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.

(1)

 (2)

Przykład:

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

 (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:

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 , 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.

 (4)

(5)

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

 (6)

 (7)

Alkeny- węglowodory nienasycone  o wzorze ogólnym 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.

(8)

(9)

(10)

Alkiny- węglowodory nienasycone o wzorze ogólnym  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)

 

(11)

(12)

(13)

 

Spalanie węglowodorów- zadania

1. Czy 8 cząsteczek tlenu wystarczy, aby spalić całkowicie 1 cząsteczkę 3-metylopropanu?

2. Ile cząsteczek tlenu potrzeba, aby spalić całkowicie 1 mol () cząsteczek propanu?

3. Czy 20 cząsteczek tlenu starczy, aby całkowicie spalić 1 cząsteczkę pentanu i 1 cząsteczkę 4-etyloheksanu?

4. Zakładając, że 1 mol dwutlenku węgla zajmuje objętość 22,4dm³, ile dm³ CO₂ powstanie z całkowitego spalenia 2 moli cyklopropanu

5. Ile cząsteczek tlenu potrzeba do całkowitego spalenia 1 cząsteczki n-oktanu? Ile cząsteczek CO₂ powstanie w tej reakcji?

6. Ile cząsteczek wody powstanie w reakcji całkowitego spalania 2-metyloheksanu?

7. Jaki węglowodór spala się całkowicie, dając 2 cząsteczki CO₂ i 3 cząsteczki wody?