乙烷乙烯乙炔燃烧实验现象分析及其探讨
乙炔实验ppt课件

探究一
实验室若需制备较多量的乙炔,如何从 装置上改进?
探究二
1、若要控制乙炔产生的速率,如何从 Nhomakorabea置 上改进?
探究三
2、若要控制乙炔产生的速率,如何从 试剂上改进?
探究四
1、今天你制得的乙炔真的是没有气味的吗? 这种有特殊难闻臭味的气体是什么?
纯净的乙炔没有气味,但由电石产生的乙 炔常因混有H2S等杂质而有特殊难闻的臭味。 2、H2S对本实验有影响吗?为什么? H2S具有较强还原性,易被酸性高锰酸钾 溶液氧化,使其褪色,因而会对该实验造 成干扰。
CH2=CH2 CH3CH3
制聚乙烯塑料
CH2=CH2+ H2 CHCH + HCl
催化剂 催化剂
CH2=CHCl 制备塑料纤维
nCH2=CH
Cl
加温、加压
CH2CH Cl
n
四、乙炔的用途
焊枪
1、聚氯乙烯是一种合成树脂,可用于制备塑料 和合成纤维等。聚氯乙烯可由H2、Cl2和乙炔为 原料制取。请写出有关的反应方程式。 H2+Cl2
能否用启普发 生器制取乙炔?
与制H2,CO2,NO,NO2的装置相同
原因:
1、 因为碳化钙与水反应剧烈,启普发生器 不易控制反应;
2、反应放出大量热,启普发生器是厚玻璃 壁仪器,容易因胀缩不均,引起破碎 ; 3、生成物Ca(OH)2微溶于水,易形成糊状泡 沫堵塞导气管和球形漏斗的下口; 4、关闭导气阀后,水蒸气仍与电石作用,不 能达到“关之即停”的目的.
三、乙炔的化学性质
乙炔的结构特征决定其化学性质比较活 泼,因为乙炔叁键中有两个不牢固易断裂。 1、氧化反应 (1)使酸性高锰酸钾溶液褪色
(2)可燃性:
乙炔气体易燃易爆

乙炔气体易燃易爆乙炔气体是一种广泛用于焊接、切割及加热的气体。
其主要特点是产生高温火焰,可以达到3000℃以上,但同时也具有易燃易爆的特性。
因此,在使用乙炔气体的过程中,要特别注意安全问题。
乙炔气体的化学性质乙炔气体,也称作乙炔烷或者乙烯炔,其化学式为C2H2。
它是一种无色、有刺激性气味的气体,分子量为26.04,密度为0.9 g/L。
乙炔气体在标准气态下的木质是253 K,它容易燃烧,甚至是爆炸,因此乙炔气体是一种危险的气体。
乙炔气体易燃易爆原理乙炔气体易燃易爆的原理是,其分子中含有三个碳原子和一个氢原子,因此其氧化反应热值较高,燃烧时生成的水、二氧化碳和其他氧化产物,释放出的能量远远高于其他气体。
同时,乙炔气体的反应速率很快,极易燃烧,甚至是发生爆炸。
乙炔气体的危险性乙炔气体具有极高的易燃易爆性,因此在使用和储存过程中,容易引起火灾和爆炸。
除了此外,乙炔气体还是有毒气体之一,长时间吸入乙炔气体会导致头痛、头晕、恶心呕吐等症状。
因此,在使用乙炔气体的过程中,一定要注意以下安全事项:1.不要在密闭空间中使用乙炔气体,必须保持通风良好的环境;2.严格控制乙炔气体的使用量,不要使用过量;3.在使用乙炔气体过程中一定要注意火源的存在,避免引发火灾;4.不可直接将乙炔气体喷向可燃物质,避免爆炸;5.在操作乙炔气体时,务必穿着专业防护服装和手套。
安全注意事项在使用乙炔气体的过程中,应注意以下安全事项:1.禁止使用锈迹斑斑的乙炔气瓶,必须确保乙炔瓶表面的清洁、无划痕等;2.储存乙炔气瓶时,必须与明火和高温物质保持一定的距离;3.禁止将乙炔气瓶倒置,不要在乙炔瓶上堆放任何东西;4.在使用乙炔气体时,必须使用专业的管道和连接器件,不要使用老化、破损的连接器件;5.定期检查和维护乙炔气瓶、连接器件等设备,及时发现问题并解决。
总结乙炔气体可能在很多不同的行业中被使用,但其容易燃烧和爆炸的特性,需要我们在使用乙炔气体的过程中特别注意安全问题。
高考化学知识点讲解考点43乙炔--炔烃

考点43乙炔炔烃1.复习重点1.乙炔的分子结构、化学性质、实验室制法;2.炔烃的组成、结构、通式、通性。
2.难点聚焦一、乙炔分子的结构和组成分子式电子式结构式C2H2 H-C≡C-H 乙炔分子的比例模型二、乙炔的实验室制法CaC2+2H2O C2H2↑+Ca(OH)2乙炔可以通过电石和水反应得到。
实验中又该注意哪些问题呢?[投影显示]实验室制乙炔的几点说明:①实验装置在使用前要先检验气密性,只有气密性合格才能使用;②盛电石的试剂瓶要及时密封,严防电石吸水而失效;③取电石要用镊子夹取,切忌用手拿电石;④作为反应容器的烧瓶在使用前要进行干燥处理;⑤向烧瓶里加入电石时,要使电石沿烧瓶内壁慢慢滑下,严防让电石打破烧瓶;⑥电石与水反应很剧烈,向烧瓶里加水时要使水逐滴慢慢地滴下,当乙炔气流达到所需要求时,要及时关闭分液漏斗活塞,停止加水;电石是固体,水是液体,且二者很易发生反应生成C2H2气体。
很显然C2H2的生成符合固、液,且不加热制气体型的特点,那是不是说就可以用启普发生器或简易的启普发生器来制取乙炔呢?⑦实验室中不可用启普发生器或具有启普发生器原理的实验装置.......................作制备乙炔气体的实验装置。
主要原因是:a.反应剧烈,难以控制。
b.当关闭启普发生器导气管上的活塞使液态水和电石固体分离后,电石与水蒸气的反应还在进行,不能达到“关之即停”的目的。
c.反应放出大量的热,启普发生器是厚玻璃仪器,容易因受热不均而炸裂。
d.生成物Ca(OH)2微溶于水,易形成糊状泡沫,堵塞导气管与球形漏斗。
该如何收集乙炔气呢?乙炔的相对分子质量为26,与空气比较接近,还是用排水法合适。
熟悉和体会有关乙炔气体制备的注意事项及收集方法,并由两名学生上前按教材图5—14乙炔的制取装置图组装仪器,检查气密性,将电石用镊子小心地夹取沿平底烧瓶内壁缓慢滑下,打开分液漏斗的活塞使水一滴一滴地缓慢滴下,排空气后,用排水法收集乙炔气于一大试管中。
【化学课件】乙炔

(3)因电石中含有 CaS、Ca3P2等,也会与水 反应,产生H2S、PH3等气体,所以所制乙炔气 体会有难闻的臭味;
(4)如何去除乙炔的臭味呢?请选择合适的装 置和试剂。
NaOH溶液
排水集气法
乙烷、乙烯、乙炔的燃烧
聚氯乙烯薄膜
1、做老师的只要有一次向学生撒谎撒漏了底,就可能使他的全部教育成果从此为之毁灭。——卢梭 2、教育人就是要形成人的性格。——欧文 3、自我教育需要有非常重要而强有力的促进因素——自尊心、自我尊重感、上进心。——苏霍姆林斯基 4、追求理想是一个人进行自我教育的最初的动力,而没有自我教育就不能想象会有完美的精神生活。我认为,教会学生自己教育自己,这是一种 最高级的技巧和艺术。——苏霍姆林斯基 5、没有时间教育儿子——就意味着没有时间做人。——(前苏联)苏霍姆林斯基 6、教育不是注满一桶水,而且点燃一把火。——叶芝 7、教育技巧的全部奥秘也就在于如何爱护儿童。——苏霍姆林斯基 8、教育的根是苦的,但其果实是甜的。——亚里士多德 9、教育的目的,是替年轻人的终生自修作准备。——R.M.H. 10、教育的目的在于能让青年人毕生进行自我教育。——哈钦斯 11、教育的实质正是在于克服自己身上的动物本能和发展人所特有的全部本性。——(前苏联)苏霍姆林斯基 12、教育的唯一工作与全部工作可以总结在这一概念之中——道德。——赫尔巴特 13、教育儿童通过周围世界的美,人的关系的美而看到的精神的高尚、善良和诚实,并在此基础上在自己身上确立美的品质。——苏霍姆林斯基 14、教育不在于使人知其所未知,而在于按其所未行而行。——园斯金 15、教育工作中的百分之一的废品,就会使国家遭受严重的损失。——马卡连柯 16、教育技巧的全部诀窍就在于抓住儿童的这种上进心,这种道德上的自勉。要是儿童自己不求上进,不知自勉,任何教育者就都不能在他的身 上培养出好的品质。可是只有在集体和教师首先看到儿童优点的那些地方,儿童才会产生上进心。——苏霍姆林斯基 17、教育能开拓人的智力。——贺拉斯 18、作为一个父亲,最大的乐趣就在于:在其有生之年,能够根据自己走过的路来启发教育子女。——蒙田 19、教育上的水是什么就是情,就是爱。教育没有了情爱,就成了无水的池,任你四方形也罢、圆形也罢,总逃不出一个空虚。班主任广博的爱 心就是流淌在班级之池中的水,时刻滋润着学生的心田。——夏丐尊 20、教育不能创造什么,但它能启发儿童创造力以从事于创造工作。——陶行知
模拟乙炔爆炸实验报告

一、实验目的1. 了解乙炔的爆炸特性及其爆炸极限。
2. 掌握模拟乙炔爆炸实验的操作步骤和安全注意事项。
3. 培养实验操作技能和安全意识。
二、实验原理乙炔(C2H2)是一种无色、无味、易燃的气体,其爆炸极限为2.5%~82%。
当乙炔与空气混合达到爆炸极限时,遇明火或高温即可发生爆炸。
本实验通过模拟乙炔爆炸,观察爆炸现象,了解乙炔的爆炸特性。
三、实验仪器与试剂1. 仪器:乙炔发生器、酒精灯、量筒、试管、集气瓶、铁夹、铁架台、导气管、酒精喷灯、玻璃棒等。
2. 试剂:乙炔气体、空气。
四、实验步骤1. 准备实验器材:将乙炔发生器、酒精灯、量筒、试管、集气瓶、铁夹、铁架台、导气管、酒精喷灯、玻璃棒等实验器材准备好。
2. 制备乙炔气体:将乙炔发生器放在通风良好的实验室内,向其中加入适量的水,并加入一定量的电石(CaC2)。
3. 连接实验装置:将导气管插入乙炔发生器,另一端连接到集气瓶,集气瓶置于铁架台上。
4. 点燃酒精灯:点燃酒精灯,对集气瓶进行预热。
5. 观察爆炸现象:待集气瓶内温度升高后,用酒精喷灯点燃导气管出口处的乙炔气体,观察爆炸现象。
6. 实验结束:待爆炸现象结束,关闭酒精喷灯,回收实验器材。
五、实验结果与分析1. 实验结果:在点燃导气管出口处的乙炔气体后,集气瓶内发生爆炸,产生巨大的响声和火光,集气瓶瞬间被炸裂。
2. 分析:本实验成功模拟了乙炔爆炸现象,说明乙炔气体具有强烈的爆炸性。
实验过程中,乙炔与空气混合达到爆炸极限,遇明火或高温引发爆炸。
六、实验讨论1. 乙炔爆炸的危险性:乙炔具有强烈的爆炸性,实验过程中必须严格遵守操作规程,确保实验安全。
2. 安全注意事项:实验过程中,应保持实验室内通风良好,避免乙炔气体泄漏;操作时,应佩戴防护眼镜、手套等个人防护用品;点燃乙炔气体时,应远离易燃易爆物品。
七、实验总结本次模拟乙炔爆炸实验,使我们对乙炔的爆炸特性有了更深入的了解。
通过实验,我们掌握了模拟乙炔爆炸实验的操作步骤和安全注意事项,提高了实验操作技能和安全意识。
乙炔实验知识点总结

乙炔实验知识点总结乙炔,学名乙烯,是一种重要的有机化合物,常用于激光切割、气焊等工业过程中。
乙炔实验是有机化学实验中非常重要的一部分,通过乙炔实验,可以让学生了解有机合成的基本原理、有机化合物的物理化学性质等知识。
在进行乙炔实验时,需要掌握一些基本的知识点,下面将对乙炔实验的知识点进行总结。
一、乙炔的合成乙炔可以通过多种方法合成,其中最常用的方法是碳氢化合物的裂解。
碳氢化合物裂解是指将碳氢化合物在高温或高压的条件下进行分解,生成乙炔。
碳氢化合物的裂解有多种方法,常用的方法包括热解法、光解法等。
热解法是指将碳氢化合物在高温的条件下分解成乙炔和其他化合物。
热解法的原理是利用碳氢化合物的热稳定性差的特点,将碳氢化合物加热至较高温度,使其发生分解反应,生成乙炔。
光解法是指利用光能将碳氢化合物分解生成乙炔。
光解法的原理是利用碳氢化合物与光能发生作用,使其发生分解反应,生成乙炔。
二、乙炔的性质乙炔是一种无色、具有刺激性气味的气体。
乙炔的化学性质非常活泼,可以与氧气、氯气等发生剧烈的化学反应。
下面将对乙炔的性质进行详细介绍。
1. 燃烧性乙炔在空气中可以燃烧,生成二氧化碳和水。
乙炔燃烧时产生的火焰具有高温、高亮度的特点,可以用于焊接、切割等工业过程中。
2. 氧化性乙炔具有较强的氧化性,可以与氧气、氯气等发生剧烈的氧化反应,生成相应的氧化产物。
3. 反应性乙炔具有极强的反应性,可以与多种化合物发生加成反应、取代反应等。
三、乙炔实验的安全注意事项在进行乙炔实验时,需要严格遵守实验室的安全规范,下面将对乙炔实验的安全注意事项进行总结。
1. 实验室应具备良好的通风条件,确保实验室空气的流通。
2. 在使用乙炔时,应注意避免其与氧气等氧化剂接触,以防发生氧化反应。
3. 使用乙炔气体时,应严格遵守灭火器等消防设备的使用规范,确保实验室的消防安全。
4. 在进行乙炔实验时,应佩戴防护眼镜、实验服等防护装备,以防发生意外伤害。
四、乙炔实验的具体步骤进行乙炔实验时,需要按照一定的步骤进行,以确保实验的顺利进行。
乙烷着火化学反应动力学机理研究

乙烷着火化学反应动力学机理研究乙烷是一种重要的工业原料,乙烷的蒸汽着火可以源自外部热或内部热激发的火焰,因此在乙烷的蒸汽体系着火过程中的化学反应动力学机理的研究具有十分重要的意义。
本文以乙烷着火化学反应过程的动力学机理研究为主题,旨在为乙烷蒸气体系着火过程提供独具研究价值的理论依据,同时,对乙烷和其他烃类物质在蒸气着火过程中的动力学机理也有重要意义。
首先,本文介绍了乙烷着火动力学机理的实验研究进展。
实验室研究表明,乙烷着火过程中存在许多重要的反应机理,包括分子碰撞、自由基反应、自聚、加热和热失控等。
这些反应机理有助于乙烷的燃烧和转化,并有助于着火过程的模拟,从而更好地了解乙烷蒸汽着火过程的化学反应动力学机理。
其次,本文介绍了乙烷着火动力学机理的理论研究。
理论研究显示,乙烷的蒸汽体系着火可以分为快速反应模型和慢速反应模型。
快速反应模型主要考虑乙烷的燃烧反应,而慢速反应模型则考虑乙烷的转化反应。
大量的理论计算和数值模拟研究表明,本文提出的反应机理可以更细致和准确地描述乙烷着火过程中的反应机理。
综上所述,本文提出了乙烷蒸汽体系着火过程中的动力学机理,并结合实验和理论研究,深入分析了乙烷着火反应机理。
本文还探讨了快速反应模型和慢速反应模型描述乙烷着火过程的可能性,为乙烷及其他烃类化合物着火过程机理的研究提供了新的视角。
值得庆幸的是,本文的研究结果已被出版在领域期刊《化学工程科学》上,成为国内外着火研究的重要参考。
综上所述,本文从实验和理论的角度来探讨乙烷着火化学反应动力学机理,为乙烷和其他烃类物质的着火过程机理的研究提供了新的视角。
未来,本文将继续深入探索乙烷及其他烃类物质在蒸汽体系着火过程中的化学反应动力学机理,为乙烷及其他烃类物质的着火安全性提供参考。
乙烯性质实验报告

乙烯性质实验报告乙烯性质实验报告引言:乙烯是一种重要的有机化合物,广泛应用于化工、塑料、橡胶等领域。
为了更好地了解乙烯的性质,我们进行了一系列实验。
本报告将详细介绍实验的目的、方法、结果和讨论。
实验目的:1. 了解乙烯的物理性质,如密度、沸点、熔点等。
2. 探究乙烯的化学性质,如燃烧性质、与溴水反应等。
3. 研究乙烯的溶解性,包括与水、醇类溶剂的相容性。
实验方法:1. 测定乙烯的密度:使用比重瓶法,将乙烯装入比重瓶中,通过称重的方式计算密度。
2. 测定乙烯的沸点:使用沸点仪,将乙烯加热至沸腾,记录沸点温度。
3. 测定乙烯的熔点:使用熔点仪,将乙烯加热至熔化,记录熔点温度。
4. 探究乙烯的燃烧性质:将乙烯点燃,观察燃烧现象和产物。
5. 与溴水反应:将乙烯与溴水混合,观察反应现象。
6. 研究乙烯的溶解性:将乙烯加入水和醇类溶剂中,观察其溶解情况。
实验结果:1. 乙烯的密度为0.971 g/cm³。
2. 乙烯的沸点为-103.7°C。
3. 乙烯的熔点为-169.2°C。
4. 乙烯在空气中燃烧,产生二氧化碳和水。
5. 乙烯与溴水反应,生成1,2-二溴乙烷。
6. 乙烯可溶于水和乙醇,但不溶于正己烷和二氯甲烷。
讨论:通过实验我们可以得出以下结论:1. 乙烯的密度较小,说明其分子比较轻,具有较低的相对分子质量。
2. 乙烯的沸点和熔点较低,表明其分子间力较弱,易于挥发和熔化。
3. 乙烯在空气中燃烧,说明其具有较好的可燃性。
4. 乙烯与溴水反应生成1,2-二溴乙烷,表明乙烯具有不饱和的化学性质。
5. 乙烯可溶于水和乙醇,说明其具有一定的极性。
结论:本实验通过测定乙烯的密度、沸点、熔点,以及研究其燃烧性质、与溴水反应和溶解性等方面,深入了解了乙烯的性质。
乙烯具有较低的密度、沸点和熔点,可燃性较好,具有不饱和的化学性质,并且可溶于水和乙醇。
这些性质使得乙烯在化工、塑料、橡胶等领域有着广泛的应用。
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乙烷乙烯乙炔燃烧实验现象分析及其探讨
摘要从键能、反应速率、含碳量、反应历程等方面分析探讨,得出乙烷乙烯乙炔在空气中燃烧现象不同是由分子结构中单双叁键活泼性不同造成的结论,否定了长期以来的含碳量评价标准,肯定了物质结构决定性质这一论断。
关键词燃烧黑烟含碳量不饱和键
1 提出问题
通常不完全燃烧是指物质在氧气不足量时的燃烧反应,但根据乙烷、乙烯、乙炔燃烧反应方程知等量的乙烷、乙烯、乙炔完全燃烧需氧量依次减少(见表1),而空气中氧气量基本恒定,所以在相同条件下燃烧理论上乙炔应该最为充分,乙烯次之,乙烷最不完全。
但是教材认为乙烯乙炔含碳量增加使燃烧不充分冒黑烟[1],也有人将原因归结为键能不同[2],究竟是什么原因?为什么会出现矛盾呢?
2 实验观察
如图1所示排水集气法。
自左端通甲烷入双孔玻璃容器,至右端冒气泡集气满止。
换导气管点燃装置,点燃、观察现象;然后收集乙烯、乙炔、丁烷重复上
述操作。
注意保持集气瓶位置固定,确保水压相同气流速度一致,在相同条件下实验可认为气体中含水量相同。
观察到的现象如教材所述[1]:乙烯火焰较明亮有黑烟,乙炔火焰明亮且有大量黑烟,而甲烷火焰淡弱没有黑烟。
经实验观察丁烷燃烧现象和甲烷类似,只是火焰较亮放出热量更多,也没有黑烟。
所以推测乙烷丙烷燃烧现象也是如此(见表2)。
做教材中插图所示实验[1]:分别制取甲烷、乙烯、乙炔3瓶气体,同时点燃观察燃烧时间长短,发现乙炔燃烧时间最短,乙烯次之,甲烷最长。
3 分析探讨
上述现象最大区别有2点:火焰是否明亮、是否有黑烟。
由现象表明烷烃在空气中能完全燃烧,乙烯乙炔燃烧不完全有细微分散的碳颗粒产生,黑烟便是这
些细微分散的颗粒,这些碳粒受灼热而发光,而且随含碳量的增加不完全燃烧产生的碳颗粒越多,火焰越明亮,因此乙炔曾作为照明气使用。
本文就乙烷、乙烯、乙炔燃烧现象从以下几方面分析。
3.1 键能原因
我们知道化学反应是旧键断裂新键生成的过程,乙烷乙烯乙炔都含有C-H 键,生成产物又完全相同,所以我们认为在燃烧过程其决定作用的是C-C键。
由表1可知,乙炔的叁键键能最大,乙烯的双键键能次之,乙烷的单键键能最小。
那么是不是叁键断裂最困难单键断裂最容易呢[2]?我们知道叁双键是不饱和键化学性质活泼,而单键是饱和键化学性质非常稳定,譬如教材中实验:甲烷乙烯乙炔分别通入高锰酸钾溶液,后两个使紫色褪去便是佐证[1]。
从物质的可燃性来比较,我们知道可燃物燃点高低表明可燃物的易燃程度[5];由表1可知,乙炔的着火点远低于乙烯乙烷,说明乙炔最容易燃烧活泼性最强。
所以并不是叁键断裂最困难,而恰恰是单键具有饱和性最难断裂,故键能大小并不是造成燃烧不充分冒黑烟的原因。
3.2 反应速率
我们知道乙烯乙炔在氧气中能完全燃烧没有黑烟,而且比在空气中燃烧时的温度高,乙炔焰的温度最高可达3 000 ℃以上,工业上利用其燃烧可切割或焊接金属[6]。
乙烷乙烯乙炔在氧气中燃烧达到的温度依次增高(见表1)似乎和含碳量增加有关,实际上相同质量的H2燃烧热是C的4倍多[7],所以含碳量高并不能产生更多的热量,相反使热量减少也无助于产生高温。
更让人奇怪的是乙炔的ΔrHθm最小(见表1)产生温度却最高,究竟为什么呢?通过3瓶气体燃烧实验对比说明乙炔燃烧速率最大(虽然甲烷不存在C-C键不能代表乙烷,但是这足以说明乙烷、乙烯。
乙炔燃烧反应速率不同),单位时间内需氧量也最多,而纯氧的浓度远大于空气中氧的浓度,乙炔在纯氧中燃烧的速率比在空气中要快很多,燃烧速率快,单位时间内放出热量多,因此温度必然要高[5]。
即使也有不完全燃烧产生碳颗粒,但由于氧气浓度高碳也会和氧气继续燃烧而不冒黑烟。
相反空气虽然有很大容量,其中的氧气也足够任何一种可燃物燃烧之用,但是单位体积的氧气量却是非常有限,实际生活上往往通过调节空气流量使可燃物完全燃烧,如家用灶具使出气孔和燃烧孔间有足够的空间,并使燃烧孔分散成环状尽可能多和空气接触以此提高燃烧效果。
所以乙炔、乙烯在空气中不能充分燃烧主要是因为燃烧反应速率快单位时间需氧量大,而空气中氧气浓度低无法满足造成的。
3.3 含碳量
那么含碳量会不会影响反应速率?会不会造成乙烷、乙烯、乙炔燃烧现象不同呢?我们知道烷烃的含碳量介于75%和85.7%间,炔烃介于92.3%和85.7%间,而烯烃的是85.7%,所以含碳量85.7%是饱和烃和不饱和烃的分界线。
我们比较甲烷到丁烷的燃烧(见表2),发现燃烧现象基本相同都没有冒黑烟,都能完全燃烧,并没有随含碳量的增加而不完全燃烧。
由于含碳量更大的烷烃是液体和固体,考虑到已不具有对比性所以没有实验研究。
不过我们认为在一定条件下把液态固态烷烃转化成气体形式,然后在空气中燃烧也一定能完全燃烧,如汽油(C5-C9烷烃)气态燃烧时并不冒黑烟。
可见含碳量85.7%是是否冒黑烟的一个界限。
那么为什么是85.7%呢?我们认为含碳量85.7%这个貌似无法逾越的鸿沟并不是根本原因,而是一个表面现象,根本的原因是不饱和键性质活泼造成的,是由分子结构决定的。
可见用含碳量高低解释完全燃烧与否并不是最合理的根本的解释,只不过是用一种现象解释另一种现象而已。
3.4 反应历程
通过以上分析我们知道乙烷、乙烯、乙炔是否完全燃烧,一方面取决于周围的环境,另一方面取决于自身的性质。
他们虽都是烃类,但由于官能团性质不同导致反应历程不同,那么为什么不饱和烃类燃烧反应速率快呢?我们知道乙炔是一种不稳定的化合物,受热时可分解碳和氢同时放出大量的热[5],当乙炔燃烧开始时放出大量的热使还没反应的乙炔受热分解,同时又放出大量的热使更多的乙炔分解引起连锁反应。
如果不及时散热造成压力急剧增加,常温下也会引起爆炸,因而在使用运输或储藏乙炔时不能像液化气一样简单压缩钢瓶中,而采用浸有丙酮的多孔性物质吸收后储存在钢瓶中[5]。
从标准摩尔反应焓来看燃烧和分解都是放热反应(见表3),且分解反应的ΔrHθm也相当大,分解反应的ΔrGθm <0说明分解反应是自发进行的,所以有大量的碳颗粒产生。
同样乙烯燃烧时也有类似现象,只不过没有乙炔放热量大,没有乙炔分解更剧烈,所以乙烯燃烧冒黑烟量不如乙炔浓。
其他的烷烃分解反应都是吸热反应,而放热反应通常较吸热反应容易进行,且烷烃分解反应的ΔrGθm>0说明反应不能自发进行(见表4),所以烷烃很难分解,即使含碳量更高的丁烷也没有分解产生碳。
另从燃烧学的角度讲,分解产生的碳颗粒是固体,而气体燃烧较固体燃烧均匀、完全,燃烧效率高;碳的燃烧是多相反应,它的反应速率很大程度由空气中的氧的浓度控制[7],而空气中氧气不及纯氧气,所以乙炔分解的碳颗粒无法完全燃烧,而纯氧中则能完全燃烧[8]。
工业上裂解天然气制取乙炔时需要在短时间内进行高温加热,然后急骤冷却防止乙炔继续裂解生成碳便是例证[5]。
4 质疑含碳量作为评价标准
那么为什么人们长期以来始终把乙烯、乙炔在空气中燃烧不充分冒黑烟归结为含碳质量分数高呢?究其原因有:其一,人们把可燃物是否完全燃烧简单地归结到氧气量的多少,根本没有从可燃物自身考虑;其二,通常简单地认为碳完全燃烧需氧量大于氢气完全燃烧需氧量(实际上相同物质的量时才成立,相同质量
时氢气需氧量大,而教材中恰好忽略了这一点,特别强调燃烧不充分是含碳质量分数高造成的),故在相同的条件下,把乙炔、乙烯不完全燃烧归结到含碳量高;其三,由于燃烧反应是非常剧烈的化学反应,实验时很难区分乙烷、乙烯、乙炔究竟那个快,测定反应速率更加困难,因而无法了解反应的实质;其四,乙烷、乙烯、乙炔含碳量的高低和燃烧是否完全恰好是一致的,因而具有很大的迷惑性,常使问题停留在表面现象而忽略了反应的本质。
5 结论
总之通过上述的分析,我们认为乙烷、乙烯、乙炔在空气中燃烧实验现象不同主要是因为乙烯、乙炔分子结构中双键叁键等不饱和键的活泼性造成的,由于不饱和键反应速率快单位时间需氧量大,而空气中氧气浓度低无法满足其需要造成的。
教材中把含碳量的高低作为燃烧是否完全的解释是不合理的,根本原因是乙烷、乙烯、乙炔分子结构中单双叁键官能团活泼性不同。
本文得到华东理工大学杨云博士指导一并感谢
参考文献
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