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

Từ biểu thức tính tốc độ phản ứng cháy của thanh đá: v = k × ${C}_{{O}_{2}}$ cho thấy nếu nồng độ oxygen giảm bao nhiêu lần thì tốc độ phản ứng giảm đi bấy nhiêu lần.

Tốc độ phản ứng cháy tỉ lệ thuận với nồng độ oxygen.

$\frac{{v}_{15\%}}{{v}_{20{,}9\%}}=\frac{15}{20{,}9}\approx 0{,}72$ lần

Như vậy tốc độ phản ứng cháy của than đá giảm chỉ còn bằng 0,72 lần so với ban đầu.

Tốc độ “phản ứng hô hấp” phụ thuộc nồng độ oxygen theo phương trình tốc độ:

v = k × ${C}_{{O}_{2}}$

$\frac{{v}_{17\%}}{{v}_{20{,}9\%}}=\frac{17}{20{,}9}\approx 0{,}81$ lần

Như vậy tốc độ “phản ứng hô hấp” của người ở trong phòng giảm chỉ còn bằng 0,81 lần so với ở ngoài phòng.

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

+ Chất cháy.

+ Chất oxi hóa (oxygen)

+ Nguồn nhiệt

- Một số biện pháp dập tắt một đám cháy:

+ Đối với các đám cháy là chất rắn như gỗ, củi, rơm rạ ta có thể sử dụng nước làm giảm nhiệt độ của đám cháy xuống dưới nhiệt độ cháy, làm loãng khí cháy.

+ Đối với các đám cháy bằng xăng, dầu không dùng nước để dập tắt mà dùng cát (đối với đám cháy nhỏ) hoặc dùng bột chữa cháy chuyên dụng để dập tắt.

- Không sử dụng nước để dập tắt các đám cháy bằng kim loại hoạt động mạnh như kim loại kiềm, kiềm thổ và nhôm,...Vì các kim loại này có khả năng tác dụng với nước giải phóng hydrogen, dẫn đến xảy ra một vụ nổ hơi làm văng các kim loại này đi khắp nơi dẫn đến đám cháy lan rộng. Hơn nữa, một số kim loại khi bị đốt nóng sẽ phân tách nước thành oxygen và hydrogen có thể tạo ra một vụ nổ hydrogen lớn.

- Không dùng khí CO$_{2}$ để chữa đám cháy magie vì khi magie cháy nếu có mặt CO$_{2}$ sẽ xảy ra phản ứng:

2Mg + CO$_{2}$ → 2MgO + C.

Phản ứng trên tỏa nhiệt rất mạnh và tạo ra muội than. Muội than này tiếp tục cháy và làm cho đám cháy càng khó kiểm soát.

- Không dùng cát để chữa đám cháy kim loại magie vì magie có thể phản ứng với SiO$_{2}$ thành phần chính có trong cát, làm đám cháy càng khó kiểm soát.

- Không dùng bọt chữa cháy, vì chúng sẽ tiếp tục cháy do có phản ứng với không khí và nước có trong bọt.

Mg + H$_{2}$O $\overset{{t}^{o}}{\rightarrow }$MgO + H$_{2}$

- Không dùng bột chữa cháy có chứa NaHCO$_{3}$vì khi nhiệt độ cao sẽ phân hủy thành CO$_{2}$và lại tiếp tục phản ứng với Mg khiến đám cháy lan rộng hơn.

Mg + CO$_{2}$ $\overset{{t}^{o}}{\rightarrow }$ MgO + C

Tốc độ “phản ứng hô hấp” phụ thuộc nồng độ oxygen theo phương trình tốc độ:

v = k ×${C}_{{O}_{2}}$

$\frac{{v}_{16\%}}{{v}_{20{,}9\%}}=\frac{16}{20{,}9}\approx 0{,}77$ lần

Như vậy tốc độ “phản ứng hô hấp” của người khi ở trên đỉnh núi giảm chỉ còn bằng 0,77 lần so với nơi mà không khí có 20,9% oxygen theo thể tích.

a) Đối với chất cháy loại A (gỗ, củi) ta có thể sử dụng các hóa chất như nước, carbon dioxide (CO$_{2}$), chất chữa cháy dạng bọt, bột khô (NaHCO$_{3}$) để dập tắt.

b) Đối với chất cháy loại B (xăng, dầu) ta có thể sử dụng các hóa chất như carbon dioxide (CO$_{2}$), chất chữa cháy dạng bọt, bột khô (NaHCO$_{3}$) để dập tắt. Tuyệt đối không dùng nước.

Dùng một chiếc chăn thấm ướt hoặc cát để dập tắt đám cháy có tác dụng ngăn ngọn lửa tiếp xúc với khí oxygen, phá vỡ một tác nhân gây cháy trong tam giác lửa.