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 CxHy, można zapisać równaniem (1). Liczbę cząsteczek tlenu potrzebną do całkowitego spalenia jednej cząsteczki węglowodoru CxHy, 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_{2nspalać 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

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

  2. Ile cząsteczek tlenu potrzeba, aby spalić całkowicie 1 mol (6,02 \cdot 10^{23}) 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?

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)
Wynik działania 3 + 5 =
totamtomik
2019-02-13 09:39:10
czyli, wszystkie Wodory dzielimy przez 4 w Hexanie i tym podobnych?
Ostatnio komentowane
tak
\bartuniko • 2021-10-27 16:05:35
ok
proboszcz oskor • 2021-10-27 12:57:22
git
Głupi jasio • 2021-10-26 23:37:32
a jeśli liczba protonów=60 a liczba neutronów=100 to będzie nad??
xd • 2021-10-26 17:52:41
super tekst
mojnickt • 2021-10-26 17:35:48