Hóa học của phản ứng đốt cháy. Đốt cháy

Đốt cháy là một trong những hiện tượng tự nhiên thú vị và quan trọng nhất đối với con người. Việc đốt cháy có lợi cho một người miễn là nó không vượt quá tầm kiểm soát của ý chí lý trí của người đó. Nếu không, nó có thể gây cháy. Ngọn lửa - Đây là hành vi đốt rác không kiểm soát, gây thiệt hại vật chất, nguy hại đến tính mạng, sức khỏe của người dân và lợi ích của xã hội, nhà nước. Để ngăn chặn và loại bỏ lửa, cần có kiến ​​thức về quá trình cháy.

Đốt cháy là một phản ứng oxy hóa hóa học kèm theo sự giải phóng nhiệt. Để quá trình cháy xảy ra, phải có chất dễ cháy, chất oxy hóa và nguồn đánh lửa.

Chất dễ cháy là bất kỳ chất rắn, lỏng hoặc khí nào có thể oxy hóa và giải phóng nhiệt.

Tác nhân oxy hóa có thể chứa clo, flo, brom, iốt, oxit nitơ và các chất khác. Trong hầu hết các trường hợp, trong quá trình cháy, quá trình oxy hóa các chất dễ cháy xảy ra với oxy trong khí quyển.

Nguồn đánh lửa cung cấp hiệu ứng năng lượng cho chất dễ cháy và chất oxy hóa, dẫn đến đốt cháy. Nguồn đánh lửa thường được chia thành mở (dạ quang) - sét, ngọn lửa, tia lửa điện, vật nóng sáng, bức xạ ánh sáng; và ẩn (không phát sáng) - nhiệt của các phản ứng hóa học, quá trình vi sinh, nén đoạn nhiệt, ma sát, va đập, v.v. Chúng có nhiệt độ ngọn lửa và nhiệt độ nung khác nhau. Bất kỳ nguồn đánh lửa nào cũng phải có đủ nguồn cung cấp nhiệt hoặc năng lượng truyền cho các chất phản ứng. Vì vậy, thời gian tiếp xúc với nguồn đánh lửa cũng ảnh hưởng đến quá trình cháy. Sau khi quá trình đốt cháy bắt đầu, nó được hỗ trợ bởi bức xạ nhiệt từ vùng của nó.

Chất dễ cháy và dạng oxy hóa hệ thống nhiên liệu, có thể không đồng nhất hoặc đồng nhất về mặt hóa học. Về mặt hóa học hệ thống không đồng nhất chất dễ cháy và chất oxy hóa không trộn lẫn và có bề mặt tiếp xúc (chất dễ cháy và chất lỏng dễ cháy, các tia khí và hơi dễ cháy đi vào không khí). Khi các hệ thống như vậy cháy, oxy trong khí quyển liên tục khuếch tán qua các sản phẩm cháy đến chất dễ cháy và sau đó tham gia phản ứng hóa học. Kiểu cháy này được gọi là khuếch tán. Tốc độ cháy khuếch tán thấp do quá trình khuếch tán bị chậm lại. Nếu một chất dễ cháy ở trạng thái khí, hơi hoặc bụi đã được trộn với không khí (trước khi bắt lửa), thì hệ thống dễ cháy đó là đồng nhất và quá trình đốt cháy của nó chỉ phụ thuộc vào tốc độ của phản ứng hóa học. Trong trường hợp này, quá trình cháy xảy ra nhanh chóng và được gọi là động năng.

Quá trình đốt cháy có thể hoàn thành hoặc không đầy đủ. Quá trình đốt cháy hoàn toàn xảy ra khi oxy đi vào vùng cháy với số lượng đủ. Nếu không có đủ oxy để oxy hóa tất cả các sản phẩm tham gia phản ứng thì quá trình đốt cháy không hoàn toàn sẽ xảy ra. Sản phẩm của quá trình đốt cháy hoàn toàn bao gồm carbon dioxide và sulfur dioxide, hơi nước và nitơ, không có khả năng oxy hóa và đốt cháy thêm. Sản phẩm của quá trình đốt cháy không hoàn toàn là cacbon monoxit, bồ hóng và các sản phẩm phân hủy vật chất dưới tác dụng của nhiệt. Trong hầu hết các trường hợp, quá trình đốt cháy đi kèm với sự xuất hiện của bức xạ ánh sáng cường độ cao - ngọn lửa.

Có một số kiểu cháy: chớp nhoáng, bốc cháy, bốc cháy, tự cháy, tự bốc cháy, nổ.

Tốc biến – đây là sự đốt cháy nhanh chóng của hỗn hợp dễ cháy mà không làm tăng áp suất khí. Lượng nhiệt sinh ra trong quá trình chớp cháy không đủ để tiếp tục đốt cháy.

Ngọn lửa - Là hiện tượng cháy nổ dưới tác dụng của nguồn đánh lửa.

Đánh lửa – ngọn lửa kèm theo sự xuất hiện của ngọn lửa. Đồng thời, phần còn lại của khối lượng chất dễ cháy vẫn tương đối lạnh.

Tự bốc cháy – hiện tượng tốc độ phản ứng oxy hóa tỏa nhiệt trong một chất tăng mạnh, dẫn đến sự cháy của chất đó khi không có nguồn đánh lửa bên ngoài. Tùy thuộc vào nguyên nhân bên trong, các quá trình đốt cháy tự phát được chia thành hóa học, vi sinh và nhiệt. Đốt cháy tự phát hóa học xảy ra do sự tiếp xúc của các chất với oxy trong không khí, nước hoặc do sự tương tác của các chất. Giẻ lau dính dầu, quần áo liền quần, bông gòn và thậm chí cả mảnh kim loại đều tự bốc cháy. Nguyên nhân tự bốc cháy của vật liệu dạng sợi có dầu là do sự phân bố chất béo lớp mỏng trên bề mặt của chúng và hấp thụ oxy từ không khí. Quá trình oxy hóa dầu đi kèm với việc giải phóng nhiệt. Nếu nhiệt sinh ra nhiều hơn lượng nhiệt mất ra môi trường thì quá trình đốt cháy có thể xảy ra mà không cần cung cấp nhiệt. Một số chất tự bốc cháy khi tương tác với nước. Chúng bao gồm kali, natri, cacbua canxi và cacbua kim loại kiềm. Canxi bốc cháy khi tương tác với nước nóng. Canxi oxit (vôi sống), khi tương tác với một lượng nhỏ nước, sẽ trở nên rất nóng và có thể đốt cháy các vật liệu dễ cháy khi tiếp xúc với nó (ví dụ như gỗ). Một số chất tự bốc cháy khi trộn lẫn với những chất khác. Chúng chủ yếu bao gồm các chất oxy hóa mạnh (clo, brom, flo, iốt), khi tiếp xúc với một số các chất hữu cơ, gây ra sự cháy tự phát của chúng. Acetylene, hydro, metan, ethylene và nhựa thông tự bốc cháy dưới ánh sáng khi tiếp xúc với clo. Axit nitric, đồng thời là tác nhân oxy hóa mạnh, có thể gây cháy tự phát bào gỗ, rơm, bông. Sự đốt cháy tự phát của vi sinh vật thực tế là với độ ẩm và nhiệt độ thích hợp trong các sản phẩm thực vật và than bùn, hoạt động sống còn của vi sinh vật sẽ được tăng cường. Đồng thời, nhiệt độ tăng lên và quá trình đốt cháy có thể xảy ra. Sự cháy tự phát do nhiệt xảy ra do tiếp xúc kéo dài với nguồn nhiệt nhỏ. Trong trường hợp này, các chất bị phân hủy và do quá trình oxy hóa tăng lên, chúng tự sinh nhiệt. Dầu thực vật bán khô (hướng dương, hạt bông, v.v.), dầu thầu dầu, vecni nhựa thông, sơn và sơn lót, gỗ và ván sợi, bìa cứng, nitrolinoleum và một số vật liệu và chất khác có thể tự bốc cháy ở nhiệt độ môi trường 80 - 100?C.

Tự đánh lửa - Đây là hiện tượng cháy tự phát kèm theo sự xuất hiện của ngọn lửa. Các chất rắn và lỏng, hơi, khí và bụi trộn lẫn với không khí có thể tự bốc cháy.

vụ nổ (cháy nổ) là quá trình đốt cháy cực nhanh, kèm theo đó là sự giải phóng một lượng năng lượng lớn và hình thành khí nén có khả năng gây ra sự phá hủy cơ học.

Các kiểu đốt cháy được đặc trưng bởi các thông số nhiệt độ, các thông số chính như sau. Điểm sáng - đây là nhiệt độ thấp nhất của chất dễ cháy mà tại đó hơi hoặc khí được hình thành trên bề mặt của nó có thể bùng lên trong không khí trong thời gian ngắn từ nguồn đánh lửa. Tuy nhiên, tốc độ hình thành hơi hoặc khí vẫn chưa đủ để tiếp tục cháy. Điểm sáng - đây là nhiệt độ thấp nhất của một chất dễ cháy mà tại đó nó phát ra hơi hoặc khí dễ cháy với tốc độ mà sau khi đánh lửa từ nguồn đánh lửa sẽ xảy ra quá trình đốt cháy ổn định. Nhiệt độ tự bốc cháy - đây là nhiệt độ thấp nhất của một chất tại đó xảy ra tốc độ phản ứng tỏa nhiệt tăng mạnh, kết thúc bằng sự bốc cháy. Nhiệt độ tự bốc cháy của các chất và vật liệu rắn dễ cháy được nghiên cứu là 30 – 670°C. Hầu hết nhiệt độ thấp Phốt pho trắng có tốc độ cháy tự phát cao nhất, magie có tốc độ cháy cao nhất. Đối với hầu hết các loài gỗ, nhiệt độ này là 330 – 470°C.

Tóm tắt an toàn cuộc sống

Đốt cháy- một quá trình vật lý và hóa học phức tạp, cơ sở của nó là các phản ứng hóa học thuộc loại oxi hóa khử, dẫn đến sự phân phối lại các electron hóa trị giữa các nguyên tử của các phân tử tương tác.

Ví dụ về phản ứng đốt cháy

khí mê-tan: CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O;

axetylen: C 2 H 2 + 2,5 O 2 = 2 CO 2 + H 2 O;

natri: 2Na + Cl2 = 2NaCl;

hydro: H 2 + Cl 2 = 2HCl, 2H 2 + O 2 = 2H 2 O;

TNT: C 6 H 2 (NO 2) 3 CH 3 = 2,5H 2 O + 3,5CO + 3,5C +1,5N 2.

Bản chất của quá trình oxy hóa là sự nhường các electron hóa trị của chất oxy hóa cho chất oxy hóa, chất này bị khử bằng cách nhận electron.Bản chất của sự khử là sự thu nhận các electron của chất khử của chất khử, bằng cách cho đi các electron hóa trị. electron bị oxi hóa. Do sự chuyển điện tử, cấu trúc của mức điện tử bên ngoài (hóa trị) của nguyên tử thay đổi. Mỗi nguyên tử sau đó chuyển sang trạng thái ổn định nhất trong các điều kiện nhất định.

Trong các quá trình hóa học, electron có thể chuyển hoàn toàn từ lớp vỏ electron của nguyên tử của chất (nguyên tố) này sang lớp vỏ nguyên tử của chất khác.

Do đó, khi kim loại natri cháy trong clo, nguyên tử natri nhường một electron cho nguyên tử clo. Trong trường hợp này, mức điện tử bên ngoài của nguyên tử natri kết thúc với 8 electron (cấu trúc ổn định) và nguyên tử bị mất một electron sẽ biến thành ion tích điện dương. Một nguyên tử clo nhận thêm một electron sẽ lấp đầy lớp bên ngoài của nó bằng tám electron và nguyên tử trở thành ion tích điện âm. Do tác động của lực tĩnh điện Coulomb, các ion tích điện trái dấu kết hợp với nhau và một phân tử natri clorua được hình thành (liên kết ion):

2Mg + O 2 = 2Mg 2+ O 2– .

Do đó, quá trình đốt cháy magiê (oxy hóa) đi kèm với việc chuyển electron của nó sang oxy. Trong các quá trình khác, các electron từ lớp vỏ ngoài của hai nguyên tử khác nhau đi vào sử dụng chung, từ đó kéo các nguyên tử của phân tử lại với nhau ( cộng hóa trị hoặc nguyên tử sự liên quan):

.

Và cuối cùng, một nguyên tử có thể chia sẻ cặp electron (liên kết phân tử):

.

Kết luận từ những quy định của lý thuyết hiện đại về quá trình oxi hóa - khử:

1. Bản chất của quá trình oxy hóa là sự nhường electron của các nguyên tử hoặc ion của chất bị oxy hóa, còn bản chất của quá trình khử là việc thêm electron vào các nguyên tử hoặc ion của chất bị khử. Quá trình một chất mất electron gọi là Quá trình oxy hóa, và việc bổ sung các electron – sự hồi phục.

2. Quá trình oxy hóa một chất không thể xảy ra nếu không có sự khử đồng thời của chất khác. Ví dụ, khi magiê cháy trong oxy hoặc không khí, magiê bị oxy hóa và đồng thời oxy bị khử. Đốt cháy hoàn toàn tạo thành sản phẩm không có khả năng đốt cháy thêm (CO 2, H 2 O, HCl,…), cháy không hoàn toàn tạo thành sản phẩm có khả năng đốt cháy tiếp (CO, H 2 S, HCN, NH 3 , aldehyd, v.v. .d.). Sơ đồ: rượu – aldehyd – axit.

Chủ thể : Các loại phản ứng hóa học. Phản ứng đốt cháy.

Bàn thắng: Thúc đẩy sự phát triển sự quan tâm của học sinh đối với hóa học và an toàn cuộc sống, bộc lộ mối liên hệ liên ngành, nhắc lại các loại phản ứng hóa học, nâng cao kỹ năng giáo dục của học sinh khi biên soạn phương trình hóa học, rèn luyện kỹ năng làm việc với bình chữa cháy, làm quen với các biện pháp phòng cháy, thúc đẩy phát triển kỹ năng so sánh và khái quát hóa, hình thành và diễn đạt suy nghĩ nhanh chóng, rõ ràng cũng như áp dụng kiến ​​thức vào thực tế.

Thiết bị và thuốc thử : trình bày bài học, cốc sứ, rượu, bìa cứng, diêm, bình chữa cháy bằng bọt khí và carbon dioxide.

Trong các buổi học:

Giáo viên môn Hóa học:Đốt cháy là phản ứng hóa học đầu tiên mà con người làm quen. Lửa...Có thể tưởng tượng sự tồn tại của chúng ta mà không có lửa không? Anh ấy bước vào cuộc sống của chúng tôi và trở nên không thể tách rời khỏi nó. Nhưng xa nó Luôn luôn , nhìn vào lưỡi lửa nhảy múa, chúng ta nghĩ về vai trò to lớn của lửa đối với số phận con người. Không có lửa, con người không thể nấu chín thức ăn hoặc thép; không có lửa thì không thể vận chuyển được. Nếu không có lửa, con người có lẽ đã không thể trở thành một con người... “Chỉ bằng cách học cách tạo ra lửa nhờ ma sát, con người lần đầu tiên buộc một lực vô cơ nào đó của tự nhiên phải phục vụ mình,” F. Engels.

Bản chất của quá trình đốt cháy trong một khoảng thời gian dài vẫn là một bí ẩn của tự nhiên. Chỉ hai thế kỷ trước, người ta cuối cùng mới có thể thâm nhập được bí mật của sự đốt cháy. Và hóa học toàn năng đã làm được điều đó. Trước đó, người ta đã lầm tưởng rằng mọi chất dễ cháy đều chứa một “vật chất bốc lửa” đặc biệt, một chất thần thoại nhất định - phologiston, chất này, trong quá trình đốt cháy, sẽ thoát ra khỏi chất đó và được không khí hấp thụ. Vì vậy, quá trình đốt cháy được coi là một phản ứng phân hủy.

Trên thực tế, lửa là dấu hiệu của một quá trình trong đó các chất cháy tương tác với oxy, giải phóng một lượng lớn nhiệt và ánh sáng. Quá trình hóa học này được gọi là quá trình đốt cháy.

Bài tập: Viết các phương trình tương tác với oxi: liti, lưu huỳnh, cacbon, photpho.

Một học sinh hoàn thành nhiệm vụ trên bảng. Phần còn lại ghi vào sổ tay.

Giáo viên:

Học sinh:Đây là những phản ứng phức hợp. Qua hiệu ứng nhiệt tỏa nhiệt, tỏa nhiệt. Sản phẩm của phản ứng cháy là oxit. Oxit là các hợp chất nhị phân có chứa oxy với trạng thái oxy hóa -2.

Giáo viên:Để xảy ra phản ứng cháy cần phải đáp ứng điều kiện gì?

Học sinh:Để một chất có thể bốc cháy, phải đáp ứng hai điều kiện: 1) đạt đến nhiệt độ bắt lửa của chất đó và 2) tiếp cận được oxy.

Giáo viên tiến hành thí nghiệm:

Kinh nghiệm 1. Đốt rượu.Đổ một ít rượu vào cốc sứ, đốt lửa rồi đậy cốc thật chặt bằng một tấm bìa cứng.

Giáo viên:: Tại sao ngọn lửa tắt mà tờ giấy lại không cháy?

Học sinh: Ngọn lửa tắt vì không có oxy, tờ giấy không sáng vì... nhiệt độ bốc cháy chưa đạt.

Giáo viên:Điều kiện để dừng quá trình cháy là gì?

Đây là những loại phản ứng gì? Những phản ứng này dựa trên hiệu ứng nhiệt là gì? Sản phẩm của phản ứng trên thuộc nhóm chất nào? Những chất nào được gọi là oxit?

Học sinh: Để dừng quá trình đốt cháy, bạn phải làm mát chất đó xuống dưới nhiệt độ bắt lửa của nó hoặc ngừng tiếp cận oxy với nó.

Bài tập: Hoàn thành các phương trình phản ứng hóa học: slide thuyết trình số

+ O2 → CuO

Mg + … → MgO

… + O2 → CO2

CuS + … → SO2 + …

Một học sinh viết lên bảng, số còn lại vào vở, sau đó tiến hành tự kiểm tra.

Giáo viên an toàn cuộc sống: Kiến thức về điều kiện cháy của các chất là cần thiết để một người dập tắt đám cháy. Nguyên nhân của vụ cháy có nhiều yếu tố, và hơn hết là sự mù chữ về hóa học của nhiều người, sự sơ suất không thể chấp nhận được trong việc thực hiện các hoạt động giáo dục, sinh hoạt và công nghiệp, vi phạm các điều kiện xử lý chất và nguồn năng lượng. Lửa là gì?

Ngọn lửa là một quá trình hóa học không được kiểm soát, diễn ra nhanh chóng ở nhiệt độ cao, kèm theo đó là tỏa ra một lượng nhiệt lớn, phá hủy tài sản vật chất và gây nguy hiểm đến tính mạng con người. Theo quy định, hỏa hoạn xảy ra do không tuân thủ các biện pháp phòng ngừa an toàn khi làm việc với lửa và vi phạm các quy tắc an toàn về phòng cháy chữa cháy.

Khi dập tắt đám cháy bằng nước, hai điều kiện được tạo ra: nước làm mát các vật nóng và hơi của nó khiến oxy khó tiếp cận chúng. Ngoài ra, để ngăn chặn sự tiếp cận của không khí, cát, carbon monoxide (IV), thu được trong bình chữa cháy và chất nổ thường được sử dụng (trong một vụ nổ, chân không tương đối được hình thành và quá trình đốt cháy dừng lại). Kỹ thuật này được sử dụng khi dập tắt đám cháy trong trường hợp đốt dầu và các sản phẩm của nó.

Một đám cháy có thể được dập tắt:

Làm mát vật đang cháy;

Chấm dứt quyền truy cập không khí vào nguồn đốt;

Loại bỏ các chất và đồ vật dễ cháy khỏi các đường có thể lan truyền lửa

Học sinh:Để dập tắt đám cháy, người ta sử dụng nước, bọt, carbon dioxide, tuyết, đất, cát và các vật liệu không cháy số lượng lớn khác. Nước là một chất chữa cháy hiệu quả, dễ tiếp cận, rẻ tiền và vô hại. Nó có tác dụng làm mát mạnh mẽ, làm giảm mạnh nhiệt độ của cơ thể đang cháy. Tuy nhiên, nước không có tác dụng dập tắt các chất lỏng hữu cơ dễ cháy như xăng, dầu hỏa, benzen, dầu, những chất này nhẹ hơn nước và không trộn lẫn với nước. Không dùng nước để dập tắt đám cháy gas. Nước cũng không thích hợp để dập tắt đám cháy khi có lắp đặt điện. Sử dụng nước để dập tắt đám cháy trong trường hợp này nguy hiểm đến tính mạng vì nước có tính dẫn điện. Chất lỏng cháy có thể được phủ bằng cát. Nó loại bỏ sự tiếp cận của oxy và loại bỏ ngọn lửa. Chất chữa cháy hiệu quả hơn là baking soda (natri cacbonat và bicarbonate). Nó phân hủy ở nhiệt độ cao, hấp thụ nhiệt và giải phóng carbon dioxide, bao bọc vật thể đang cháy.

Có thể ngăn chặn đám cháy nhiên liệu lỏng, dầu bôi trơn và khí trong không khí từ đường ống và xi lanh bằng cách ném áo choàng vải chống cháy hoặc chăn dày lên chúng.

Bài tập: Nên sử dụng phương tiện chữa cháy nào trong các trường hợp sau: a) Quần áo của một người bốc cháy; b) xăng bốc cháy; c) Cháy kho chứa gỗ; d) Dầu có bắt lửa trên mặt nước không?

Giáo viên môn Hóa học: Cần đặc biệt chú ý đến các kỹ thuật chữa cháy có thể xảy ra trong phòng thí nghiệm hóa học. Rượu và axeton dễ cháy có thể được dập tắt bằng nước vì chúng hòa tan tốt trong đó.

Sau khi sử dụng, đèn cồn chỉ được tháo ra sau khi ngọn lửa đã tắt và nguội.

Nếu quần áo bắt lửa, bạn nên cởi quần áo càng nhanh càng tốt, cuộn chặt lại và dùng cát hoặc nước dập tắt ngọn lửa. Hãy nhớ rằng nếu quần áo của bạn bắt lửa, bạn không nên chạy hoặc thực hiện các chuyển động đột ngột. Khi chạy và chuyển động đột ngột, khả năng tiếp cận của không khí tăng lên và điều này dẫn đến quá trình đốt cháy tăng cường. Nếu không thể cởi bỏ quần áo dễ cháy thì phải quấn chặt người trong áo choàng, đổ nước lên người hoặc dùng bình chữa cháy.

Bình chữa cháy có thể là bọt khí hoặc carbon dioxide.

Giáo viên an toàn cuộc sống: Cùng tìm hiểu cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bình chữa cháy soda.

Để dập tắt đám cháy, một thiết bị đặc biệt được sử dụng - bình chữa cháy. Bình chữa cháy soda bao gồm một bình chứa đầy dung dịch soda, một viên nang trong đó axit hydrochloric, và một chiếc chuông, với sự trợ giúp của nó, một luồng carbon dioxide mạnh được dẫn đến nguồn lửa. Để kích hoạt bình chữa cháy, bạn cần đập vỡ viên nang, lắc nhẹ lượng chứa trong bình và hướng dòng khí carbon dioxide vào vùng đốt.

Giáo viên an toàn cuộc sống: Làm thế nào để kích hoạt bình chữa cháy?

Học sinh: Cần nhấc tay cầm khởi động lên và di chuyển về phía trước, xoay 180 0 so với vị trí ban đầu rồi mới vặn bình chữa cháy.

Bình chữa cháy đã kích hoạt xảy ra phản ứng hóa học, từ lỗ phun ra một dòng bọt dài 6-8 m, dòng này phải dẫn thẳng đến nguồn cháy. Thời gian tác dụng của bình chữa cháy khoảng 1 phút. Trong trường hợp này, gần 40 lít bọt được giải phóng.

Trình diễn bình chữa cháy và nắm vững cách sử dụng chúng

Sự phản xạ:

Trả lời các câu hỏi:

Hiện tượng nào đi kèm với sự cháy? (Sự đốt cháy đi kèm với cả vật lý và hiện tượng hóa học: giải phóng và truyền nhiệt, phản ứng oxy hóa hóa học, giải phóng sản phẩm cháy và sự phân bố của chúng trong môi trường).

Trạng thái kết tụ của các chất thay đổi như thế nào trong quá trình đốt cháy? (Chất rắn biến thành chất lỏng và chất khí trong quá trình đốt cháy.)

Khói được gọi là gì? (Khói là hỗn hợp của sản phẩm cháy ở dạng khí và rắn)

Thành phần khói nào độc hại, tức là tính chất có hại cho cơ thể con người? (Cacbon mônôxít (II ), oxit photpho (V. ), formaldehyde, oxit nitơ, hydro sunfua, hydro clorua, phosgene, hơi axit hydrocyanic)

Tại sao mật độ khói cao lại nguy hiểm cho con người? (Nồng độ sản phẩm cháy trong khói cao làm giảm tỷ lệ oxy. Khi hàm lượng oxy trong không khí ở mức 14-16% xảy ra hiện tượng thiếu oxy; hàm lượng oxy 9% nguy hiểm đến tính mạng).

Tại sao nước dập tắt lửa? ( Nước, có nhiệt dung cao, có thể hấp thụ mạnh nhiệt lượng tỏa ra trong quá trình đốt cháy. Khả năng dập tắt ngọn lửa của nước còn được nâng cao hơn nữa do nước chuyển thành hơi khi đun nóng, làm loãng các chất phản ứng trong quá trình đốt cháy).

Những chất hoặc vật liệu nào bạn biết có thể tạo điều kiện để dừng quá trình cháy? (Dung dịch nước gồm muối, bọt, cát, chất trợ dung, bột talc, phấn, hơi nước, carbon dioxide, nitơ, v.v.)

Bài tập về nhà: Tính khối lượng sắt và thể tích khí oxi cần lấy để thu được 0,3 mol oxit sắt (III).

Tổng kết bài học, giáo viên cảm ơn các em đã tích cực tham gia, cho điểm và nhận xét điểm của học sinh.

Trang 1

Phản ứng đốt cháy hóa học bắt đầu sau khi tạo ra nguồn lửa ban đầu trong hỗn hợp nhiên liệu-không khí đã chuẩn bị. Trong động cơ đốt trong piston, nó được tạo ra bằng tia lửa điện hoặc bằng cách đốt nóng cụm nhiên liệu đến nhiệt độ mà tại đó nhiều ngọn lửa ban đầu xuất hiện một cách tự nhiên trong thể tích hỗn hợp và xảy ra hiện tượng tự bốc cháy của hỗn hợp.

Phản ứng đốt cháy hóa học không xảy ra trong mọi điều kiện va chạm của các phân tử khí dễ cháy với các phân tử oxy.

Nếu các phản ứng đốt hóa học không tự xúc tác thì nguyên nhân cháy lan chỉ có thể là sự truyền nhiệt từ các sản phẩm cháy của hỗn hợp chưa cháy. Kiểu lan truyền ngọn lửa này được gọi là nhiệt. Tất nhiên, điều này không loại trừ khả năng xảy ra đồng thời sự khuếch tán của chất phản ứng và sản phẩm phản ứng, do đó thành phần của hỗn hợp phản ứng trong vùng phản ứng khác với thành phần của hỗn hợp ban đầu. Nhưng trong trường hợp này, sự khuếch tán không phải là nguyên nhân khiến ngọn lửa lan rộng mà chỉ là yếu tố đi kèm. Đặc biệt, điều này áp dụng cho phản ứng dây chuyền với chuỗi không phân nhánh. Sự khuếch tán của các nguyên tử và gốc tự do, trừ khi chúng ở trạng thái cân bằng nhiệt động hoặc ở nồng độ gần như cố định, không thể là nguyên nhân gây ra sự lan truyền của ngọn lửa, ngọn lửa vẫn giữ nhiệt. Vai trò của sự khuếch tán được tính đến đầy đủ trong lý thuyết nhiệt thích hợp về sự lan truyền ngọn lửa, như sẽ được trình bày trong phần tiếp theo.

Nếu các phản ứng đốt hóa học không tự xúc tác thì nguyên nhân cháy lan chỉ có thể là sự truyền nhiệt từ các sản phẩm cháy của hỗn hợp chưa cháy. Kiểu lan truyền ngọn lửa này được gọi là nhiệt. Tất nhiên, điều này không loại trừ khả năng xảy ra đồng thời sự khuếch tán của chất phản ứng và sản phẩm phản ứng, do đó thành phần của hỗn hợp phản ứng trong vùng phản ứng khác với thành phần của hỗn hợp ban đầu. Nhưng trong trường hợp này, sự khuếch tán không phải là nguyên nhân khiến ngọn lửa lan rộng mà chỉ là yếu tố đi kèm. Đặc biệt, điều này áp dụng cho các phản ứng dây chuyền có chuỗi không phân nhánh. Sự khuếch tán của các nguyên tử và gốc tự do, trừ khi chúng ở trạng thái cân bằng nhiệt động hoặc ở nồng độ gần như cố định, không thể là nguyên nhân gây ra sự lan truyền của ngọn lửa, ngọn lửa vẫn giữ nhiệt. Vai trò của sự khuếch tán được tính đến đầy đủ trong lý thuyết nhiệt thích hợp về sự lan truyền ngọn lửa, như sẽ được trình bày trong phần tiếp theo.

Tốc độ phản ứng hóa học của quá trình đốt cháy khí với không khí trong buồng đốt rất cao. Những phản ứng này nhiệt độ cao xảy ra trong phần nghìn giây. Thời gian đốt cháy của dòng hỗn hợp khí-không khí được xác định bằng việc cung cấp liên tục các phần khí và không khí mới, chúng cháy do sự xuất hiện nhanh chóng của các phản ứng oxy hóa dưới tác động của dòng nhiệt.

Tốc độ phản ứng hóa học của quá trình đốt cháy khí với không khí trong buồng đốt rất cao. Những phản ứng này ở nhiệt độ cao xảy ra trong một phần nghìn giây. Thời gian đốt cháy của dòng hỗn hợp khí-không khí được xác định bằng việc cung cấp liên tục các phần khí và không khí mới, chúng cháy do sự xuất hiện nhanh chóng của các phản ứng oxy hóa dưới tác động của dòng nhiệt.

Mối quan hệ định lượng của các phản ứng đốt hóa học có thể thu được với khối lượng phân tử i đã biết của các chất và mật độ p c / 22 4 của khí trong điều kiện vật lý bình thường.

Cơ chế ức chế phản ứng đốt cháy hóa học chưa được nghiên cứu đầy đủ. Tuy nhiên, các nghiên cứu tiến hành ở những năm trước, giúp hình thành một số ý tưởng về bản chất tác dụng của chất ức chế đối với ngọn lửa.

Giả sử phản ứng đốt cháy hóa học diễn ra hoàn toàn và sản phẩm phản ứng là hơi nước H20, carbon dioxide CO2, hoặc khi không có oxy, carbon monoxide CO. Đối với hỗn hợp dễ cháy hydro-oxy (nổ) cân bằng hóa học, chia nhiệt tạo thành hơi nước 58 kcal/mol cho nhiệt dung 8 cal/mol-deg, chúng ta thu được nhiệt độ đốt cháy là 7250 độ. Đối với trường hợp đốt cháy hoàn toàn carbon rắn trong oxy (St 02C02 94 kcal/mol), chúng ta thu được nhiệt độ đốt cháy thậm chí còn cao hơn, 11.750 K. Nhiệt độ tương tự cũng đạt được đối với các nhiên liệu hydrocarbon khác. Nhiệt độ đốt cháy cao đến mức đáng kinh ngạc được đưa ra ở đây đề cập đến trạng thái plasma của chất đó; chúng không xảy ra trong thực tế; Nhiệt độ cháy của hỗn hợp oxy dao động từ 3000 đến 4000 K.

Do quá trình đốt nóng và phản ứng hóa học của quá trình đốt cháy hỗn hợp diễn ra rất nhanh nên yếu tố chính hạn chế thời gian của quá trình đốt cháy là thời gian trộn khí và không khí.

Đề án tổ chức đốt các khí dễ cháy. Đốt cháy. a - động học, b - khuếch tán, c - hỗn hợp.

Vì tốc độ phản ứng đốt cháy hóa học ở nhiệt độ đốt cao cao hơn rất nhiều so với tốc độ hình thành hỗn hợp nên trên thực tế tốc độ đốt cháy khí luôn bằng tốc độ trộn khí với không khí. Hoàn cảnh này giúp dễ dàng điều chỉnh tốc độ đốt khí trong giới hạn rộng nhất. Phương pháp đốt hỗn hợp các khí dễ cháy là phương pháp trung gian giữa động học và khuếch tán.

Do đó, phương trình cân bằng cho phản ứng hóa học khi đốt nến trong những điều kiện nhất định thực sự là nỗ lực đầu tiên nhằm đưa lượng nhiệt vào mô tả phản ứng hóa học.

Khi lập phương trình phản ứng hóa học đốt cháy các chất trong không khí, tiến hành như sau: chất cháy và không khí tham gia đốt cháy được viết ở vế trái, sau dấu bằng ghi sản phẩm phản ứng thu được. Ví dụ, cần lập phương trình phản ứng cháy của khí metan trong không khí. Đầu tiên, viết vế trái của phương trình phản ứng: công thức hóa học của metan cộng công thức hóa học chất tạo nên không khí.

Ngày xuất bản 10/02/2013 20:58

Đốt cháy là phản ứng oxi hóa xảy ra với tốc độ cao, đi kèm với sự giải phóng nhiệt với số lượng lớn và theo quy luật, phát ra ánh sáng rực rỡ, mà chúng ta gọi là ngọn lửa. Quá trình cháy được nghiên cứu bằng hóa lý, trong đó tất cả các quá trình tỏa nhiệt có phản ứng tự tăng tốc đều được coi là quá trình cháy. Sự tự tăng tốc như vậy có thể xảy ra do sự gia tăng nhiệt độ (tức là có cơ chế nhiệt) hoặc sự tích tụ của các hạt hoạt động (có tính chất khuếch tán).

Phản ứng đốt cháy có đặc điểm thị giác- sự hiện diện của vùng nhiệt độ cao (ngọn lửa), bị giới hạn về mặt không gian, nơi diễn ra hầu hết quá trình chuyển hóa chất ban đầu (nhiên liệu) thành sản phẩm đốt. Quá trình này kèm theo sự giải phóng một lượng lớn năng lượng nhiệt. Để bắt đầu phản ứng (xuất hiện ngọn lửa), cần tiêu hao một lượng năng lượng nhất định khi đốt cháy, sau đó quá trình đang diễn ra một cách tự phát. Tốc độ của nó phụ thuộc vào tính chất hóa học các chất tham gia phản ứng, cũng như từ các quá trình động lực khí trong quá trình đốt cháy. Phản ứng đốt cháy có những đặc điểm nhất định, trong đó quan trọng nhất là giá trị nhiệt lượng hỗn hợp và nhiệt độ (gọi là đoạn nhiệt) về mặt lý thuyết có thể đạt được trong quá trình đốt cháy hoàn toàn mà không tính đến sự mất nhiệt.

Dựa vào trạng thái kết tụ của chất oxy hóa và nhiên liệu, quá trình cháy có thể được phân thành một trong ba loại. Phản ứng đốt cháy có thể là:

Đồng nhất, nếu nhiên liệu và chất oxy hóa (được trộn trước) ở trạng thái khí,

Không đồng nhất, trong đó nhiên liệu rắn hoặc lỏng tương tác với chất oxy hóa dạng khí,

Phản ứng cháy của thuốc súng và chất nổ.

Đốt cháy đồng nhất là đơn giản nhất, có tốc độ không đổi, tùy thuộc vào thành phần và độ dẫn nhiệt phân tử của hỗn hợp, nhiệt độ và áp suất.

Sự đốt cháy không đồng nhất phổ biến nhất cả trong tự nhiên và trong điều kiện nhân tạo. Tốc độ của nó phụ thuộc vào các điều kiện cụ thể của quá trình đốt cháy và vào đặc tính vật lý của các thành phần. Đối với nhiên liệu lỏng, tốc độ cháy bị ảnh hưởng rất nhiều bởi tốc độ bay hơi và đối với nhiên liệu rắn - bởi tốc độ khí hóa. Ví dụ, khi đốt than, quá trình này hình thành hai giai đoạn. Trong lần đầu tiên (trong trường hợp gia nhiệt tương đối chậm), các thành phần dễ bay hơi của chất (than) được giải phóng, trong lần thứ hai, cặn cốc sẽ cháy hết.

Quá trình đốt cháy khí (ví dụ đốt cháy ethane) có những đặc điểm riêng. Trong môi trường khí, ngọn lửa có thể lan rộng. Nó có thể di chuyển trong chất khí ở tốc độ cận âm và đặc tính này không chỉ có trong môi trường khí mà còn ở hỗn hợp phân tán mịn của các hạt dễ cháy dạng lỏng và rắn trộn với chất oxy hóa. Để đảm bảo quá trình đốt cháy ổn định trong những trường hợp như vậy cần phải có thiết kế đặc biệt thiết bị lò nung.

Hậu quả do phản ứng cháy trong môi trường khí gây ra có hai loại. Đầu tiên là sự nhiễu loạn của dòng khí, dẫn đến tốc độ của quá trình tăng mạnh. Sự xáo trộn âm thanh của dòng chảy có thể dẫn đến giai đoạn tiếp theo - tạo ra sóng xung kích dẫn đến phát nổ hỗn hợp. Quá trình chuyển từ quá trình đốt cháy sang giai đoạn phát nổ không chỉ phụ thuộc vào đặc tính của khí mà còn phụ thuộc vào kích thước của hệ thống và các thông số lan truyền.

Đốt cháy nhiên liệu được sử dụng trong công nghệ và công nghiệp. Nhiệm vụ chính trong trường hợp này là đạt được hiệu suất đốt tối đa (tức là tối ưu hóa quá trình giải phóng nhiệt) trong một khoảng thời gian nhất định. Ví dụ, quá trình đốt cháy được sử dụng trong khai thác mỏ - các phương pháp phát triển các loại khoáng sản khác nhau dựa trên việc sử dụng quy trình dễ cháy. Nhưng trong một số điều kiện tự nhiên và địa chất nhất định, hiện tượng cháy có thể trở thành yếu tố gây nguy hiểm nghiêm trọng. Ví dụ, mối nguy hiểm thực sự là quá trình đốt than bùn tự phát, dẫn đến xảy ra cháy nội sinh.