Spalanie węglowodorów – wzór, zadania

Spalanie węglowodorów- wzór

Wszystkie węglowodory spalają się całkowicie w tlenie, z utworzeniem odpowiednich ilości dwutlenku węgla i wody. Ogólną reakcję całkowitego spalania węglowodoru o wzorze sumarycznym C_xH_y, można zapisać równaniem (1). Liczbę cząsteczek tlenu potrzebną do całkowitego spalenia jednej cząsteczki węglowodoru C_xH_y, w równaniu (1) oznaczoną jako n, można wyliczyć łatwo ze wzoru (2) – zależy ona od ilości atomów węgla i wodoru w cząsteczce węglowodoru.

$C_xH_y + nO2 \rightarrow xCO_2 + \frac{y}{2}H_2O$ (1)

$n= x + \frac{y}{4}$ (2)

Przykład:

Propan, węglowodór o wzorze C₃H₈, spala się całkowicie według równania (3);

$C_3H_8 + 5O_2 \rightarrow 3CO_2 + 4H_2O$ (3)

W tym równaniu liczba atomów węgla w cząsteczce (x) wynosi 3, a liczba atomów wodoru (y) wynosi 8. Dlatego liczbę cząsteczek tlenu potrzebnych do spalenia 1 cząsteczki propanu obliczamy, podstawiając x i y do równania 2:

$n = 3 +\frac84 = 3 + 2 = 5$

Jest to zgodne z wartością zapisaną w uzgodnionym równaniu (3).

Podobnie do wyżej opisanego wzoru ogólnego (prawdziwego dla wsystkich węglowodorów), opisać można spalanie wszystkich podstawowych klas węglowodorów - alkanów, alkenów i alkinów. Odpowiednie równania i przykłady opisane sa poniżej.

Alkany

Reakcję całkowitego spalania alkanu o wzorze sumarycznym $C_nH_{2n+2$ , można zapisać równaniem (4). Ilość cząsteczek tlenu potrzebną do całkowitego spalenia jednej cząsteczki alkanu, w równaniu (1) oznaczoną jako n, można wyliczyć łatwo ze wzoru (5) – jest ona zależna od liczb atomów węgla i wodoru w cząsteczce.

$C_nH_{2n+2} + xO_2 \rightarrow nCO_2 + (n+1)H_2O$ (4)

$x= \frac{3n+1}{2}$ (5)

Spalają się także półspaloanie do tlenku węgla (rówanie 6) oraz niecałkowite spalanie do sadzy (równanie 7)

$C_nH_{2n+2}+ \frac{2n+1}{2} O _{2} \rightarrow nCO+(n+1)H_2O$ (6)

$C_nH_{2n+2}+ \frac{n+1}{2} O _{2} \rightarrow nC+(n+1)H_2O$ (7)

Alkeny- węglowodory nienasycone o wzorze ogólnym $C_nH_{2n$ spalać mogą się także na trzy sposoby jak alkany. Reakcje całkowitego spalania alkenów (do dwutlenku węgla- równanie 8) oraz spalania niecalkowite (do sadzy- rówanie 10) czy płóspalanie (do tlenku węgla- równanie 9) przedstwiono poniżej.

$C_nH_{2n} + \frac{3n}{2} O_2 \rightarrow nCO_2 + nH_2O$ (8)

$C_nH_{2n} + \frac{n}{2} O_2 \rightarrow \frac{n}{2}CO + \frac{n}{2} H_2O$ (9)

$C_nH_{2n} + \frac{n}{2} O_2 \rightarrow nC + nH_2O$ (10)

Alkiny- węglowodory nienasycone o wzorze ogólnym $C_nH_{2n-1}$ spalają się tak jak alkeny i alkany całkowicie, niecalkowicie oraz w procesie półspalania. Wzory 11,12,13 przedstawiają ogólne schematy reakcji spalania w szeregu homologicznym alkinów. W powietrzu alkiny spalają się niecałkowicie (kopcący płomień świadczy o powstawaniu sadzy)

$C_nH_{2n-2} + \frac{3n-1}{2} O_2 \rightarrow nCO_2 + (n-1)H_2O$ (11)

$C_nH_{2n-2} + \frac{2n-1}{2} O_2 \rightarrow nCO + (n-1)H_2O$ (12)

$C_nH_{2n-2} + \frac{n-1}{2} O_2 \rightarrow nC + (n-1)H_2O$ (13)

Spalanie węglowodorów- zadania

Czy 8 cząsteczek tlenu wystarczy, aby spalić całkowicie 1 cząsteczkę 3-metylopropanu?
Ile cząsteczek tlenu potrzeba, aby spalić całkowicie 1 mol ( $6,02 \cdot 10^{23}$ ) cząsteczek propanu?
Czy 20 cząsteczek tlenu starczy, aby całkowicie spalić 1 cząsteczkę pentanu i 1 cząsteczkę 4-etyloheksanu?
Zakładając, że 1 mol dwutlenku węgla zajmuje objętość 22,4dm³, ile dm³ CO₂ powstanie z całkowitego spalenia 2 moli cyklopropanu
Ile cząsteczek tlenu potrzeba do całkowitego spalenia 1 cząsteczki n-oktanu? Ile cząsteczek CO₂ powstanie w tej reakcji?
Ile cząsteczek wody powstanie w reakcji całkowitego spalania 2-metyloheksanu?
Jaki węglowodór spala się całkowicie, dając 2 cząsteczki CO₂ i 3 cząsteczki wody?

Polecamy również:

Destylacja ropy naftowej – schemat, produkty

Destylacja ropy naftowej to proces, który pozwala na oddzielenie od siebie poszczególnych frakcji ropy, różniących się między sobą temperaturą wrzenia. Jest to podstawowy proces technologiczny prowadzony w rafineriach Więcej »
Spalanie paliw – wzór, zanieczyszczenia

Spalanie paliw kopalnych takich jak ropa naftowa, gaz ziemny, czy węgiel, jest jedną z najważniejszych metod pozyskiwania energii wykorzystywanych przez ludzkość. Energia uwalniana w procesach spalania wykorzystywana jest do napędzania pojazdów, wytwarzania energii elektrycznej, w celach grzewczych, a także... Więcej »
Na czym polega piroliza węgla kamiennego?

Piroliza węgla kamiennego (inaczej koksowanie lub sucha destylacja węgla) to proces odgazowania węgla w wysokiej temperaturze. Proces polega na ogrzewaniu węgla w temperaturze 900-1200oC, bez dostępu powietrza. Piroliza prowadzi do zrywania wiązań C-C, C-H i C-O. Więcej »
Czym jest kraking i reforming?

Benzynę uzyskuje się z destylacji frakcyjnej ropy naftowej. Następnie poddawana jest procesom poprawiającym jej właściwości fizyczne i chemiczne, jak reforming i kraking. Reforming polega na izomeryzacji łańcuchów węglowodorów oraz odwodornieniu, które prowadzi do cyklizacji i aromatyzacji... Więcej »

Komentarze (1)

totamtomik

2019-02-13 09:39:10

czyli, wszystkie Wodory dzielimy przez 4 w Hexanie i tym podobnych?

Spalanie węglowodorów – wzór, zadania