Chuyên đề Hóa 10 Bài 7: Hóa học về phản ứng cháy, nổ có đáp án

- Tính biến thiên enthalpy của phản ứng cháy, nổ theo năng lượng liên kết.

${Δ}_{r}{H}_{298}^{o}=\sum {E}_{b}(cd)-\sum {E}_{b}(sp)$

- Tính biến thiên enthapy của phản ứng cháy, nổ theo nhiệt hình thành chuẩn của các chất

${Δ}_{r}{H}_{298}^{o}=\sum {Δ}_{f}{H}_{298}^{o}(sp)-\sum {Δ}_{f}{H}_{298}^{o}(cd)$

- Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng cháy:

+ Chất cháy.

+ Chất oxi hóa (oxygen)

+ Nguồn nhiệt

Phản ứng đốt cháy ethanol:

C$_{2}$H$_{5}$OH(l) + 3O$_{2}$(g) $\overset{t^{\circ}}{\rightarrow }$ 2CO$_{2}$(g) + 3H$_{2}$O(g)

${Δ}_{r}{H}_{298}^{0}$ = 2.${Δ}_{f}{H}_{298}^{0}$ (CO$_{2}$, g) + 3.${Δ}_{f}{H}_{298}^{0}$ (H$_{2}$O, g) - ${Δ}_{f}{H}_{298}^{0}$ (C$_{2}$H$_{5}$OH, l) – 3. ${Δ}_{f}{H}_{298}^{0}$(O$_{2}$, g)

${Δ}_{r}{H}_{298}^{0}$ = 2.(-393,50) + 3.(-241,826) – (-277,63) – 3.0 = -1234,85 kJ

Phản ứng đốt cháy 1 mol propane:

C$_{3}$H$_{8}$(g) + 5O$_{2}$ (g) $\overset{t^{\circ}}{\rightarrow }$ 3CO$_{2}$(g) + 4H$_{2}$O(g)

${Δ}_{r}{H}_{298}^{0}$ = E$_{b}$(C$_{3}$H$_{8}$) + 5.E$_{b}$(O$_{2}$) – 3.E$_{b}$(CO$_{2}$) – 4.E$_{b}$(H$_{2}$O)

${Δ}_{r}{H}_{298}^{0}$ = (2.E$_{C-C}$+ 8.E$_{C-H}$) + 5.E$_{O=O}$– 3.2.E$_{C=O}$– 4.2.E$_{O-H}$

${Δ}_{r}{H}_{298}^{0}$ = (2.347 + 8.413) + 5.498 – 3.2.745 – 4.2.467 = -1718 kJ

Phản ứng đốt cháy 1 mol butane:

C$_{4}$H$_{10}$(g) + $\frac{13}{2}$ O$_{2}$(g) $\overset{t^{\circ}}{\rightarrow }$ 4CO$_{2}$(g) + 5H$_{2}$O(g)

${Δ}_{r}{H}_{298}^{0}$= E$_{b}$(C$_{4}$H$_{10}$) +$\frac{13}{2}$ .E$_{b}$(O$_{2}$) – 4.E$_{b}$(CO$_{2}$) – 5.E$_{b}$(H$_{2}$O)

${Δ}_{r}{H}_{298}^{0}$ = (3.E$_{C-C}$+ 10.E$_{C-H}$) + $\frac{13}{2}$ .E$_{O=O}$– 4.2.E$_{C=O}$– 5.2.E$_{O-H}$

${Δ}_{r}{H}_{298}^{0}$ = (3.347 + 10.413) + $\frac{13}{2}$ .498 – 4.2.745 – 5.2.467 = -2222 kJ

Biến thiên enthalpy phản ứng đốt cháy 1 mol khí gas chứa propane (40%) và butane (60%) là:

${Δ}_{r}{H}_{298}^{0}$ = (-1718).0,4 + (-2222).0,6 = -2020,4 kJ

Phản ứng đốt cháy 1 mol octane:

C$_{8}$H$_{18}$(g) + O$_{2}$(g) $\overset{t^{\circ}}{\rightarrow }$ 8CO$_{2}$(g) + 9H$_{2}$O(g)

∆$_{r}$=${H}_{298}^{o}$E$_{b}$(C$_{8}$H$_{18}$) + $\frac{25}{2}$ .E$_{b}$(O$_{2}$) – 8.E$_{b}$(CO$_{2}$) – 9.E$_{b}$(H$_{2}$O)

∆$_{r}$ ${H}_{298}^{o}$= 7.E$_{C-C}$+ 18.E$_{C-H}$ + $\frac{25}{2}$ .E$_{O=O}$ – 8.2.E$_{C=O}$ – 9.2.E$_{O-H}$

∆$_{r}$ ${H}_{298}^{o}$= 7.347 + 18.413 + $\frac{25}{2}$ .498 – 8.2.745 – 9.2.467 = -4238 kJ

Đốt cháy 1 mol C$_{8}$H$_{18}$(g) tỏa ra 4238 kJ nhiệt lượng

Phản ứng đốt cháy 1 mol methane

CH$_{4}$(g) + 2O$_{2}$(g) $\overset{t^{\circ}}{\rightarrow }$ CO$_{2}$(g) + 2H$_{2}$O(g)

∆$_{r}$ ${H}_{298}^{o}$= E$_{b}$(CH$_{4}$) + 2.E$_{b}$(O$_{2}$) – E$_{b}$(CO$_{2}$) – 2.E$_{b}$(H$_{2}$O)

∆$_{r}$ ${H}_{298}^{o}$= 4E$_{C-H}$ + 2.E$_{O=O}$ – 2.E$_{C=O}$ – 2.2.E$_{O-H}$

∆$_{r}$ ${H}_{298}^{o}$= 4.413 + 2.498 – 2.745 – 2.2.467 = -710 kJ

Đốt cháy 1 mol CH$_{4}$(g) tỏa ra 710 kJ nhiệt lượng

Như vậy nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy octane lớn hơn nhiều so với đốt cháy methane. Hay phản ứng đốt cháy octane xảy ra mãnh liệt hơn phản ứng đốt cháy methane.

Lấy 100 L không khí có 20,9 L oxygen

${n}_{{O}_{2}}=\frac{{P}_{{O}_{2}}\times {V}_{{O}_{2}}}{R\times T}$ = $\frac{0{,}209\times 20{,}9}{0{,}082\times 298}$ = 0,179 mol

${C}_{{O}_{2}}={\frac{{n}_{{O}_{2}}}{{V}_{{O}_{2}}}}_{}=\frac{0{,}179}{20{,}9}$= 8,56.10$^{-3}$ mol/L

$\frac{{{C}_{{O}_{2}}}_{(20{,}9\%)}}{{{C}_{{O}_{2}}}_{(15\%)}}=\frac{20{,}9}{15}$

$\Leftrightarrow \frac{8,{56.10}^{-3}}{{{C}_{{O}_{2}}}_{(15\%)}}=\frac{20{,}9}{15}$

$\Leftrightarrow {{C}_{{O}_{2}}}_{(15\%)}=6,{14.10}^{-3}$mol/L