Chemické vlastnosti benzénu. Výpočet parametrov produktov spaľovania benzénu vo vzduchu Mechanizmus transformácie a mutagénny účinok benzénu
Arény (aromatické uhľovodíky) – ide o nenasýtené (nenasýtené) cyklické uhľovodíky, ktorých molekuly obsahujú stabilné cyklické skupiny atómov (benzénové jadrá) s uzavretým systémom konjugovaných väzieb.
Všeobecný vzorec: C n H 2n–6pre n ≥ 6.
Chemické vlastnosti arénov
Arenas- nenasýtené uhľovodíky, ktorých molekuly obsahujú tri dvojité väzby a cyklus. Ale kvôli konjugačnému efektu sa vlastnosti arénov líšia od vlastností iných nenasýtených uhľovodíkov.
Aromatické uhľovodíky sú charakterizované reakciami:
- pristúpenie,
- náhrada,
- oxidácia (pre benzénové homológy).
Aromatický systém benzénu je odolný voči oxidačným činidlám. Benzénové homológy sa však oxidujú pôsobením manganistanu draselného a iných oxidačných činidiel.
1. Adičné reakcie
Benzén pridáva do svetla chlór a vodík pri zahrievaní v prítomnosti katalyzátora.
1.1. hydrogenácia
Benzén pridáva vodík pri zahrievaní a pod tlakom v prítomnosti kovových katalyzátorov (Ni, Pt atď.).
Hydrogenáciou benzénu vzniká cyklohexán:
Hydrogenáciou homológov sa získajú cykloalkánové deriváty. Keď sa toluén zahrieva s vodíkom pod tlakom a v prítomnosti katalyzátora, vzniká metylcyklohexán:
1.2. Chlórovanie arén
Pokračuje pridávanie chlóru do benzénu radikálovým mechanizmom pri vysokej teplote, pod vplyvom ultrafialového žiarenia.
Chlorácia benzénu v prítomnosti svetla produkuje 1,2,3,4,5,6-hexachlórcyklohexán (hexachlóran).
Hexachloran je pesticíd používaný na kontrolu škodlivého hmyzu. Používanie hexachlóránu je v súčasnosti zakázané.
Benzénové homológy nepridávajú chlór. Ak homológ benzénu reaguje s chlórom alebo brómom vystavené svetlu alebo vysokej teplote (300°C), potom dochádza k substitúcii atómov vodíka na bočnom alkylovom substituente, nie na aromatickom kruhu.
2. Substitučné reakcie
2.1. Halogenácia
Benzén a jeho homológy vstupujú do substitučných reakcií s halogénmi (chlór, bróm) v prítomnosti katalyzátorov (AlCl 3, FeBr 3) .
Pri interakcii s chlórom na katalyzátore AlCl3 vzniká chlórbenzén:
Aromatické uhľovodíky interagujú s brómom pri zahrievaní a v prítomnosti katalyzátora - FeBr3. Ako katalyzátor možno použiť aj kovové železo.
Bróm reaguje so železom za vzniku bromidu železitého, ktorý katalyzuje bromáciu benzénu:
Meta-chlórtoluén vzniká v malých množstvách.
Pri interakcii benzénových homológov s halogénmi na svetle alebo pri vysokej teplote(300 o C), vodík nie je nahradený v benzénovom kruhu, ale vo vedľajšom uhľovodíkovom radikále.
Napríklad pri chlórovaní etylbenzénu:
2.2. Nitrácia
Benzén reaguje s koncentrovanou kyselinou dusičnou v prítomnosti koncentrovanej kyseliny sírovej (nitračná zmes).
V tomto prípade vzniká nitrobenzén:
Toluén reaguje s koncentrovanou kyselinou dusičnou v prítomnosti koncentrovanej kyseliny sírovej.
V produktoch reakcie uvádzame buď o-nitrotoluén:
alebo P-nitrotoluén:
Nitrácia toluénu môže prebiehať aj so substitúciou troch atómov vodíka. V tomto prípade vzniká 2,4,6-trinitrotoluén (trotyl, tol):
2.3. Alkylácia aromatických uhľovodíkov
- Arény interagujú s halogénalkánmi v prítomnosti katalyzátorov (AlCl 3, FeBr 3 atď.) za vzniku homológov benzénu.
- Aromatické uhľovodíky interagujú s alkénmi v prítomnosti chloridu hlinitého, bromidu železitého, kyseliny fosforečnej atď.
- Alkylácia alkoholmi prebieha v prítomnosti koncentrovanej kyseliny sírovej.
2.4. Sulfonácia aromatických uhľovodíkov
Benzén reaguje pri zahrievaní s koncentrovanou kyselinou sírovou alebo roztokom SO 3 v kyseline sírovej (oleum) za vzniku kyseliny benzénsulfónovej:
3. Oxidácia arénov
Benzén je odolný aj voči silným oxidačným činidlám. Ale benzénové homológy sa oxidujú pôsobením silných oxidačných činidiel. Benzén a jeho homológy horia.
3.1. Úplná oxidácia – spaľovanie
Spaľovaním benzénu a jeho homológov vzniká oxid uhličitý a voda. Spaľovanie arénov je sprevádzané uvoľňovaním veľkého množstva tepla.
2C6H6 + 1502 → 12C02 + 6H20 + Q
Všeobecná rovnica spaľovania pre arény je:
CnH2n–6+ (3n – 3)/202 → nC02+ (n – 3)H20+ Q
Pri horení aromatických uhľovodíkov pri nedostatku kyslíka môže vznikať oxid uhoľnatý CO alebo sadze C.
Benzén a jeho homológy horia na vzduchu dymiacim plameňom. Benzén a jeho homológy tvoria so vzduchom a kyslíkom výbušné zmesi.
3.2. Ooxidácia benzénových homológov
Benzénové homológy sa pri zahrievaní ľahko oxidujú manganistanom a dvojchrómanom draselným v kyslom alebo neutrálnom prostredí.
Zároveň sa to stáva oxidácia všetkých väzieb na atóme uhlíka susediaci s benzénovým kruhom, s výnimkou väzby tohto uhlíkového atómu na benzénový kruh.
Toluén oxiduje manganistan draselný v kyseline sírovej so vzdelaním kyselina benzoová:
Ak je toluén oxidovaný v neutrálnom roztoku pri zahrievaní, potom sa vytvorí soľ kyseliny benzoovej - benzoan draselný:
Takže toluén odfarbuje okyslený roztok manganistanu draselného pri zahriatí.
Dlhšie radikály sa oxidujú na kyselinu benzoovú a karboxylovú:
Pri oxidácii propylbenzénu vznikajú kyseliny benzoová a octová:
Izopropylbenzén sa oxiduje manganistanom draselným v kyslom prostredí na kyselinu benzoovú a oxid uhličitý:
4. Orientačné pôsobenie substituentov v benzénovom kruhu
Ak sú v benzénovom kruhu substituenty, nielen alkylové, ale aj obsahujúce iné atómy (hydroxyl, aminoskupina, nitroskupina atď.), potom substitučné reakcie atómov vodíka v aromatickom systéme prebiehajú presne definovaným spôsobom, v v súlade s prírodou vplyv substituentu na aromatický π-systém.
Typy substituentov na benzénovom kruhu
Substituenty prvého druhu | Substituenty druhého druhu |
orto- a pár-pozícia | K ďalšej substitúcii dochádza najmä v meta-pozícia |
Donor elektrónov, zvýšte hustotu elektrónov v benzénovom kruhu | Odber elektrónov, znížte hustotu elektrónov v konjugovanom systéme. |
|
|
DEFINÍCIA
benzén(cyklohexatrién - 1,3,5) - organická látka, najjednoduchší zástupca radu aromatických uhľovodíkov.
Vzorec - C 6 H 6 (štrukturálny vzorec - Obr. 1). Molekulová hmotnosť - 78, 11.
Ryža. 1. Štruktúrne a priestorové vzorce benzénu.
Všetkých šesť atómov uhlíka v molekule benzénu je v hybridnom stave sp2. Každý atóm uhlíka tvorí 3σ väzby s dvoma ďalšími atómami uhlíka a jedným atómom vodíka ležiacim v rovnakej rovine. Šesť atómov uhlíka tvorí pravidelný šesťuholník (σ-kostra molekuly benzénu). Každý atóm uhlíka má jeden nehybridizovaný p-orbitál, ktorý obsahuje jeden elektrón. Šesť p-elektrónov tvorí jediný π-elektrónový oblak (aromatický systém), ktorý je znázornený ako kruh vnútri šesťčlenného cyklu. Uhľovodíkový radikál odvodený od benzénu sa nazýva C 6 H 5 - - fenyl (Ph-).
Chemické vlastnosti benzénu
Benzén je charakterizovaný substitučnými reakciami prebiehajúcimi podľa elektrofilného mechanizmu:
- halogenácia (benzén interaguje s chlórom a brómom v prítomnosti katalyzátorov - bezvodý AlCl 3, FeCl 3, AlBr 3)
C6H6 + Cl2 \u003d C6H5-Cl + HCl;
- nitrácia (benzén ľahko reaguje s nitračnou zmesou - zmesou koncentrovanej kyseliny dusičnej a sírovej)
- alkylácia alkénmi
C6H6 + CH2 \u003d CH-CH3 -> C6H5-CH (CH3)2;
Adičné reakcie na benzén vedú k deštrukcii aromatického systému a prebiehajú iba v drsných podmienkach:
- hydrogenácia (reakcia prebieha pri zahrievaní, katalyzátorom je Pt)
- pridanie chlóru (vzniká pôsobením UV žiarenia za vzniku tuhého produktu - hexachlórcyklohexán (hexachlóran) - C 6 H 6 Cl 6)
Ako každá organická zlúčenina, aj benzén vstupuje do spaľovacej reakcie s tvorbou oxidu uhličitého a vody ako reakčných produktov (horí dymovým plameňom):
2C6H6 + 1502 -> 12C02 + 6H20.
Fyzikálne vlastnosti benzénu
Benzén je bezfarebná kvapalina, má však špecifický štipľavý zápach. S vodou tvorí azeotropickú zmes, dobre sa mieša s étermi, benzínom a rôznymi organickými rozpúšťadlami. Teplota varu - 80,1 °C, teplota topenia - 5,5 °C. Toxický, karcinogénny (t.j. prispieva k rozvoju rakoviny).
Získavanie a používanie benzénu
Hlavné metódy získavania benzénu:
— dehydrocyklizácia hexánu (katalyzátory - Pt, Cr 3 O 2)
CH3-(CH2)4-CH3 -> C6H6 + 4H2;
- dehydrogenácia cyklohexánu (reakcia prebieha pri zahriatí, katalyzátorom je Pt)
C6H12 -> C6H6 + 4H2;
– trimerizácia acetylénu (reakcia prebieha pri zahriatí na 600C, katalyzátorom je aktívne uhlie)
3HC=CH -> C6H6.
Benzén slúži ako surovina na výrobu homológov (etylbenzén, kumén), cyklohexánu, nitrobenzénu, chlórbenzénu a ďalších látok. Predtým sa benzén používal ako prísada do benzínu na zvýšenie jeho oktánového čísla, v súčasnosti je však obsah benzénu v palive pre jeho vysokú toxicitu prísne regulovaný. Niekedy sa ako rozpúšťadlo používa benzén.
Príklady riešenia problémov
PRÍKLAD 1
Cvičenie | Napíšte rovnice, pomocou ktorých môžete vykonať nasledujúce transformácie: CH 4 → C 2 H 2 → C 6 H 6 → C 6 H 5 Cl. |
Riešenie | Na získanie acetylénu z metánu sa používa nasledujúca reakcia: 2CH4 -> C2H2 + 3H2 (t = 140 °C). Získanie benzénu z acetylénu je možné reakciou trimerizácie acetylénu, ku ktorej dochádza pri zahrievaní (t = 600 C) a v prítomnosti aktívneho uhlia: 3C2H2 -> C6H6. Chloračná reakcia benzénu na získanie chlórbenzénu ako produktu sa uskutočňuje v prítomnosti chloridu železitého: C6H6 + Cl2 -> C6H5CI + HCl. |
PRÍKLAD 2
Cvičenie | K 39 g benzénu v prítomnosti chloridu železitého sa pridal 1 mol brómovej vody. Aké množstvo látky a koľko gramov akých produktov to viedlo? |
Riešenie | Napíšme rovnicu pre reakciu bromácie benzénu v prítomnosti chloridu železitého: C6H6 + Br2 -> C6H5Br + HBr. Reakčnými produktmi sú brómbenzén a bromovodík. Molárna hmotnosť benzénu vypočítaná pomocou tabuľky chemických prvkov D.I. Mendelejev - 78 g / mol. Nájdite množstvo benzénovej látky: n(C6H6) = m(C6H6)/M(C6H6); n(C6H6) = 39/78 = 0,5 mol. Podľa stavu problému reagoval benzén s 1 mol brómu. V dôsledku toho je benzén nedostatok a ďalšie výpočty sa budú robiť pre benzén. Podľa reakčnej rovnice n (C6H6): n (C6H5Br): n (HBr) \u003d 1: 1: 1, teda n (C6H6) \u003d n (C6H5 Br) \u003d: n(HBr) = 0,5 mol. Potom budú hmotnosti brómbenzénu a bromovodíka rovnaké: m(C6H5Br) = n(C6H5Br)xM(C6H5Br); m(HBr) = n(HBr)xM(HBr). Molové hmotnosti brómbenzénu a bromovodíka vypočítané pomocou tabuľky chemických prvkov D.I. Mendeleev - 157 a 81 g / mol. m(C6H5Br) = 0,5 x 157 = 78,5 g; m(HBr) = 0,5 x 81 = 40,5 g. |
Odpoveď | Reakčnými produktmi sú brómbenzén a bromovodík. Hmotnosti brómbenzénu a bromovodíka sú 78,5 a 40,5 g. |
Predstavujeme vám video lekciu na tému "Chemické vlastnosti benzénu". Pomocou tohto videa môžete získať predstavu o chemických vlastnostiach benzénu, ako aj o drsných podmienkach, ktoré sú potrebné na to, aby benzén reagoval s inými látkami.
téma:aromatické uhľovodíky
lekcia:Chemické vlastnosti benzénu
Ryža. 1. Molekula benzénu
Rozbiť p-elektrónový oblak v molekule benzénu je ťažké. Preto benzén vstupuje do chemických reakcií oveľa menej aktívne ako nenasýtené zlúčeniny.
Aby benzén vstúpil do chemických reakcií, sú potrebné pomerne drsné podmienky: zvýšená teplota a v mnohých prípadoch katalyzátor. Vo väčšine reakcií je stabilný benzénový kruh zachovaný.
1. Bromácia.
Vyžaduje sa katalyzátor (železo(III) alebo bromid hlinitý) a nesmie sa do neho dostať ani malé množstvo vody. Úlohou katalyzátora je, že molekula brómu je priťahovaná jedným z atómov brómu k atómu železa. V dôsledku toho sa polarizuje - pár väzbových elektrónov prechádza na atóm brómu spojený so železom:
Br+…. Br - FeBr3.
Br+ je silný elektrofil. Je priťahovaný k šesťelektrónovému oblaku benzénového kruhu a rozbíja ho, čím vytvára kovalentnú väzbu s atómom uhlíka:
Brómový anión sa môže pripojiť k výslednému katiónu. Ale redukcia aromatického systému benzénového kruhu je energeticky výhodnejšia ako pridanie brómového aniónu. Preto molekula prechádza do stabilného stavu vyhodením vodíkového iónu:
Všetky elektrofilné substitučné reakcie v benzénovom kruhu prebiehajú podľa podobného mechanizmu.
2. Nitrácia
Benzén a jeho homológy reagujú so zmesou koncentrovaných kyselín sírovej a dusičnej (nitračná zmes). V nitračnej zmesi je v rovnováhe nitróniový ión NO 2 +, čo je elektrofil:
3. Sulfonácia.
Benzén a iné arény pri zahrievaní reagujú s koncentrovanou kyselinou sírovou alebo oleom - roztok SO 3 v kyseline sírovej:
4 . Friedel-Craftsova alkylácia
5. Alkylácia alkénmi
Tieto reakcie sú energeticky nepriaznivé, preto prebiehajú len pri zahrievaní alebo ožiarení.
1. Hydrogenácia.
Pri zahrievaní, pri zvýšenom tlaku a v prítomnosti katalyzátora Ni, Pt alebo Pd, benzén a iné arény pridávajú vodík za vzniku cyklohexánu:
2. Chlorácia benzénu.
Pod pôsobením ultrafialového žiarenia pridáva benzén chlór. Ak je banka z kremenného skla s roztokom chlóru v benzéne vystavená slnečnému žiareniu, roztok sa rýchlo odfarbí, chlór sa spojí s benzénom za vzniku 1,2,3,4,5,6-hexachlórcyklohexánu, ktorý je známy ako hexachlóran(predtým používané ako insekticíd):
3. horiaci benzén.
Na rozdiel od alkánov je plameň benzénu a iných aromatických uhľovodíkov jasný a dymový.
Zhrnutie lekcie
V tejto lekcii ste študovali tému „Chemické vlastnosti benzénu“. Použitím tohto materiálu ste mohli získať predstavu o chemických vlastnostiach benzénu, ako aj o drsných podmienkach, ktoré sú potrebné pre reakciu benzénu s inými látkami.
Bibliografia
1. Rudzitis G.E. Chémia. Základy všeobecnej chémie. 10. ročník: učebnica pre vzdelávacie inštitúcie: základná úroveň / G. E. Rudzitis, F.G. Feldman. - 14. vydanie. - M.: Vzdelávanie, 2012.
2. Chémia. 10. ročník Úroveň profilu: učebnica. pre všeobecné vzdelanie inštitúcie / V.V. Eremin, N.E. Kuzmenko, V.V. Lunin a ďalší - M.: Drofa, 2008. - 463 s.
3. Chémia. 11. ročník Úroveň profilu: učebnica. pre všeobecné vzdelanie inštitúcie / V.V. Eremin, N.E. Kuzmenko, V.V. Lunin a ďalší - M.: Drofa, 2010. - 462 s.
4. Khomchenko G.P., Khomchenko I.G. Zbierka úloh z chémie pre tých, ktorí vstupujú na univerzity. - 4. vyd. - M.: RIA "Nová vlna": Vydavateľstvo Umerenkov, 2012. - 278 s.
Domáca úloha
1. č. 13, 14 (s. 62) Rudzitis G.E., Feldman F.G. Chémia: Organická chémia. 10. ročník: učebnica pre vzdelávacie inštitúcie: základná úroveň / G. E. Rudzitis, F.G. Feldman. - 14. vydanie. - M.: Vzdelávanie, 2012.
2. Prečo sa aromatické zlúčeniny líšia chemickými vlastnosťami od nasýtených aj nenasýtených uhľovodíkov?
3. Napíšte rovnice pre spaľovacie reakcie etylbenzénu a xylénu.
PRTSVSH (F) FGBOU VPO
Katedra "Požiarnej bezpečnosti"
Test
v disciplíne "Teória horenia a výbuchov"
Úloha číslo 1
Určte konkrétne teoretické množstvá a objem vzduchu potrebného na úplné spálenie benzénových pár. Podmienky, v ktorých sa vzduch nachádza, charakterizuje teplota Tv a tlak Pv a benzénové pary - teplota Tg a tlak Pg. Výsledky výpočtu vyjadrite v nasledujúcich jednotkách: ; ;;;
Vstupné údaje (N - číslo skupiny, n - počet podľa zoznamu študentov:
TV=300+(-1) N *2*N-(-1) n *0,2*n= 277,6 K
Pv \u003d? 10 3 \u003d 95900 Pa;
Тg = 300 ?
Pr \u003d? 10 3 \u003d 79400 Pa.
С6Н6+7,5О2+7,5?3,76N2=6CO2+3pO+7,5?3,76N2+Qp (1),
kde Qp je teplo chemickej reakcie. Z tejto rovnice je možné určiť stechiometrické koeficienty benzénu a molekulového kyslíka: Vg = 1, V0 = 7,5
2. Špecifické teoretické množstvo vzduchu - počet kilomólov vzduchu, ktoré sú potrebné na úplné spálenie jedného kilomolu benzénu, sa vypočíta podľa vzorca:
kde 4,76 je množstvo vzduchu, ktoré obsahuje jednotku kyslíka, \u003d je pomer stechiometrických koeficientov molekulárneho kyslíka (Vo) a benzénu (Vg)
Nahradením hodnôt Vo a Vg v (d) získame:
3. Objem vzduchu potrebný na úplné spálenie jedného kilomolu benzénu sa stanoví takto:
kde je objem jedného kilomolu vzduchu pri teplote Tv a tlaku Pv. Hodnota sa vypočíta pomocou vzorca
kde 22,4 je molárny objem plynu za normálnych podmienok, Po = 101325 Pa je normálny tlak, To = 273 K je normálna teplota.
Nahradením Tv, To, Pv, Po v (5) získame
Špecifický teoretický objem vzduchu sa vypočíta podľa vzorca (4):
4. Objem vzduchu potrebný na úplné spálenie jednotkového objemu plynného paliva sa určuje takto:
kde je objem jedného kilomolu paliva - benzénových pár pri teplote Tg a tlaku Pg. Vzhľadom na to
a dosadením (8) a (5) do (7) získame nasledujúci výraz pre špecifický teoretický objem vzduchu:
Hodnotu tohto parametra spaľovacieho procesu vypočítame:
Objem vzduchu potrebný na úplné spálenie jedného kilogramu benzénu sa stanoví takto:
kde - molárna hmotnosť paliva je hmotnosť jedného kilomolu benzénu, vyjadrená v kilogramoch. Molárna hmotnosť benzénu sa číselne rovná jeho molekulovej hmotnosti, ktorá sa vypočíta podľa vzorca:
Ac?nc + An?nn, UiAi?ni (11)
kde Ac a An sú atómové hmotnosti uhlíka a vodíka, nc a nn sú počty atómov uhlíka v molekule benzénu. Nahradením hodnôt Ac = 12, nc = 6, An = 1, nn = 6 dostaneme:
Špecifický teoretický objem vzduchu nájdeme dosadením hodnôt n do vzorca (10):
Výsledok výpočtu:
Úloha číslo 2
Určte konkrétne teoretické množstvo, objem a zloženie splodín horenia benzénu, ak je známy súčiniteľ prebytku vzduchu c, teplota Tp a tlak Pp splodín horenia, teplota Tg a tlak Pg benzénových pár. Výsledky výpočtu vyjadrite v mólových zlomkoch (v percentách) a v nasledujúcich jednotkách: ; ;;
Počiatočné údaje:
c = 1,5 + (a1) N=0,1 - N2 (al) n=0,01 - n = 0,2;
Rp \u003d? 10 3 \u003d 68400 Pa;
Tp = 1600° (a1) N=20~N~(al) n~2~n = 1816 K;
Тg=273a(a1) N=2~N+(al) n~0,2~n = 295,4 K;
Rg \u003d? 10 3 \u003d 111600 Pa;
roztoku (N = 11, n = 2).
1. Napíšeme stechiometrickú rovnicu reakcie spaľovania benzénu na vzduchu:
C6H6 + 7,502 + 7,5 - 3,76 N2 \u003d 6C02 + 3H20 + 7,5 - 3,76 N2 + Qp, (1)
kde Qp je teplo chemickej reakcie. Z tejto rovnice určíme nasledujúce stechiometrické koeficienty:
V CO2 \u003d 6, V pO \u003d 3, V C6H6 \u003d 1, V O2 \u003d 7,5, V N2 \u003d \u003d 7,5? 3,76
2. Určte odhadované množstvo produktov spaľovania jedného kilomolu paliva:
Nahradením hodnôt stechiometrických koeficientov produktov spaľovania a paliva do (2) získame:
3. Špecifické teoretické množstvo vzduchu - počet kilomólov vzduchu potrebného na úplné spálenie jedného kilomolu paliva určíme pomocou vzorca:
Kde 4,76 je množstvo vzduchu, ktoré obsahuje jednotku kyslíka,
Pomer stechiometrických koeficientov molekulárneho kyslíka a benzénu.
Dosadením do (4) hodnôt V O2 = 7,5 a V C6H6 = 1 dostaneme:
4. Prebytočné množstvo vzduchu, ktoré pripadá na 1 Kmol paliva, je určené výrazom:
benzénová para spaľovací vzduch
Nahradením hodnôt v tomto výraze
37,7(0,2-1)=30,16(7)
5. Celkové množstvo splodín horenia na jednotku množstva palivovej látky sa určí súčtom:
Po dosadení hodnôt dostaneme:
6. Molové podiely produktov spaľovania vyjadrené v percentách sa stanovujú takto:
Vo vzorcoch (9) pre mólové frakcie dusíka a kyslíka v produktoch spaľovania sú 0,79 a 0,21 mólové frakcie týchto látok vo vzduchu, ktorých prebytok vedie k zvýšeniu podielu dusíka a výskytu kyslíka. v produktoch spaľovania.
7. Na určenie konkrétnych objemov a produktov spaľovania je potrebné vypočítať ich molárny objem - objem jedného kilomolu plynu za podmienok, v ktorých sa produkty nachádzajú:
kde 22,4 je objem jedného kilomolu plynu za normálnych podmienok, T0 \u003d 273K - normálna teplota, Po \u003d 101325 Pa - normálny tlak.
Nahradením hodnôt Po, To do (10) dostaneme:
Objem produktov, ktoré vznikajú pri spaľovaní jedného kilogramu paliva, s výnimkou prebytočného vzduchu, sa vypočíta takto:
kde - molárna hmotnosť paliva je hmotnosť jedného kilomolu benzénu, vyjadrená v kilogramoch. Molárna hmotnosť benzénu sa vypočíta podľa vzorca:
kde Ac a An sú atómové hmotnosti uhlíka (12) a vodíka (1), n a n n sú počty atómov uhlíka (6) a vodíka (6) v molekulách benzénu (C6H6).
Dosadením hodnôt a v (12) dostaneme
Prebytočný objem vzduchu na 1 kilogram paliva sa určuje takto:
kde je objem jedného kilomolu prebytočného vzduchu, ktorý je súčasťou produktov spaľovania. Pretože teplota a tlak prebytočného vzduchu zodpovedajú teplote a tlaku produktov spaľovania, potom \u003d \u003d 220,7.
Nahradením tejto hodnoty, ako aj v (14), dostaneme:
Na výpočet špecifického objemu produktov úplného spaľovania paliva predpokladáme, že benzénové pary majú teplotu Tg pri tlaku:
kde je objem jedného kilomolu benzénových pár pri teplote Tg a tlaku Pg. Molárny objem paliva sa vypočíta podľa vzorca:
Nahradením získanej hodnoty a takýchto hodnôt v (17) získame:
Prebytočný objem vzduchu na meter kubický benzénových pár sa stanoví takto:
Náhrada v (20) hodnotách \u003d 30,16 , \u003d a
dáva nasledujúci výsledok:
Celkový špecifický objem produktov spaľovania, berúc do úvahy prebytočný vzduch, je určený súčtom
Výsledok výpočtu:
X CO2 \u003d%; X H20 \u003d 4,4 %; XN2 = %; X O2 \u003d 11,7 %
Podobné dokumenty
Výpočet koeficientu horľavosti nitrobenzénu C6H5NO2 a sírouhlíka CS2. Rovnica pre spaľovaciu reakciu propylacetátu vo vzduchu. Výpočet objemu vzduchu a produktov spaľovania pri spaľovaní horľavého plynu. Stanovenie bodu vzplanutia toluénu podľa vzorca V. Blinova.
test, pridané 04.08.2017
Výpočet objemu vzduchu a produktov spaľovania vznikajúcich pri spaľovaní látky. Rovnica pre spaľovaciu reakciu etylénglykolu vo vzduchu. Spaľovanie zmesi horľavých plynov. Výpočet teploty adiabatického spaľovania pre stechiometrickú zmes. spaľovanie propanolu.
test, pridaný 17.10.2012
Typ spaľovania a jeho hlavné parametre. Chemická premena paliva a oxidantu na produkty spaľovania. Rovnice materiálovej a tepelnej bilancie spaľovacej reakcie. Vplyv súčiniteľa prebytočného vzduchu na zloženie splodín horenia a teplotu spaľovania.
test, pridaný 17.01.2013
Stanovenie objemu vzduchu potrebného na úplné spálenie jednotkovej hmotnosti horľavej látky. Zloženie produktov spaľovania jednotkovej hmotnosti horľavej látky. Hranice šírenia plameňa plynu, pary, zmesí prachu a vzduchu. Tlak výbušného rozkladu.
ročníková práca, pridaná 23.12.2013
Vypracovanie opatrení na predchádzanie vzniku požiarov a výbuchov, posúdenie podmienok na ich vznik a potlačenie. Pojem miera vyhorenia, spôsob jeho definície. Postup zostavenia rovnice spaľovacej reakcie. Výpočet objemu vzduchu potrebného na zapálenie.
ročníková práca, pridaná 7.10.2014
Stanovenie zloženia produktov úplného spaľovania plynu. Výpočet teploty adiabatického spaľovania zmesi plynov pri konštantnom objeme a konštantnom tlaku. Kinetické reakčné konštanty samovznietenia zemného plynu. Hranica vznietenia zmesi plynov.
ročníková práca, pridaná 19.02.2014
Charakterizácia priemyselných metód alkylácie benzénu propylénom. Princípy alkylácie benzénu olefínmi v chemickej technológii. Problémy projektovania technologických zariadení na alkyláciu benzénu. Popis technológie výrobného procesu.
práca, pridané 15.11.2010
Spaľovanie je silný oxidačný proces. Druhy spaľovania: tlenie a horenie plameňom. Výbuch ako špeciálny prípad horenia. Elektrické vlastnosti plameňa. Rozmanitosť produktov spaľovania v dôsledku nedokonalého spaľovania paliva. Filtrácia dymu cez vodu.
vedecká práca, doplnené 29.07.2009
Stanovenie objemu vzduchu potrebného na úplné spálenie daného množstva propánu. Výpočet zmeny entalpie, entropie a Gibbsovej energie s využitím dôsledkov Hessovho zákona. Stanovenie ekvivalentov molárnej hmotnosti oxidačného činidla a redukčného činidla.
test, pridané 2.8.2012
Metódy stanovenia spotreby absorpčného oleja, koncentrácie benzénu v absorpčnom oleji opúšťajúcom absorbér. Výpočet priemeru a výšky naplneného absorbéra. Stanovenie potrebnej vykurovacej plochy v kocke kolóny a spotreby vykurovacej pary.