Горение является основным процессом на пожаре. Пожар начинается с возникновения горения и заканчивается его прекращением. Что лежит
в основе процесса горения, какими характерными особенностями оно обладает?
По-видимому, самым общим определением процесса горения может
быть следующее. Горение – это сложный физико-химический процесс, в
основе которого лежит быстрая химическая реакция, протекающая с выделением большого количества тепла и света.
Какие же химические реакции лежат в основе процесса горения?
Самыми рас реакциями горения являются реакции взаимодействия веществ с кислородом. Например, при горении водорода происходит реакция
Н2 + 0,5 О2 → Н2О
при горении метана –
СН4 + 2 О2 → СО2 + 2 Н2О
при горении ацетона –
С3Н6О + 4 О2 → 3 СО2 + 3 Н2О
Эти реакции относят к классу реакций окисления. Окислителем в
этих реакциях является кислород, а окисляемое в реакции горения вещество называют горючим. Горючими веществами в приведенных примерах
являются водород, метан, ацетон.
Реакции горения протекают при высоких температурах (Т > 1000 К),
поэтому они происходят быстро и до конца (т. е. до полного окисления
горючего вещества). При горении в основном образуются продукты полного окисления: для углерода – это СО2, для водорода – Н2О, для серы –
SО2 и т. д.
При невысоких температурах (Т ≈ 500–700 К) между горючим веществом и кислородом может происходить медленная реакция – окисление.
Например, метан окисляется до метилового спирта (СН3ОН), который в
дальнейшем может окисляться до альдегида (СН2О), а альдегид до муравьиной кислоты (НСООН). Все эти реакции экзотермические (происходят с
выделением тепла). Однако скорость выделения тепла в такой реагирующей
7
смеси недостаточна для поддержания температуры реакции (500–700 К).
Поэтому для того, чтобы в такой системе происходило окисление, реагирующую смесь необходимо подогревать, т. е. сообщать ей дополнительное
количество тепла. Если этого не сделать, то температура реагирующей
смеси вследствие теплопотерь понизится до температуры окружающей
среды (∼300 К) и реакция окисления прекратится. Если же эту систему
(смесь метана с кислородом) нагреть до очень высокой температуры
(>1000 К), то в ней возникнет качественно другая реакция окисления – реакция горения, которая протекает с большой скоростью, окисление идет
сразу до конца (образуются продукты полного окисления), поэтому выделяется максимальное количество тепла, и скорость тепловыделения обеспечивает поддержание в системе высокой температуры. В этом случае реакционную смесь больше подогревать не нужно, собственного тепла достаточно для нагревания этой системы до температуры, при которой происходит химическая реакция горения.
Таким образом, реакция горения, однажды возникнув, в дальнейшем сама себя поддерживать. Именно это является отличительной особенностью реакций горения. Пламя, являющееся зоной химических реакций
горения, будет существовать до тех пор, пока обеспечивается поступление в
эту зону свежих порций горючего и окислителя. С этим связана и пламени самопроизвольно рас по горючей смеси.
Горение веществ может происходить не только при их взаимодействии с кислородом, но и при взаимодействии с другими окислителями,
такими, как хлор, фтор, окислы азота.
Например, водород и многие углеводороды хорошо горят в атмосфере хлора. При горении водорода происходит реакция образования хлористого водорода:
Н2 + Cl2 → 2 HСl
Горение в хлоре сопровождается меньшим тепловыделением и происходит с меньшей скоростью, чем в кислороде.
Реже, но встречается и такое горение, при котором имеет место превращение только одного вещества. Примером тому может служить взрывное разложение ацетилена:
СН ≡ СН → 2 С (сажа) + Н2
К такому же типу реакций можно отнести горение пороха и некоторых твердых ракетных топлив.
Специалистам, работающим в области пожарной безопасности, приходится в основном иметь дело с горением в атмосфере воздуха, где окис
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ГОРЕНИИ И ВЗРЫВЕ
1.1. ХИМИЧЕСКАЯ И ФИЗИЧЕСКАЯ ПРИРОДА ГОРЕНИЯ
Горение является основным процессом на пожаре. Пожар начинается с возникновения горения и заканчивается его прекращением. Что лежит
в основе процесса горения, какими характерными особенностями оно обладает?
По-видимому, самым общим определением процесса горения может
быть следующее. Горение – это сложный физико-химический процесс, в
основе которого лежит быстрая химическая реакция, протекающая с выделением большого количества тепла и света.
Какие же химические реакции лежат в основе процесса горения?
Самыми рас реакциями горения являются реакции взаимодействия веществ с кислородом. Например, при горении водорода происходит реакция
Н2 + 0,5 О2 → Н2О
при горении метана –
СН4 + 2 О2 → СО2 + 2 Н2О
при горении ацетона –
С3Н6О + 4 О2 → 3 СО2 + 3 Н2О
Эти реакции относят к классу реакций окисления. Окислителем в
этих реакциях является кислород, а окисляемое в реакции горения вещество называют горючим. Горючими веществами в приведенных примерах
являются водород, метан, ацетон.
Реакции горения протекают при высоких температурах (Т > 1000 К),
поэтому они происходят быстро и до конца (т. е. до полного окисления
горючего вещества). При горении в основном образуются продукты полного окисления: для углерода – это СО2, для водорода – Н2О, для серы –
SО2 и т. д.
При невысоких температурах (Т ≈ 500–700 К) между горючим веществом и кислородом может происходить медленная реакция – окисление.
Например, метан окисляется до метилового спирта (СН3ОН), который в
дальнейшем может окисляться до альдегида (СН2О), а альдегид до муравьиной кислоты (НСООН). Все эти реакции экзотермические (происходят с
выделением тепла). Однако скорость выделения тепла в такой реагирующей
7
смеси недостаточна для поддержания температуры реакции (500–700 К).
Поэтому для того, чтобы в такой системе происходило окисление, реагирующую смесь необходимо подогревать, т. е. сообщать ей дополнительное
количество тепла. Если этого не сделать, то температура реагирующей
смеси вследствие теплопотерь понизится до температуры окружающей
среды (∼300 К) и реакция окисления прекратится. Если же эту систему
(смесь метана с кислородом) нагреть до очень высокой температуры
(>1000 К), то в ней возникнет качественно другая реакция окисления – реакция горения, которая протекает с большой скоростью, окисление идет
сразу до конца (образуются продукты полного окисления), поэтому выделяется максимальное количество тепла, и скорость тепловыделения обеспечивает поддержание в системе высокой температуры. В этом случае реакционную смесь больше подогревать не нужно, собственного тепла достаточно для нагревания этой системы до температуры, при которой происходит химическая реакция горения.
Таким образом, реакция горения, однажды возникнув, в дальнейшем сама себя поддерживать. Именно это является отличительной особенностью реакций горения. Пламя, являющееся зоной химических реакций
горения, будет существовать до тех пор, пока обеспечивается поступление в
эту зону свежих порций горючего и окислителя. С этим связана и пламени самопроизвольно рас по горючей смеси.
Горение веществ может происходить не только при их взаимодействии с кислородом, но и при взаимодействии с другими окислителями,
такими, как хлор, фтор, окислы азота.
Например, водород и многие углеводороды хорошо горят в атмосфере хлора. При горении водорода происходит реакция образования хлористого водорода:
Н2 + Cl2 → 2 HСl
Горение в хлоре сопровождается меньшим тепловыделением и происходит с меньшей скоростью, чем в кислороде.
Реже, но встречается и такое горение, при котором имеет место превращение только одного вещества. Примером тому может служить взрывное разложение ацетилена:
СН ≡ СН → 2 С (сажа) + Н2
К такому же типу реакций можно отнести горение пороха и некоторых твердых ракетных топлив.
Специалистам, работающим в области пожарной безопасности, приходится в основном иметь дело с горением в атмосфере воздуха, где окис
Объяснение:
Цепочка №1.
₁ ₂ ₃ ₄
Mg → MgO → MgCO₃ → MgCl₂ → Mg(OH)₃
1. 2Mg + O₂ = 2MgO
2. MgO + H₂CO₃ = MgCO₃ + H₂O
3. MgCO₃ + 2HF = MgF₂ ↓ + CO₂ ↑ + H₂O
4. MgCl₂ + 2KOH = Mg(OH)₂ + 2KCl
Цепочка №2.
₁ ₂ ₃ ₄
Mg → MgCl₂ → MgCO₃ → MgO → MgCl₂
1. Mg + 2HCl = MgCl₂ + H₂↑
2. MgCl₂ + Na₂CO₃ = MgCO₃ + 2NaCl
t
3. MgCO₃ = MgO + CO₂
4. MgO + 2HCl = MgCl₂ + H₂O
Цепочка №3.
₁ ₂ ₃ ₄
Cr₂O₃ → Cr → CrCl₃ → Cr(OH)₃ → Cr₂(SO₄)₃
1. Cr₂O₃ + 2Al = Al₂O₃ + 2Cr
2. 2Сr + 6HCl = 2CrCl₃ + 3H₂
3. CrCl₃ + 3NaOH = 3NaCl + Cr(OH)₃
4. 2Cr(OH)₃ + 3H₂SO₄ = Cr₂(SO₄)₃ + 6H₂O
Цепочка №4.
₁ ₂ ₃
ZnS → ZnO → Zn(NO₃)₂ → ZnO
1. 2 ZnS + 3 O₂ = 2ZnO + 2 SO₂
2. ZnO + 2HNO₃ = Zn(NO₃)₂ + H₂O
t
3. 2Zn(NO₃)₂ = 2ZnO + 4NO₂ + O₂
Цепочка №5.
₁ ₂ ₃ ₄
Al → Al(OH)₃ → Al₂O₃ → AlCl₃ → Al(NO₃)₃
1. 2Al + 6H₂O = 2Al(OH)₃ + 3H₂
t
2. 2Al(OH)₃ = Al₂O₃ + 3H₂O
3. Al₂O₃ + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂O
4. AlCl₃ + 3NaOH = Al(OH)₃ + 3NaCl