Горение пропана в кислороде

1. Записываем реакцию горения:

С₃Н₈ + О₂ = СО₂ + Н₂О

2. В молекуле пропана 3 атома углерода, из них образуется 3 молекулы углекислого газа.

С₃Н₈ + О₂ = 3СО₂ + Н₂О

3. Атомов водорода в молекуле пропана 8, из них образуется 4 молекулы воды:

С₃Н₈ + О₂ = 3СО₂ + 4Н₂О

4. Подсчитаем число атомов кислорода в правой части уравнения

2×3 + 4 = 10

5. В левой части уравнения так же должно быть 10 атомов кислорода. Молекула кислорода состоит из двух атомов, следовательно, перед кислородом нужно поставить коэффициент 5.

С₃Н₈ + 5О₂ = 3СО₂ + 4Н₂О

Коэффициенты, стоящие в уравнении реакции, называются стехиометрическими коэффициентами и показывают, сколько молей (кмолей) веществ участвовало в реакции или образовалось в результате реакции.

Стехиометрический коэффициент, показывающий число молей кислорода, необходимое для полного сгорания вещества, обозначается буквой b.

В первой реакции b = 5.

Горение глицерина в кислороде

1. Записываем уравнение реакции горения.

С₃Н₈О₃ + О₂ = СО₂ + Н₂О

2. Уравниваем углерод и водород:

С₃Н₈О₃ + О₂ = 3СО₂ + 4Н₂О.

3. В правой части уравнения 10 атомов кислорода.

В составе горючего вещества есть 3 атома кислорода, следовательно, из кислорода в продукты горения перешли 10 – 3 = 7 атомов кислорода.

Таким образом, перед кислородом необходимо поставить коэффициент 7: 2 = 3,5

С₃Н₈О₃ +3,5О₂ = 3СО₂ + 4Н₂О.

В этой реакции b = 3,5.

Горение аммиака в кислороде

Аммиак состоит из водорода и азота, следовательно, в продуктах горения будут вода и молекулярный азот.

NH₃ + 0,75O₂ = 1,5H₂O + 0,5N₂ b = 0,75.

Обратите внимание, что перед горючим веществом коэффициент 1, а все остальные коэффициенты в уравнении могут быть дробными числами.

Горение сероуглерода в кислороде

Продуктами горения сероуглерода CS₂ будут углекислый газ и оксид серы (IV).

CS₂ + 3O₂ = CO₂ + 2SO₂ b = 3.

Чаще всего в условиях пожара горение протекает не в среде чистого кислорода, а в воздухе. Воздух состоит из азота (78 %), кислорода (21 %), окислов азота, углекислого газа, инертных и других газов (1 %). Для проведения расчетов принимают, что в воздухе содержится 79 % азота и 21 % кислорода. Таким образом, на один объем кислорода приходится 3,76 объемов азота (79:21 = 3,76).

В соответствии с законом Авогадро и соотношение молей этих газов будет 1: 3,76. Таким образом, можно записать, что молекулярный состав воздуха (О₂ + 3,76N₂).

Составление уравнений реакций горения в воздухе

Пример 2.2. Составить уравнение реакции горения в воздухе водорода Н2, анилина С6Н5NH2, пропанола С3Н7ОН, угарного газа СО, хлорметана СН3Сl, диэтилтиоэфира (С2Н5)2S, диметилфосфата (СН3)2НРО4.

Составление реакций горения веществ в воздухе аналогично составлению реакций горения в кислороде. Особенность состоит только в том, что азот воздуха при температуре горения ниже 2000⁰С в реакцию горения не вступает и выделяется из зоны горения вместе с продуктами горения.

Горение водорода в воздухе

Н₂ + 0,5(О₂ + 3,76N₂) = Н₂О + 0,5×3,76N₂ b = 0,5.

Обратите внимание, что стехиометрический коэффициент перед кислородом 0,5 необходимо поставить и в правой части уравнения перед азотом.

Горение пропанола в воздухе

С₃Н₇ОН + 4,5(О₂ + 3,76N₂) =3СО₂ + 4Н₂О +4,5×3,76N₂

b = 4,5.

В составе горючего есть кислород, поэтому расчет коэффициента b проводят следующим образом: 10 – 1 = 9; 9: 2 = 4,5.

Горение анилина в воздухе

С₆Н₅NН₂ + 7,75(О₂ + 3,76N₂) =6СО₂ + 3,5Н₂О + 0,5N₂ +7,75×3,76N₂

b = 7,75.

В этом уравнении азот в правой части уравнения встречается дважды: азот воздуха и азот из горючего вещества.

Горение угарного газа в воздухе

СО + 0,5(О₂ + 3,76N₂) =СО₂ + 0,5×3,76N₂

b = 0,5.

Горение хлорметана в воздухе

СН₃Сl + 1,5(О₂ + 3,76N₂) =СО₂ + НСl + Н₂О +1,5×3,76N₂

b = 1,5.

Горение диэтилтиоэфира в воздухе

(С₂Н₅)₂ S + 7,5(О₂ + 3,76N₂) =4СО₂ + 5Н₂О + SO₂ + 7,5×3,76N₂

b = 7,5.

Горение диметилфосфата в воздухе

(СН₃)₂НР О₄ + 3(О₂ + 3,76N₂) =2СО₂ + 3,5Н₂О + 0,5Р₂О₅ + 3×3,76N₂

b = 3.

В процессах горения исходными веществами являются горючее вещество и окислитель, а конечными - продукты горения.

Расчет молей (киломолей) исходных веществ и продуктов реакции по уравнению реакции горения

Пример 2.3. Сколько молей исходных веществ участвовало в реакции и сколько молей продуктов горения образовалось при полном сгорании 1 моля бензойной кислоты С6Н5СООН?

1. Запишем уравнение реакции горения бензойной кислоты.

С₆Н₅СООН + 7,5(О₂ + 3,76N₂) =7СО₂ + 3Н₂О +7,5×3,76N₂

2. Исходные вещества: 1 моль бензойной кислоты;

7,5 молей кислорода;

7,5×3,76 молей азота.

Газов воздуха всего 7,5×4,76 молей.

Всего (1 + 7,5×4,76) молей исходных веществ.

3. Продукты горения: 7 молей углекислого газа;

3 моля воды;

7,5×3,76 моля азота.

Всего (7 + 3 + 7,5×3,76) молей продуктов горения.

Аналогичные соотношения и в том случае, когда сгорает 1 киломоль бензойной кислоты.