Реакция сгорания ацетилена: Термохимическое уравнение реакции полного сгорания ацетилена: 2С2Н2 + 5О2 = 4СО2 + 2Н2О + 2610…

alexxlab | 27.02.2023 | 0 | Разное

С2Н2 ацетилен. Свойства ацетилена. Получение ацетилена.

С2Н2 ацетилен. Свойства ацетилена. Получение ацетилена.

Оцените запись

 

Свойства ацетилена.

Содержание

• Свойства ацетилена.
  • Реакция ацетилена с ацетоном.
  • Реакция сгорания ацетилена.
  • Полное сгорание ацетилена.
• Получение ацетилена.
  • Разложение ацетилена.

В качестве горючего газа при кислородной резке наибольшее распространение получил ацетилен, который является химическим соединением углерода с водородом (С₂Н₂). При нормальных температуре и давлении ацетилен находится в газообразном состоянии.

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/см² 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.

Также читайте: Какие свойства кислорода. Вес 1 м3 кислорода. Вес жидкого кислорода. Способы получения кислорода.

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 м³ ацетилена требуется 2,5 м³ кислорода или 12,5 м³ воздуха.

Ацетилен легче кислорода и воздуха. Удельный вес ацетилена при 0°С и 760 мм рт. ст. 1,17 кг/м³.

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

CaC₂ + 2H₂O = C₂H₂ + Ca(OH)₂

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!!!

 

Копир-чертеж. Изготовление копир-чертежей.

Редукторы (регуляторы) давления газа. Конструкция, принцип работы, применение.

Нормы расхода кислорода при резке листового металла. Расход кислорода на 1 метр реза.

Резка металла газом. Резка на природном газе.

Устройство кислородного баллона. Вентиль на кислородный баллон. Техника безопасности при работе с кислородным баллоном.

Наивысшая температура пламени горелки. Регулировка пламени горелки.

Ацетиленовый баллон. Устройство, заправка, хранение и эксплуатация ацетиленовых баллонов. Вентиль ацетиленового баллона.

Какие свойства кислорода. Вес 1 м3 кислорода. Вес жидкого кислорода. Способы получения кислорода.

Резка пропан-бутаном. Газовый баллон пропан-бутана.

Эксплуатация кислородного редуктора и техника безопасности.

Примеры решения задач

При решении задач этого раздела следует пользоваться табл. I приложения Б.

Пример 3.1. Вычислить тепловой эффект и написать термохимическое уравнение реакции горения ацетилена, в результате которой образуются пары воды и диоксид углерода. Сколько теплоты выделится при сгорании 10 л ацетилена (н.у.)?

Решение. Реакция горения ацетилена протекает по уравнению

С₂Н₂ (г)+ 5½О₂ (г)= 2СО₂ (г)+ Н₂О (г).

Пользуясь следствием из закона Гесса и справочными данными из табл.I, вычисляем тепловой эффект реакции:

DH⁰_{х. р.} = (2 + ) − (+ 5½)

DH⁰_х.р. = [2(-393,5) + (-241,8)] − (226,8 + 5½ ∙ 0) = -1255,6 кДж.

Термохимическими называются уравнения химических реакций, в которых указано изменение энтальпии. Изменение энтальпии (тепловой эффект) записывают в правой части уравнения после запятой.

Термохимическое уравнение реакции горения ацетилена имеет вид:

С₂Н₂ (г) + 5½О₂

(г)= 2СО₂ (г)+ Н₂О (г),DH⁰_х.р. = –1255,6 кДж.

Тепловой эффект обычно относят к одному молю вещества. Следовательно, при сжигании 1 моль С₂Н₂ выделяется 1255,6 кДж. Однако по условию задачи сжигается 10 л ацетилена, что составляет 10 / 22,4 = 0,446 моль С₂Н₂, где 22,4 л/моль – мольный объем любого газа при нормальных условиях. Таким образом, при сгорании 0,446 моль (10 л) С₂Н₂ выделится 0,446×(1255,6) = 560 кДж теплоты.

Пример 3.2. Реакция идет по уравнению Fe₂O₃ + 2Al = 2Fe + Al₂O₃.

При восстановлении 48 г Fe₂O₃ выделяется 256,1 кДж теплоты. Вычислить тепловой эффект реакции и стандартную энтальпию образования Fe

2O₃.

Решение. Число молей Fe₂O₃, содержащихся в 48 г Fe₂O₃, составляет 48 / 160 = 0,3 моль, где 160 г/моль – молярная масса Fe₂O₃. Так как тепловой эффект относят к 1 моль вещества, то тепловой эффект данной реакции равен –256,1 / 0,3 = –853,7 кДж. Запишем термохимическое уравнение этой реакции:

Fe₂O₃ + 2Al = 2Fe + Al₂O₃, DH⁰_х.р.= –853,8 кДж/

Формула для расчета теплового эффекта данной реакции имеет вид

DH⁰_{х. р.}= (2+) – (+ 2), отсюда находим

= 2+ – 2 – _.

После подстановки справочных данных из табл.Iполучаем:

= 2 × 0 – 1676 – 2 × 0 + 853,8 = –822,2 кДж/моль.

Таким образом, тепловой эффект реакции равен –853,8 кДж, а составляет –822,2 кДж/моль.

Пример 3.3. Исходя из термохимических уравнений

Н₂ (г)+ О₂ (г) = Н₂О₂ (ж), = –187 кДж; (1)

Н₂О₂ (ж) + Н₂ (г) = 2Н₂О (г), = –297 кДж; (2)

Н₂О (г) = Н₂О (ж), = – 44 кДж, (3)

рассчитать значение стандартной энтальпии реакции образования Н₂О (ж).

Решение. Запишем уравнение реакции, тепловой эффект которой необходимо определить: Н₂ (г)+ ½О₂ (г) = Н₂О (ж), –? (4)

В уравнения (1), (2), (3) входят Н₂О₂ (ж) и Н₂О (г), которые не входят в уравнение (4).

Чтобы исключить их из уравнений (1), (2), (3), умножим уравнение (3) на 2 и сложим все три уравнения:

Н₂ (г) + О₂ (г) + Н₂О₂ (ж)+ Н₂ (г)+ 2Н₂О (г) = Н₂О₂ (ж)+ 2Н₂О (г)+ 2Н₂О (ж). (5)

После преобразования уравнения (5) и деления его на 2 получаем искомое уравнение (4). Аналогичные действия проделаем с тепловыми эффектами:

.=

В результате получаем Дж;

т.е. энтальпия образования Н₂О (ж). = –286 кДж/моль.

Пример 3.4. В каком направлении будет протекать реакция при стандартных условиях СН₄ (г) + СО₂ (г) ↔ 2СО (г) + 2Н₂ (г)

Решение.

Направление протекания химической реакции определяет энергия Гиббса (∆G). Изменение энергии Гиббса в результате химической реакции равно сумме энергий Гиббса образования продуктов реакции за вычетом суммы энергий Гиббса образования исходных веществ с учетом стехиометрических коэффициентов. Формула для расчета изменение энергии Гиббса изучаемой реакции имеет вид:

Значения берем из табл. 1 приложения и получаем:

[2 ∙ (-137,1) + 2 ∙ 0] − [(-50,8) + (-394,4)] = +171 кДж.

При р=const, T=constреакция самопроизвольно протекает в том направлении, которому отвечает убыль энергии Гиббса. Если ∆G< 0, то реакция самопроизвольно протекает в прямом направлении. Если ∆G> 0, то самопроизвольное протекание процесса в прямом направлении невозможно. Если

∆G = 0, то реакция может протекать как в прямом направлении, так и в обратном, и система находится в состоянии равновесия.

Так как ∆G⁰_х.р = +171 кДж, т.е. > 0, то самопроизвольное протекание данной реакции в прямом направлении в стандартных условиях невозможно.

Пример 3.5. Определить изменение энтропии в стандартных условиях для реакции С _{(графит)} + 2Н₂ (г) = СН₄ (г)

Решение. Изменение энтропии системы в результате протекания химической реакции (∆S) (энтропия реакции) равно сумме энтропий продуктов реакции за вычетом суммы энтропий исходных веществ с учетом стехиометрических коэффициентов:

При сгорании ацетилена $\text{2}{{\text{C}}_{\text{2}}}{{\text{H}}_{\text{2}}}\text{ + 5}{{\text{O}}_{\text{2}}}\to \text{4C}{{\text{O}}_{\text{2}}}\text{+ 2} {{\text{H}}_{\text{2}}}\text{O}$. Количество кислорода, необходимое для полного сгорания одного моля ацетилена, составляет:A,40 гB,120 гC,80 гD .64 г

Дата последнего обновления: 26 января 2023 г.0003

230.4k+ просмотров

Подсказка: Процесс горения означает окисление вещества кислородом. Это включает быструю реакцию между молекулами кислорода и приводит к высвобождению тепловой и световой энергии. Мы можем рассчитать количество, используя стехиометрические коэффициенты уравнения.

Полный пошаговый ответ:
Реакция сгорания ацетилена основана на концепции молей и стехиометрии, и как таковая, как указано в приведенной выше реакции,
 $\text{2}{{\text{C}}_{\text{2}}}{{\text{H}}_{\text{2}}}\text{ + 5}{{\ text{O}}_{\text{2}}}\to \text{4C}{{\text{O}}_{\text{2}}}\text{+ 2}{{\text{H }}_{\text{2}}}\text{O}$
2 моля ацетилена соединяется с пятью молями кислорода, образуя четыре моля углекислого газа и 2 моля водяного пара.
Один моль любого соединения = молекулярная масса этого соединения
Следовательно, один моль ацетилена = молекулярная масса ацетилена = $\left[ \left( 12\times 2 \right)+\left( 1\times 2 \right ) \right]$= 26 грамм
Один моль кислорода = молекулярная масса кислорода = 32 грамма, 5 молей кислорода = 5$\умножить на 32$=160 грамм.
Следовательно, по стехиометрии реакции
52 грамма, т. е. 2 моля ацетилена окисляются 160 граммами или пятью молями кислорода
Следовательно, 1 моль ацетилена окисляется $\dfrac{160}{2} =80$ граммов кислорода.

Следовательно, правильный ответ — вариант С.

Примечание:
Комбинация атомов с образованием соединений или комбинация соединений с образованием новых соединений подчиняется определенным законам, называемым законами химического соединения. Эта проблема основана на законе Гей-Люссака о соединении объемов, который гласит, что когда газы реагируют вместе с образованием разных продуктов, они делают это в простых отношениях целых чисел при одинаковых условиях температуры и давления.

Недавно обновленные страницы

В Индии по случаю бракосочетания фейерверк 12 класса химии JEE_Main

Щелочноземельные металлы Ba Sr Ca и Mg могут быть организованы 12 класса химии JEE_Main

Что из следующего имеет самый высокий электродный потенциал Химический класс 12 JEE_Main

Что из следующего является истинным пероксидом A rmSrmOrm2 Химический класс 12 JEE_Main

Какой элемент обладает наибольшим радиусом атомов Химический класс 11 JEE_Main

Фосфин получают из следующей руды А Кальций класса 12 по химии JEE_Main

В Индии по случаю бракосочетания фейерверков класс 12 по химии JEE_Main

Щелочноземельные металлы Ba Sr Ca и Mg могут быть отнесены к классу 12 по химии JEE_Main

Что из следующего имеет самый высокий электродный потенциал 12 класса химии JEE_Main

Что из перечисленного является истинным пероксидом A rmSrmOrm2 12 класса химии JEE_Main

Какой элемент обладает наибольшим атомным радиусом А класса 11 химии JEE_Main

Фосфин получают из следующей руды A Химический класс кальция 12 JEE_Main

Тенденции сомнений

Применимый стехиометрический анализ: реакция горения ацетилена

Adam 250 Gregory 900 Средняя школа BBE
710 Уошберн Авеню
Белград, MN 56312

Профиль автора

Резюме

В этой химической лаборатории студенты исследовали наилучшую стехиометрическую смесь газообразного ацетилена, полученную в результате реакции карбида кальция и воды с доступным атмосферным кислородом, чтобы достичь наибольшей групповой высоты пластиковой банки из-под кофе при воспламенении газообразного ацетилена. .

Использовали эту активность? Поделитесь своим опытом и изменениями

Цели обучения

Это задание предназначено для практического применения стехиометрии, типов химических реакций, безопасности в лаборатории, проектирования и проектирования лабораторий, а также научной теории.

Контекст для использования

Из соображений безопасности при воспламенении газообразного ацетилена в реакции горения, эта лаборатория должна использоваться только со студентами-химиками продвинутого уровня, которые постоянно практикуют безопасные лабораторные процедуры. Лаборатория обычно проводится в спортзале из-за необходимости в высоком потолке, чтобы кофейные банки достигали максимальной высоты. Мероприятие обычно занимает две недели; при этом первая неделя предназначена для проектирования и стехиометрических расчетов, а вторая – для полевых испытаний. Студенты обычно приносят свои собственные банки, а инструктор предоставляет проволочные воспламенители и пластиковые подносы, которые служат стартовыми площадками. Устройство измерения высотомера, подобное тому, которое используется для измерения высоты запуска ракет, может быть математически адаптировано для измерения индивидуальной высоты последних запусков студентов.

Описание и учебные материалы

Урок используется как средство для использования различных химических концепций в практических условиях. Инструктор делит класс на группы, которые соревнуются за достижение максимальной высоты банки с кофе, используя реакцию синтеза карбида кальция и воды и последующую реакцию сгорания газообразного ацетилена и атмосферного кислорода. Студенты проводят неделю, изучая стехиметрические расчеты и ограничивающие реакции для предварительно упомянутых реакций, а также разрабатывают план и список независимых, зависимых и управляющих переменных, которые помогут им достичь наиболее эффективного «взрыва» и высоты их индивидуального полета. кофейные банки. В течение второй недели учащиеся ежедневно ведут дневник, проводя различные пробные проекты и переменные, и пытаются усовершенствовать «идеальный» рецепт переменных для последнего дня соревнований, после чего они завершают лабораторный отчет о своем ежедневном опыте. переменные записи. Студенты также сдадут инструктору один окончательный набор переменных и пропорциональное увеличение их лучших результирующих переменных, которые будут использоваться инструктором для запуска ведра на пять галлонов для трех трасс на группу, чтобы увидеть, какая группа достигает самого высокого результата. высоте и, таким образом, выигрывает конкурс (в своем классе я купил пиццу для команды-победителя).

Учебные заметки и советы

Я велел ученикам объявлять “чисто” всякий раз, когда вот-вот должно начаться зажигание, и расположил каждую группу на расстоянии не менее 15 футов друг от друга. Студенты придумали всевозможные переменные, в том числе добавление воды в лоток для лучшего уплотнения, сжатие пластиковой банки, чтобы всасывать немного воды, чтобы создать лучшее уплотнение, размещение резиновой пробки для веса на верхней части банки для достижения лучшее уплотнение и т. д. Платформы для запуска, которые я использовал, были потоковыми столами из комнаты наук о Земле. Устройство зажигания представляло собой воспламенитель для барбекю и длинный провод (10 футов), приклеенный к столу с потоком, при этом провод поднимался на несколько дюймов вверх, туда, где можно было разместить банку для зажигания. Это может быть очень мокрое занятие, и я поручил той группе, которая забыла надеть защитные очки или совершила какое-то нарушение в лаборатории и т. д., убрать водную грязь, образовавшуюся в результате дневных занятий.

Оценка

Я ежедневно вел записи об участии студентов для начисления баллов, а также вычетов за небезопасные лабораторные процедуры, которые я считал необходимыми. Студенты сдали отпечатанный лабораторный отчет о своем ежедневном прогрессе и нормативных результатах, обсуждении и т. д.

Стандарты

1. Различать гипотезу, теорию и закон как научные термины и то, как они используются для ответа на конкретный вопрос.
2. Признать, что для того, чтобы быть действительным, научное знание должно соответствовать определенным критериям, включая то, что оно: должно соответствовать экспериментальным данным, данным наблюдений и выводам о природе; следовать правилам логики и отчетности как по методам, так и по процедурам; и быть фальсифицируемой и открытой для критики.