Είσοδος
        

Χημεία

Πλήρης καύση υδρογονανθράκων. Άσκηση, Μεθοδολογία.

Εκτύπωση
Δημοσιεύτηκε στις Σάββατο, 13 Απριλίου 2013 18:01 Γράφτηκε από τον/την Παν.Αρφάνης

Καύση: Με τον όρο καύση χαρακτηρίζεται (πλέον) οποιαδήποτε χημική αντίδραση συνοδεύεται από έκλυση θερμότητας ίσως και φωτός, που συνδυάζονται (συχνά) με την εμφάνιση φλόγας, από θερμά αέρια προϊόντα, ή λάμψης.

Παλιότερα ονομάζονταν καύση κάθε αντίδραση με το οξυγόνο (Ο2) που ελευθερώνει θερμότητα και φως. Σήμερα είναι δεκτό ότι και άλλες χημικές ουσίες εκτός του Ο2 μπορούν να προκαλέσουν διάφορες καύσεις. Τέτοιες χημικές ουσίες είναι το όζον (O3), το φθόριο (F2), το χλώριο (Cl2) κ.ά. Πάντως, συνήθως όταν αναφέρεται ο όρος καύση, χωρίς άλλη διευκρίνιση, εννοείται ότι πρόκειται για καύση με οξυγόνο ή με αέρα.

Όταν ένας υδρογονάνθρακας καίγεται πλήρως με οξυγόνο, τα προϊόντα που παράγονται είναι μόνο διοξείδιο του άνθρακα και υδρατμοί.

Γραφή της χημικής εξίσωσης, που συμβολίζει μία αντίδραση πλήρους καύσης:

Στο πρώτο μέλος της χημικής εξίσωσης πλήρους καύσης γράφω την προς καύση ουσία (πχ. οργανική ένωση) και το οξυγόνο.

Στο δεύτερο μέλος γράφω τα προϊόντα της πλήρους καύσης, ανάλογα με τα στοιχεία που περιέχει η καιγόμενη ουσία.Στην περίπτωση υδρογονανθράκων  CO2  και  H2O.

Προσδιορίζω τους συντελεστές των προϊόντων ακολουθώντας την εξής λογική:

Όσα άτομα άνθρακα περιέχονται σε ένα μόριο της καιγόμενης ουσίας τόσα άτομα άνθρακα θα πρέπει να περιέχονται και στο δεύτερο μέλος της χημικής εξίσωσης καύσης άρα και τόσα μόρια διοξειδίου του άνθρακα θα σχηματισθούν, αφού όλη η ποσότητα του άνθρακα της ουσίας μετατράπηκε σε διοξείδιο του άνθρακα και κάθε μόριο διοξειδίου του άνθρακα περιέχει ένα άτομο άνθρακα.

Με ανάλογους συλλογισμούς προκύπτει ότι, ο αριθμός των μορίων του νερού που παριστάνονται στο δεύτερο μέρος της χημικής εξίσωσης καύσης θα είναι μισός του αριθμού των ατόμων του υδρογόνου που περιέχονται σε ένα μόριο της καιγόμενης ουσίας. Έχοντας συμπληρώσει τους συντελεστές των προϊόντων  βρίσκω το σύνολο των ατόμων του οξυγόνου που περιέχονται στο  νερό  και στο διοξειδίο του άνθρακα στο δεύτερο μέρος της αντίδρασης. Επειδή το οξυγόνο είναι διατομικό Ο2 γράφουμε τον μισό αρΙθμό σαν συντελεστή του μοριακού οξυγόνου (Ο2) στο πρώτο μέλος της χημικής εξίσωσης.

 Στοιχειομετρικοί υπολογισμοί με βάση τη χημική εξίσωση μιας αντίδρασης.

Γνωρίζουμε ότι ο λόγος των συντελεστών μιας (σωστά) ισοσταθμισμένης χημικής εξίσωσης παριστάνει και το λόγο των mol των αντιδρώντων σωμάτων και των προϊόντων της αντίδρασης, καθώς επίσης και το λόγο των όγκων των αερίων αντιδρώντων σωμάτων και των αερίων προϊόντων της αντίδρασης (εφόσον αυτοί μετρήθηκαν στις ίδιες συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας).

Έστω για παράδειγμα, η χημική εξίσωση: C2H4 (g) + 3 O2 (g) à 2 CO2 (g) + 2 H2O (g),που συμβολίζει τη χημική αντίδραση της πλήρους καύσης του αιθενίου με καθαρό οξυγόνο.

Από αυτήν προκύπτουν τα παρακάτω:

•          1 mol C2H4 (g) καίγεται πλήρως με 3 mol O2 (g) και σχηματίζονται 2 mol CO2 και 2 mol H2O  1mol μιας ένωσης ζυγίζει το Μοριακό της Βάρος (Μr) σε γραμμάρια.

•          1 L C2H4 (g) καίγεται πλήρως με 3 L O2 (g) και σχηματίζονται 2 L CO2 (g) και 2 L H2O (g), εφόσον οι όγκοι όλων των αερίων μετρήθηκαν στις ίδιες συνθήκες. Σε πρότυπες συνθήκες (STP), ο γραμμομοριακός όγκος Vm των αερίων είναι 22,4L.

 Ας θυμηθούμε από την Α Λυκείου τις παρακάτω σχέσεις:

typoi mole

Παράδειγμα :  Καίγονται πλήρως 2,8 g αιθενίου, με καθαρό οξυγόνο.

Να βρείτε:

 (α) τον όγκο (V1) του σχηματιζόμενου διοξειδίου του άνθρακα σε STP, και

 (β) τη μάζα  (m)  του  σχηματιζόμενου  νερού. Δίδονται: Αr(C) = 12, Αr(H) = 1, Αr(O) = 16

Λύση: Υπολογίζω τον αριθμό mol του χημικά καθαρού αιθενίου (με βάση τα οποία θα γίνουν οι υπολογισμοί):

Mr= 2xAr(c) +4xAr (H)=…=28 g/mol

n=m/Mr=2,8 g/28 g/mol =0,1 mol

Γράφω τη χημική εξίσωση, που συμβολίζει τη χημική αντίδραση της πλήρους καύσης του  αιθενίου  με  οξυγόνο  (προσοχή!  Η  χημική  εξίσωση  πρέπει  να  είναι σωστά ισοσταθμισμένη):

C2H4 (g) + 3 O2 (g)  -->  2 CO2 (g) + 2 H2O (g)

Από τη χημική εξίσωση αυτή βρίσκω την αντιστοιχία των  mol  των  αντιδρώντων σωμάτων  και  των  προϊόντων  της  αντίδρασης (κάτω  από  καθεμιά ουσία γράφω τα αντίστοιχα mol):

C2H4 (g)                 +                     3 O2 (g)                       -->             2 CO2 (g)           + 2 H2O (g)

1 mol C2H4 (g) αντιδρά πλήρως με 3 mol O2 (g) και σχηματίζονται 2 mol CO2 (g) και 2 mol H2O (g)

Από την αντιστοιχία αυτή  και  με  βάση  τα  mol  της  ουσίας  που  άμεσα  δόθηκαν  ή έμμεσα υπολογίστηκαν  βρίσκω  τα  mol  των  ουσιών  για  τις  οποίες  ζητώ να  υπολογίσω κάτι:

1 mol C2H4 (g) αντιδρά πλήρως με 3 mol O2 (g) και σχηματίζονται 2 mol CO2 (g)  και 2 mol H2O (g)

 0,1 mol  C2H4  (g)  αντιδρά  πλήρως  με  n1  mol  O2  (g)  και  σχηματίζονται  n2  mol CO2 (g) και n3 mol H2O (g)

Τέλος, από τα mol αυτά που υπολόγισα και με βάση τις θεωρητικές γνώσεις μου, υπολογίζω τα ζητούμενα:

n2=V1/Vm => V1=n2xVm=> V1=0,2x22,4 L  οπότε V1 = 4,48 L O2 (STP).

n3=m/Mr => m=n3xMr=> m=0,2x18 g οπότε m = 3,6 g H2O

 ( M r = 2 x Ar(H ) + 1x Ar(O)  = ... = 18g/mol)

Αναστάσεως 19, 16452,
Αργυρούπολη
Τηλ : 210-9635236, Fax : 210-9635959
e-mail : Αυτή η διεύθυνση ηλεκτρονικού ταχυδρομείου προστατεύεται από τους αυτοματισμούς αποστολέων ανεπιθύμητων μηνυμάτων. Χρειάζεται να ενεργοποιήσετε τη JavaScript για να μπορέσετε να τη δείτε.

Copyright © 2014, Βασιλάκης Βασίλειος, Κοζομπόλη Χρυσάνθη, Τζανάκης Δημήτριος
Επιμέλεια Δημοσιεύσεων: Αρφάνης Παναγιώτης, Βασιλάκης Βασίλειος

Μοιραστείτε την Ιστοσελίδα μας

FacebookTwitterGoogle BookmarksLinkedinRSS Feed
Σημερινοί επισκέπτες1236
Συνδεδεμένοι Χρήστες 0
Guests 17
 

Template © FreeTemplateSpot - All rights reserved.