Реакция полного горения бутадиена 1,3!

Реакция полного горения бутадиена-1,3 (C4H6) — это химическая реакция, при которой углеводород полностью окисляется в присутствии кислорода (O2), образуя углекислый газ (CO2) и воду (H2O). Полное горение происходит при наличии достаточного количества кислорода, и в результате выделяется значительное количество энергии в виде тепла.

Уравнение реакции полного горения бутадиена-1,3

Бутадиен-1,3 (C4H6) имеет структурную формулу CH2=CH-CH=CH2. Уравнение полной реакции горения имеет вид:

[ C4H6 + O2 → CO2 + H2O ]

Для составления уравнения реакции необходимо уравнять количество атомов каждого элемента (углерода, водорода и кислорода) с обеих сторон уравнения.

Шаг 1: Определение состава и расчёт атомов

• В молекуле бутадиена содержится 4 атома углерода (C) и 6 атомов водорода (H).
• Продукты горения — углекислый газ (CO2) и вода (H2O). Каждый атом углерода из C4H6 превращается в молекулу CO2, а каждый 2 атома водорода превращаются в молекулу H2O.

Шаг 2: Уравновешивание углерода

Четыре атома углерода из C4H6 дают 4 молекулы CO2:

[ C4H6 + O2 → 4CO2 + H2O ]

Шаг 3: Уравновешивание водорода

Шесть атомов водорода из C4H6 дают 3 молекулы воды:

[ C4H6 + O2 → 4CO2 + 3H2O ]

Шаг 4: Уравновешивание кислорода

Слева у нас O2, а справа кислород содержится в 4 молекулах CO2 (4 × 2 = 8 атомов кислорода) и в 3 молекулах воды (3 × 1 = 3 атома кислорода). В сумме это 8 + 3 = 11 атомов кислорода. Чтобы уравновесить кислород, нужно взять ( \frac{11}{2} ) молекул O2:

[ C4H6 + \frac{11}{2}O2 → 4CO2 + 3H2O ]

Шаг 5: Устранение дробных коэффициентов

Чтобы избавиться от дробного коэффициента перед O2, умножим все коэффициенты на 2:

[ 2C4H6 + 11O2 → 8CO2 + 6H2O ]

Финальное уравнение реакции

[ 2C4H6 + 11O2 → 8CO2 + 6H2O ]

Тепловой эффект реакции

Реакция полного горения бутадиена-1,3 является экзотермической, то есть сопровождается выделением энергии. Тепловой эффект реакции (теплота сгорания) можно определить, зная стандартные теплоты образования (( \Delta H_f^\circ )) реагентов и продуктов. Для углекислого газа (( CO2 )) и воды (( H2O )) теплоты образования отрицательны (поскольку они являются стабильными соединениями), а для бутадиена положительны.

В общем виде:

[ \Delta H_{реакции} = \sum \Delta H_f^\circ (продукты) - \sum \Delta H_f^\circ (реагенты) ]

Здесь теплота сгорания будет определяться как большое отрицательное значение, что подтверждает выделение энергии.

Заключение

Реакция полного горения бутадиена-1,3 приводит к образованию углекислого газа и воды, а её уравнение:

[ 2C4H6 + 11O2 → 8CO2 + 6H2O ]

Эта реакция имеет важное значение в энергетике, поскольку углеводороды, такие как бутадиен, являются источником энергии при сжигании.

Полное горение бутадиена-1,3 (C₄H₆) — это процесс, при котором это углеводород реагирует с кислородом (O₂) с образованием углекислого газа (CO₂) и воды (H₂O).

Уравнение реакции

Для начала запишем уравнение реакции полного горения бутадиена. Уравнение можно представить следующим образом:

[ \text{C}_4\text{H}_6 + O_2 \rightarrow CO_2 + H_2O ]

Для того чтобы сбалансировать это уравнение, необходимо учесть количество углерода, водорода и кислорода в реагентах и продуктах реакции.

Балансировка уравнения

1. Углерод: В молекуле бутадиена содержится 4 атома углерода. При полном горении они образуют 4 молекулы углекислого газа: [ 4 \text{C} \rightarrow 4 \text{CO}_2 ]

2. Водород: В бутадиене содержится 6 атомов водорода. Они образуют 3 молекулы воды: [ 6 \text{H} \rightarrow 3 \text{H}_2\text{O} ]

3. Кислород: Теперь нужно посчитать, сколько атомов кислорода потребуется для образования 4 молекул CO₂ и 3 молекул H₂O:

   • Для 4 молекул CO₂ требуется (4 \times 2 = 8) атомов кислорода.
   • Для 3 молекул H₂O требуется (3 \times 1 = 3) атома кислорода.
   • Всего: (8 + 3 = 11) атомов кислорода.

Поскольку каждая молекула O₂ содержит 2 атома кислорода, нам нужно ( \frac{11}{2} = 5.5 ) молекул O₂. Однако в уравнении удобнее использовать целые числа, поэтому умножим все коэффициенты на 2:

Сбалансированное уравнение

[ 2 \text{C}_4\text{H}_6 + 11 \text{O}_2 \rightarrow 8 \text{CO}_2 + 6 \text{H}_2\text{O} ]

Энергетика реакции

Полное горение органических соединений, таких как бутадиен, является экзотермической реакцией, что означает, что в процессе выделяется тепло. Это тепло может быть использовано для различных целей, например, для получения энергии в двигателях внутреннего сгорания или в промышленных процессах.

Применение бутадиена

Бутадиен-1,3 широко используется в производстве синтетических резин, таких как бутадиен-стирольный каучук (SBR) и акрилонитрил-бутадиен-стирольный (ABS) пластик. Понимание его горения имеет значение для оценки экологии и безопасности при его использовании.

Выводы

Полное горение бутадиена-1,3 — это важный химический процесс, который имеет практическое значение в различных отраслях. Балансировка реакции позволяет понять количественные соотношения реагентов и продуктов, а также оценить энергетические аспекты процесса.