Взрыв смеси метана с кислородом уравнение реакции (5 видео)

Опыты по химии. Предельные углеводороды

Постановка опытов и текст – к.п.н. Павел Беспалов.

Получение метана

Метан в лаборатории получают прокаливанием безводного ацетата натрия с натронной известью. Натронная известь представляет собой смесь гидроксида натрия с гидроксидом кальция. Тщательно перемешаем натронную известь с ацетатом натрия и поместим в пробирку. Закроем пробирку пробкой с газоотводной трубкой. Нагреем смесь. Через некоторое время начинает выделяться метан

CH3COONa + NaOH = CH4 + Na2CO3

Оборудование: пробирка, газоотводная трубка, промывалка, кристаллизатор, цилиндр, горелка, штатив.

Техника безопасности. Соблюдать правила работы с горючими газами и нагревательными приборами. Не допускать попадания натронной извести на кожу.

Горение метана и изучение его физических свойств

Заполним метаном цилиндр. Метан представляет собой бесцветный газ, мало растворимый в воде. Он легче воздуха, поэтому легко улетучивается из открытого цилиндра. При поджигании метан загорается. При сгорании метана образуются углекислый газ и водяные пары.

CH₄ + 2О₂ = СО₂ + 2 Н₂О

Оборудование: пробирка, газоотводная трубка, промывалка, кристаллизатор, цилиндр, горелка, штатив.

Взрыв метана с кислородом

Для полного сгорания метана на один объем метана нужно взять два объема кислорода (см. уравнение реакции). Пластиковую бутылку, разделенную метками на три равные части, заполним способом вытеснения воды одной частью метана и двумя частями кислорода. При поджигании смеси происходит взрыв — полное сгорание метана в кислороде.

CH₄ + 2О₂ = СО₂ + 2 Н₂О

Оборудование: пробирка, газоотводная трубка, промывалка, кристаллизатор, цилиндр, горелка, штатив.

Техника безопасности. Соблюдать правила работы с горючими газами и нагревательными приборами.

Отношение метана к раствору перманганата калия и бромной воде

Получаем метан прокаливанием безводного ацетата натрия с натронной известью. Пропустим метан через раствор перманганата калия. Никаких видимых изменений не наблюдаем. Бромная вода также не изменяет своей окраски. Метан стоек к окислителям и не вступает в реакцию с бромом при данных условиях.

Оборудование: пробирка, газоотводная трубка, промывалка, кристаллизатор, цилиндр, горелка, штатив.

Техника безопасности. Соблюдать правила работы с горючими газами и нагревательными приборами.

Горение жидких углеводородов

Возьмем для опыта гексан и керосин.

Молекула гексана содержит шесть атомов углерода. Керосин – это смесь молекул алканов, в составе которых от двенадцати до восемнадцати атомов углерода. Подожжем небольшие количества гексана и керосина. Гексан загорается сразу: алканы с небольшой молекулярной массой загораются легко.

Поджечь керосин оказывается немного труднее, появляется коптящее пламя. В виде копоти выделяется несгоревший углерод. Большинство алканов горят коптящим пламенем из-за высокого содержания углерода. Мы убедились в том, что алканы с небольшой молекулярной массой загораются легче, чем алканы с большой молекулярной массой.

Оборудование: фарфоровые чашки, лучина, огнезащитная прокладка.

Техника безопасности. Соблюдать правила работы с горючими жидкостями. Работать с небольшими количествами жидких углеводородов (не более 2 мл).

Горение твердых углеводородов (на примере парафина)

Парафин – смесь твердых алканов, содержащих в своем составе от 16 до 40 атомов углерода. Твердый парафин на воздухе загорается с трудом. Кипящий парафин на воздухе самовозгорается. Нагреем парафин до кипения. Выливаем кипящий парафин из пробирки в кристаллизатор, наполненный водой. Кипящий парафин, смешиваясь с воздухом, загорается. При горении парафина образуются углекислый газ и водяные пары.

Оборудование: пробирка, зажим пробирочный, горелка, кристаллизатор.

Техника безопасности. Соблюдать правила работы с горючими веществами. Не наклоняться над кипящим парафином. Не допускать попадание парафина на одежду, кожу.

Установление качественного состава предельных углеводородов

Общим методом определения углерода и водорода в органических соединениях является окисление веществ оксидом двухвалентной меди. При этом углерод окисляется до углекислого газа, а водород до воды. Оксид меди (II) восстанавливается до меди или до оксида одновалентной меди, имеющих красный цвет

С₁₈Н₃₈ + СuО = 18СО₂ + 19 Н₂О + 55Сu

Углекислый газ обнаруживают при помощи известковой воды. Известковая вода мутнеет от углекислого газа.

Ca (OH)₂ + CO₂ = CaCO₃ ↓ + H₂O

Воду обнаруживают безводным сульфатом меди (II). Под действием воды белый сульфат меди (II) переходит в голубой кристаллогидрат — медный купорос

CuSO₄ + 5H₂O = CuSO_{4 *} 5 H₂O

Оборудование: пробирка с газоотводной трубкой, стакан, штатив, горелка.

Техника безопасности. Соблюдать правила работы с нагревательными приборами.

Определение содержания хлора в органических соединениях

Качественно определить содержание галогена в органическом соединении можно при помощи медной проволоки. При нагревании с оксидом меди (II) галогенсодержащие вещества сгорают с образованием летучих соединений, окрашивающих пламя в сине-зеленый цвет. Эта качественная реакция на галогены в органических соединениях называется пробой Бейльштейна. Для проведения пробы медную проволоку прокаливают в пламени горелки, опускают в жидкость или касаются твердого вещества и вновь вносят в пламя горелки. Появление сине-зеленого окрашивания, свидетельствует о наличии галогена в органическом соединении. Испытаем диметиламин хлорид и убедимся в том, что в его составе присутствует галоген — хлор.

Оборудование: горелка, медная спираль.

Техника безопасности. Соблюдать правила работы с нагревательными приборами.

Содержание

Взрыв смеси метана с кислородом уравнение реакции
Взаимодействие метана с кислородом. Реакция горения
Основные характеристики метана
Метан с кислородом: реакция горения
🌟 Видео

Видео:Взрыв смеси метана с кислородомСкачать

Взрыв смеси метана с кислородом уравнение реакции

2019-12-05
Взрывная камера заполняется смесью метана и кислорода при комнатной температуре и давлении $p_ = 760$ мм pт. cт. Парциальные давления метана и кислорода одинаковы. После, герметизации камеры в ней происходит взрыв. Найти установившееся давление внутри камеры после охлаждения продуктов сгорания до первоначальной температуры, при которой давление насыщенных паров воды $p_ = 17$ мм pт.cт.

Запишем прежде всего уравнение реакции взрыва:

$CH_ + 2O_ = CO_ + 2H_O$.

Из этого уравнения видно, что каждый моль метана соединяется с двумя молями кислорода. В результате реакции получается 1 моль углекислого газа и 2 моля воды.

До взрыва парциальные давления метана и кислорода были одинаковы и равны $fracp_$. Согласно уравнению газового состоянии давление газа пропорционально числу молей газа. Тогда из равенства парциальных давлений метана и кислорода следует, что в сосуде находилось одинаковое число молей этих газов. Следовательно, при взрыве весь кислород прореагирует с метаном, причем в сосуде останется еще половина первоначального количества метана, который не вступил в реакцию.

Таким образом, после взрыва в сосуде будут находиться метан, углекислый газ и вода, и полное давление будет равно сумме парциальных давлении метана, углекислого газа и водяного пара:

После охлаждения смеси газов до первоначальной температуры парциальное давление оставшегося метана будет равно половине его первоначального парциального давления, то есть $frac p_$.

Число молей углекислого газа в сосуде равно числу молен прореагировавшего, а значит, и оставшегося метана. Поэтому парциальное давление углекислого газа будет также равно $fracp_$.

Теперь выясним, каково давление водяных паров. Предположим, что вся образовавшаяся при взрыве вода находится в парообразном состоянии. Так как число молей воды в два раза больше числа молей оставшегося в сосуде метана, то парциальное давление паров воды должно быть равно $fracp_ = 380$ мм pт. cт. Это, однако, больше давления насыщенных паров воды. Следовательно, большая часть водяных паров при охлаждении сконденсируется, и парциальное давление насыщенных паров воды в сосуде будет равно $p_ = 17$ мм pт. cт.

Окончательно после взрыва и охлаждения смеси полное давление в сосуде

$p = p_ <CH_> + p_ <CO_> + p_<H_O > = fracp_ + fracp_ + p_ = 397$ мм pт. cт.

При решении мы пренебрегли тем, что в результате конденсации воды объем, занимаемый газом, уменьшился. Это допустимо, так как объем воды в жидком состоянии мал по сравнению с объемом пара.

Видео:Органическая химия. Химические свойства углеводородов. Взрыв смеси метана с кислородом.Скачать

Взаимодействие метана с кислородом. Реакция горения

Самый простой представитель алканов

Метан — это газообразное химическое соединение, химическая формула вещества — CH₄. Метан не имеет запаха, не имеет вкуса и является нетоксичным веществом. Предел воспламеняемости газа — его концентрация в воздухе от 5 до 15%.

Видео:Реакции металлов с кислородом и водой. 8 класс.Скачать

Основные характеристики метана

Метан — самый простой представитель алканов. Эту группу органических соединений называют предельными, насыщенными или парафиновыми углеводородами. Они имеют простую связь между атомами углерода в молекуле, остальные валентности каждого углеродного атома насыщены атомами водорода. Самая важная реакция алканов — горение. Горят алканы с образованием паров воды и газообразной двуокиси углерода. В результате этой реакции в огромных количествах выделяется химическая энергия, которую можно преобразовать в электрическую или тепловую.

Горение метана используется для получения горячих дымовых газов, энергия которых обеспечивает работу газовой турбины. Во многих населенных пунктах метан подается по трубам в дома и используется для внутреннего отопления и приготовления пищи. Если сравнивать с другими видами углеводородного топлива, сжигание природного газа (метана) характеризуется меньшим выделением углекислого газа и большим количеством выделяемого тепла. Здесь вы найдете интересные эксперименты для изучения различных газов.

Видео:Взрыв смеси метана с кислородомСкачать

Метан с кислородом: реакция горения

Процесс горения метана — это взаимодействие метана с кислородом. В результате реакции образуется вода, двуокись углерода и много энергии. Уравнение реакции горения метана:

CH₄[газ] + 2O₂[газ] → CO₂[газ] + 2H₂O[пар] + 891кДж

Описание реакции

1 молекула метана при взаимодействии с 2 молекулами кислорода образует 1 молекулу двуокиси углерода и 2 молекулы воды. В процессе реакции выделяется тепловая энергия, равная 891 кДж.

Природный газ — самое чистое для сжигания ископаемое, имеющее простой состав и не выделяющее в воздух вредных химических веществ. Так как природный газ на 95% состоит из метана, то при его сжигании побочные продукты почти не образуются, или их образуется намного меньше, чем при использовании других видов ископаемого топлива.

Если внести в пламя метана фарфоровую крышку от тигля, она не закоптится, так как входящий в состав метана углерод сгорает полностью. Некоптящее пламя — это качественная реакция на предельные углеводороды.