резким специфическим чесночным запахом из-за содержащихся в нем примесей в виде сернистого водорода, аммиака, фосфористого водорода и др.

История получения ацетилена

В 1836 г. в Бристоле на заседании Британской ассоциации Эдмунд Дэви (Edmund Davy), профессор химии Дублинского Королевского общества и двоюродный брат Гемфри Дэви (Humphry Davy), сообщил:

. При попытке получить калий, сильно нагревая смесь прокаленного винного камня с древесным углем в большом железном сосуде, я получил черное вещество, которое легко разлагалось водой и образовывало газ, оказавшийся новым соединением углерода и водорода. Этот газ горит на воздухе ярким пламенем, более густым и светящимся даже сильнее, чем пламя маслородного газа (этилена). Если подача воздуха ограничена, горение сопровождается обильным отложением сажи. В контакте с хлором газ мгновенно взрывается, причем взрыв сопровождается большим красным пламенем и значительными отложениями сажи. Дистиллированная вода поглощает около одного объема нового газа, однако при нагревании раствора газ выделяется, по-видимому, не изменяясь. Для полного сгорания нового газа необходимо 2,5 объема кислорода. При этом образуются два объема углекислого газа и вода, которые являются единственными продуктами горения. Газ содержит столько же углерода, что и маслородный газ, но вдвое меньше водорода. Он удивительно подойдет для целей искусственного освещения, если только его удастся дешево получать.

Дэви получил карбид калия К₂С₂ и обработал его водой.

В статье о получении карбида кальция мы писали о том, что его «двууглеродистый водород» впервые был назван ацетиленом французским химиком Пьером Эженом Марселеном Бертло (Marcellin Berthelot) в 1860 г. Только через 60 лет после открытия Дэви предсказанное им использование ацетилена для освещения явилось первым толчком для его промышленного получения.

Получение ацетилена

Получение ацетилена производится двумя основными способами:

• в результате реакции карбида кальция и воды
• из метана путем сжигания в смеси с кислородом в специальных реакторах при температуре 1300-1500°C

А вот какой способ сейчас более распространён можно узнать из статьи о получении ацетилена.

Применение ацетилена

Применение ацетилена при газовой сварке обусловлено тем, что у него самая большая температуры горения. Но он также нашел свое применение в химической отрасли для получения пластмасс, синтетического каучука, уксусной кислоты и растворителей. Более подробный ответ по данному вопросу можно найти в статье о применении ацетилена.

Горение ацетилена

Для полного сгорания 1 м 3 ацетилена по вышеуказанной реакции теоретически требуется 2,5 м 3 кислорода или = 11,905 м 3 воздуха. При этом выделяется тепло Q₁ ? 312 ккал/моль. Высшая теплотворная способность 1 м 3 С₂Н₂ при 0°C и 760 мм рт. ст., определенная в газовом калориметре, составляет Q_В = 14000 ккал/м 3 (58660 кДж/м 3 ), что соответствует расчетной:

312?1,1709?1000/26,036 = 14000 ккал/м 3

Низшая теплотворная способность при тех же условиях может быть принята Q_H = 13500 ккал/м 3 (55890 кДж/м 3 ).

Практически для горения в горелках при восстановительном пламени в горелку подается не 2,5 м 3 кислорода на 1 м 3 ацетилена, а всего лишь от 1 до 1,2 м 3 , что примерно соответствует неполному сгоранию по реакции:

где Q2 ? 60 ккал/моль или 2300 ккал/кгС₂H₂. Остальные 1,5-1,3 м 3 кислорода поступают в пламя из окружающего воздуха, в результате чего в наружной оболочке пламени протекает реакция:

Реакция неполного горения ацетилена протекает на внешней оболочке светящегося внутреннего конуса пламени, причем под влиянием высокой температуры на внутренней поверхности конуса происходит распад С₂Н₂ на его составляющие по реакции:

где Q₄?54 ккал/моль или 2070 ккал/кг С₂H₂.

Таким образом, общая полезная теплопроизводительность пламени применительно к сварочным процессам представляет собой сумму тепла, выделяемого при распаде С₂Н₂, и тепла, выделяемого при неполном сгорании, что составляет Q4 + Q2 = 2070 + 2300 = 4370 ккал/кг или 4370?1,1709 ? 5120 ккал/м 3 .

При содержании С₂Н₂ в смеси около 45% (т. е. при отношении кислорода к ацетилену, примерно равном 1,25) достигается максимальная температура горения ацетилена, которая составляет 3200°С.

Следовательно, температура пламени изменяется в зависимости от состава смеси.

При содержании 27% С₂Н₂ достигается максимальная скорость воспламенения ацетилено-кислородной смеси, которая равна 13,5 м/сек.

Следовательно, в зависимости от состава смеси также изменяется и скорость воспламенения.

Данные зависимостей скорости воспламенения и температуры пламени и от содержания в ней ацетилена представлены ниже в таблице.

Необходимо понимать, что полное сгорание ацетилено-воздушной смеси достигается при наличии в ней не более 1?100/(1+11,905)=7,75% ацетилена (так называемая стехиометрическая смесь). При этом продуктами реакции являются только углекислый газ (СО₂) и вода (H₂О). При содержании ацетилена более 17,37% в виде сажи выделяется свободный углерод.

С увеличение процентного содержание ацетила выделение сажи также возрастает (коптящее пламя), а при 81% С₂Н₂ — процесс горения прекращается или не возникает.

Хранение и транспортировка ацетилена

Ацетилен выпускают по ГОСТ 5457 растворенным и газообразным. Хранят и транспортируют его в растворенном состоянии в специальных стальных баллонах по ГОСТ 949, заполненных пористой, пропитанной ацетоном массой. Ацетилен, растворенный в ацетоне не склонен к взрывчатому распаду.

Баллоны окрашены в серый цвет и надписью красными буквами «АЦЕТИЛЕН» на верхней цилиндрической части.

Максимальное давление ацетилена при заполнении баллона составляет 2,5 МПа (25 кгс/см 2 ), при отстое и охлаждении баллона до 20°С оно снижается до 1,9 МПа (19 кгс/см 2 ). При этом давлении в 40-литровый баллон вмещается 5-5,8 кг С₂Н₂ по массе (4,6-5,3 м 3 газа при 20°С и 760 мм рт. ст.).

Давление ацетилена в полностью наполненном баллоне изменяется при изменении температуры следующим образом:

Другие требования техники безопасности можно узнать из статьи о классе опасности и мерах безопасности при работе с ацетиленом

Физические свойства ацетилена

Физические свойства ацетилена представлены в таблицах ниже.

Коэффициенты перевода объема и массы С₂Н₂ при Т=15°С и Р=0,1 МПа

Коэффициенты перевода объема и массы С₂Н₂ при Т=0°С и Р=0,1 МПа

Ацетилен в баллоне

Благодаря информации в таблице можно дать ответы на часто задаваемые вопросы:

• Сколько ацетилена в одном баллоне?
  Ответ: в 40 л баллоне 5 кг или 4,545 м 3 ацетилена
• Сколько весит баллон ацетилена?
  Ответ:
  58,5 кг — масса пустого баллона из углеродистой стали согласно ГОСТ 949;
  18-20 кг — масса пористого материала, пропитанного ацетоном;
  5,0 — кг масса С₂Н₂ в баллоне;
  Итого: 58,5 + 20,0 + 5,0= 83,5 кг вес баллона с ацетиленом.
• Сколько м 3 ацетилена в баллоне
  Ответ: 4,545 м 3

С2Н2 ацетилен. Свойства ацетилена. Получение ацетилена.

С2Н2 ацетилен. Свойства ацетилена. Получение ацетилена.

Свойства ацетилена.

Химически чистый ацетилен является бесцветным газом со слабым эфирным запахом и слегка сладковатым вкусом. Технический ацетилен, применяемый для кислородной резки, вследствие присутствия в нем некоторых примесей (сероводорода, аммиака, фосфористого водорода и др.) отличается резким неприятным запахом и является вредным для организма человека.

При давлении свыше 2 кг/см 2 ацетилен в больших объемах приобретает свойства взрывчатого газа и при соприкосновении с накаленной поверхностью или от электрической искры взрывается, при этом температура достигает 3000°С, а давление увеличивается более чем в 10 раз.

С кислородом и воздухом ацетилен образует взрывоопасные смеси, которые от огня взрываются. Ацетилено — воздушная смесь является взрывоопасной при наличии от 2,3 до 81% ацетилена в воздухе. Еще более опасной является ацетилено — кислородная смесь, которая от огня взрывается при содержании в кислороде от 2,3 до 93% ацетилена, при этом скорость распространения взрывной волны достигает 3000 м/сек, поэтому особенно тщательно нужно следить за плотностью всех ацетиленовых приборов, трубопроводов и пр.

Взрывчатость ацетилена сильно понижается при размещении его в капиллярных (очень тонких) каналах. Этим свойством ацетилена пользуются при наполнении баллонов под давлением — ацетиленовые баллоны заполняют специальной пористой массой.

Реакция ацетилена с ацетоном.

Ацетилен хорошо растворяется во многих жидкостях, особенно в ацетоне. В одном объеме ацетона при 15°С и нормальном давлении растворяется 23 объема ацетилена, а при повышенном давлении — пропорционально больше. Это свойство ацетилена также используют при наполнении баллонов. Растворимость ацетилена в ацетоне в значительной степени зависит от температуры: с повышением температуры растворимость уменьшается, а с понижением резко возрастает.

Способность растворенного ацетилена к взрыву понижается.

Реакция сгорания ацетилена.

Ацетилен при сгорании в смеси с чистым кислородом дает пламя с температурой 3050 — 3150°С, а при сгорании в смеси с воздухом 2350°С.

Полное сгорание ацетилена.

Для полного сгорания 1 м 3 ацетилена требуется 2,5 м 3 кислорода или 12,5 м 3 воздуха.

Ацетилен легче кислорода и воздуха. Удельный вес ацетилена при 0°С и 760 мм рт. ст. 1,17 кг/м 3 .

При длительном взаимодействии с красной медью и серебром ацетилен дает соединения, которые при нагревании или при сильном ударе взрываются. Поэтому при изготовлении ацетиленовой аппаратуры и арматуры запрещено применение серебряных припоев и красной меди в чистом виде. Допускаются лишь технические медные сплавы, содержащие не более 70% меди.

Получение ацетилена.

Основным промышленным способом получения ацетилена является разложение карбида кальция водой. Карбид кальция представляет собой химическое соединение кальция с углеродом (СаС₂) и является твердым веществом темно-серого или серого цвета.

Технический карбид кальция получается сплавлением негашеной извести с углем (коксом или антрацитом). Шихта, состоящая из смеси угля и извести в определенной пропорции, погружается в электрическую дуговую печь, где под влиянием тепла электрической дуги расплавляется с образованием карбида кальция.

Расплавленный карбид выливают из печи в формы — изложницы, в которых он застывает. Застывший карбид кальция затем дробят, сортируют на куски определенных размеров и упаковывают в специальные барабаны для хранения и транспортировки. Барабаны для упаковки карбида кальция делают из листового железа толщиной не менее 0,5—0,6 мм с герметически закрывающейся крышкой. На цилиндрической поверхности барабанов для повышения их прочности накатаны гофры. Барабан вмещает 50— 130 кг карбида кальция.

Карбидные барабаны следует открывать очень осторожно , так как по тем или иным причинам внутрь барабана может проникнуть влага и образоваться взрывоопасная ацетилено-воздушная смесь. Лучше всего покрыть крышку барабана слоем тавота и снимать ее специальным ножом. Ни в коем случае нельзя прибегать к ударам молотка.

Категорически запрещается при раскупорке карбидных барабанов применять пламя или же вырубать крышку барабана зубилом.

Разложение ацетилена.

При действии воды карбид кальция разлагается, образуя ацетилен и гашеную известь. Реакция протекает по уравнению

и сопровождается значительным выделением тепла.

Карбид кальция при соприкосновении с атмосферным воздухом, содержащим пары воды, разлагается с выделением ацетилена. Из 1 кг карбида кальция обычно получается от 230 до 300 л ацетилена.

Для разложения 1 кг карбида кальция теоретически требуется 0,56 л воды. Реакция разложения карбида протекает с выделением большого количества тепла, поэтому недостаток воды может привести к значительному перегреву и даже воспламенению ацетилена в месте разложения карбида. Во избежание этого процесс разложения карбида ведут всегда с избыточным количеством воды, которая используется для охлаждения. Практически на 1 кг карбида кальция берется от 5 до 20 л воды.

Статья оказалась полезной?! Поделись с друзьями в социальных сетях.