燃烧是物质与氧气反应并释放能量的过程。对有机化合物来说,要掌握的技能是预测产物、配平方程式,并把检验结果当作生成物的证据。它贯穿整个有机反应单元,也会再出现在能量与环境题中。
完全燃烧和不完全燃烧的产物是什么?
烃在充足氧气中完全燃烧,生成二氧化碳和水。醇也一样。
氧气太少时就是不完全燃烧。产物除了水,还可能有一氧化碳 CO 和碳 C。氧气越少,需要的氧分子越少,所以配平后的方程式看起来不同。
证据把每种产物和一种检验联系起来。水在冷表面凝结成小水珠,也可以用化学方法确认。
二氧化碳使石灰水(limewater)变浑浊。冷表面上的黑色沉积物说明有碳。
怎样写配平的燃烧方程式
- 左边写燃料和氧气,右边写产物。
- 先配平碳,用 CO₂ 的个数。
- 再配平氢,用 H₂O 的个数。
- 最后配平氧,先数右边氧原子总数,再选 O₂ 的系数。
- 消去分数,把所有系数乘以 2。
- 数两边每种元素来检查。
例题
写出乙烷 C₂H₆ 完全燃烧的方程式。
第 1 步: C₂H₆ + O₂ → CO₂ + H₂O
第 2 步,碳: 左边 2 个 C,所以 2CO₂:C₂H₆ + O₂ → 2CO₂ + H₂O
第 3 步,氢: 左边 6 个 H,所以 3H₂O:C₂H₆ + O₂ → 2CO₂ + 3H₂O
第 4 步,氧: 右边有 4 + 3 = 7 个氧原子,所以左边是 3½ 个 O₂。
第 5 步,消去分数: 全部乘以 2。
2C₂H₆ + 7O₂ → 4CO₂ + 6H₂O
检查: 左边 4 个 C、12 个 H、14 个 O。右边 4 个 C、12 个 H、8 + 6 = 14 个 O。已配平。
用物质的量:1 mol CH₄(16 g)生成 1 mol CO₂(44 g)。所以 8.0 g CH₄ 是 0.50 mol,生成 0.50 mol CO₂,即 22 g。
要留意的错误
常见的失误是先配平氧,或者为了凑数而改下标。
错误的方程式: C₂H₆ + 4O₂ → 2CO₂ + 3H₂O,是数目对不上后靠猜氧的系数写出来的。
数氧:左边 8 个,右边 7 个。没有配平。
纠正方法是只改系数、绝不改下标,并且最后才配平氧,因为氧出现在两个产物中。最后一定要把每种原子完整数一遍。
自我检测
1. 配平丁烷的完全燃烧:C₄H₁₀ + O₂ → CO₂ + H₂O
显示答案
碳得 4CO₂,氢得 5H₂O,右边氧是 8 + 5 = 13,所以是 6½ 个 O₂。全部乘以 2。
2C₄H₁₀ + 13O₂ → 8CO₂ + 10H₂O
检查:两边都是 8 个 C、20 个 H、26 个 O。
2. 丙烷在氧气有限时燃烧,所有的碳都变成一氧化碳。写出配平方程式。
显示答案
C₃H₈ + O₂ → 3CO + 4H₂O。右边氧是 3 + 4 = 7,所以是 3½ 个 O₂。乘以 2。
2C₃H₈ + 7O₂ → 6CO + 8H₂O
检查:两边都是 6 个 C、16 个 H、14 个 O。
3. 燃料燃烧产生的气体使石灰水变浑浊,冷试管上出现水珠。这些结果说明什么?
显示答案
说明生成了二氧化碳和水。所以燃料含有碳和氢。
接下来学什么
燃烧掌握之后,继续学不饱和分子的加成。燃烧及其能量变化与能量变化与化学键相关,物质的量与方程式比例辅导器可以帮助做量的计算。
有些学生能写出方程式,却在用文字解释证据时丢分。我们的老师在线上一对一化学补习中处理的正是这个缺口。