🗊Презентация Горение водорода

Реакция синтеза Н20 при горении водорода на воздухе или в кислороде. Этот процесс можно осуществить по-разному — в спокойном режиме и путем взрыва кислород-водородной смеси. Горение водорода Спокойное горение Н2 на воздухе можно продемонстрировать, если поджечь горящей лучиной водород, находящийся в опрокинутом цилиндре, закрытом снизу стеклянной пластинкой. Водород вспыхивает и спокойно горит бесцветным пламенем. Однако если кислород и водород в определенной пропорции предварительно смешать, то их взаимодействие происходит со взрывом. Поднесем предварительно приготовленную смесь Н2 и 02 (з толстостенной банке) к пламени горелки. Оглушительный взрыв знаменует образование воды из кислород-водородной смеси: Отметим, что взрывают кислород-водородные смеси не любого состава. Водорода должно быть по объему не меньше, чем 4%, но не больше, чем 95%. Примерно те же соотношения справедливы и для смесей водорода с воздухом.

промежуточные продукты реакций Н2 и 02 были обнаружены путем исследования пламени водорода, горящего в атмосфере кислорода. Молекулярная и атомарная формы кислорода и водорода, а также нейтральный гидроксил имеют свой особый спектр, по которому их можно отличить друг от друга. изучение спектра пламени водорода, позволило расшифровать механизм синтеза Н2О. Цепной характер этой реакции определяется тем, что появление каждого нейтрального атома водорода (при диссоциации молекулы Н2) приводит к образованию не одной, а многих молекул Н20. Практически это более чем 200 тыс. молекул воды; один активный атом вызывает цепь превращений, при которых появляется дополнительно большое число таких же активных атомов и в результате стремительно развивается синтез конечного продукта.

В частности, очень эффективно используется пламя водорода в горелке «на атомном водороде», сконструированной Лэнгмюром. В этой горелке трубка, по которой подается водород, заканчивается плоским наконечником со множеством круглых отверстий. Выходя через отверстия, водород образует своеобразный колос. Непосредственно перед выходом водорода из трубки помещены два тугоплавких стержня из вольфрама, между которыми создают вольтову дугу. Она «полыхает» внутри пламени водорода, и под воздействием высокой температуры (>3500°С) около 30% молекул Н2 диссоциирует на атомы, при этом происходит поглощение энергии, равной теплоте образования молекулы Н2 из атомов (см. выше). Если дать возможность атомам Н° снова соединиться в молекулу Н2, естественно выделится 104 ккал/моль (происходит рекомбинация). В горелке Лэнгмюра энергия рекомбинации атомарного водорода резко увеличивает температуру пламени водорода и может быть достигнута температура до 5000°С. Именно этот принцип используется в современных горелках для получения плазмы: плазмобаллоны, плазменные горелки на Н2 и 02 позволяют получить температуру до 10 000°С.

Для этого между двумя вольфрамовыми стержнями в горелке Ленгмюра создают электрическую дугу, через которую продувают водородный струю. Недалеко от дуги размещают металлы, которые надо сварить. На их поверхности атомы водорода соединяются, под действием выделяемого тепла куски металла быстро плавятся и прочно свариваются. Благодаря равномерному нагреву этим способом сваривают даже самые тонкие детали. Кроме того, восстановительная среда гарантирует высокую прочность сварного шва. Для этого между двумя вольфрамовыми стержнями в горелке Ленгмюра создают электрическую дугу, через которую продувают водородный струю. Недалеко от дуги размещают металлы, которые надо сварить. На их поверхности атомы водорода соединяются, под действием выделяемого тепла куски металла быстро плавятся и прочно свариваются. Благодаря равномерному нагреву этим способом сваривают даже самые тонкие детали. Кроме того, восстановительная среда гарантирует высокую прочность сварного шва.

В банке цинковая пластина вступала в реакцию с серной кислотой, в результате чего выделялся водород , при открытии клапана водород устремлялся наружу. Струя водорода, направленная на губчатую платину, воспламеняется на воздухе. Губчатая платина играет роль катализатора.

  Го­ре­ние - это хи­ми­че­с­кая ре­ак­ция оки­с­ле­ния, со­про­во­ж­да­ю­ща­я­ся вы­де­ле­ни­ем боль­шо­го ко­ли­чет­ва те­п­ла и све­че­ни­ем.    В за­ви­си­мо­сти от ско­ро­сти про­те­ка­ния про­цес­са, го­ре­ние мо­жет  про­ис­хо­дить в фор­ме соб­ст­вен­но го­ре­ния и взры­ва.     Взрыв - это ча­ст­ный слу­чай го­ре­ния, про­те­ка­ю­ще­го мгно­вен­но с крат­ко­вре­мен­ным вы­де­ле­ни­ем зна­чи­тель­но­го ко­ли­че­ст­ва те­п­ла и све­та.

Взрыв - это ос­во­бо­ж­де­ние боль­шо­го ко­ли­че­ст­ва энер­гии в ог­ра­ни­чен­ном объ­е­ме за ко­рот­кий про­ме­жу­ток вре­ме­ни. Взрыв при­во­дит к об­ра­зо­ва­нию силь­но на­гре­то­го га­за (плаз­мы) с очень вы­со­ким да­в­ле­ни­ем, ко­то­рый при мо­мен­таль­ном рас­ши­ре­нии ока­зы­ва­ет удар­ное ме­ха­ни­че­с­кое воз­дей­ст­вие (да­в­ле­ние, раз­ру­ше­ние) на ок­ру­жаю­щие те­ла.

Рассчитайте массу воды (H2O), образующейся при взрыве смеси водорода (H2) массой 2 грамма и кислорода (O2) массой 12 грамм. Решение задачи Перед решением задачи, напомню, что вещества вступают в реакцию в определенных стехиометрических отношениях. Если для реакции взяты вещества в отношениях, не соответствующих стехиометрическим, то одно из них окажется в избытке. Масса образовавшегося продукта определяется по массе исходного вещества, прореагировавшего полностью. Такие задачи относят к задачам на избыток-недостаток. Cоставим уравнение реакции образования воды:

Из уравнения реакции следует, что водород (H2) и кислород (O2) взаимодействуют в молярном отношении 2 : 1. Найдем, какое из веществ, вступивших в реакцию, дано в избытке, а какое – в недостатке. Для этого найдем химическое количество веществ и сопоставим их с соотношением количеств этих веществ в уравнении реакции. Воспользуемся формулой, устанавливающей связь между химическим количеством вещества и массой: Получаем: Следовательно, водород взят в избытке (1 : 0,375 = 2,667 : 1). Далее расчет проводим по кислороду (O2) – веществу, взятому в недостатке. Рассчитаем молярные массы веществ, вступивших в реакцию: M (H2O) = 2 + 16 = 18 (г/моль) M (O2) = 2 ∙ 16 = 32 (г/моль) Согласно уравнению реакции найдем, какая масса воды образуется при участии 12 грамм кислорода (O2): при взаимодействии 12 г O2 с H2 образуется   г H2O при взаимодействии 32 г O2 с H2 образуется 36 г H2O  

Откуда: Следовательно, масса воды (H2O), образующейся при взрыве смеси водорода (H2) и кислорода (O2) равна 13,5 г