Reaccions de combustió
El fogó de la cuina, el motor d'un cotxe i una central tèrmica fan el mateix: cremen un combustible amb l'oxigen de l'aire. Aquesta reacció tan quotidiana té una estructura fixa que, un cop entesa, et permet escriure, ajustar i calcular qualsevol combustió, des del butà d'una bombona fins a la glucosa que "crema" cada cèl·lula del teu cos.
Què és una combustió completa
Si tapes una espelma encesa amb un got de vidre cap per avall, la flama disminueix fins a apagar-se en pocs segons mentre les parets interiors s'entelen: quines substàncies necessita el foc per cremar i quines es produeixen durant la reacció?
A la cuina de gas de casa de la Lucía el butà reacciona amb l'oxigen de l'aire mentre s'escalfa el sopar. Completa l'esquema general d'una combustió completa amb les…
A la cuina de gas de casa de la Lucía el butà reacciona amb l'oxigen de l'aire mentre s'escalfa el sopar. Completa l'esquema general d'una combustió completa amb les paraules que falten: «En tota combustió completa, un $\dots$ reacciona amb l'$\dots$ de l'aire i es formen $\dots$ i $\dots$».
El metà ($CH_4$) és el gas natural que arriba a moltes cuines. Escriu l'equació de la seva combustió completa (els productes són diòxid de carboni i aigua) i iguala-la.
El metà ($CH_4$) és el gas natural que arriba a moltes cuines. Escriu l'equació de la seva combustió completa (els productes són diòxid de carboni i aigua) i iguala-la.
Ajust general de la combustió d'un hidrocarbur CₓHᵥ
Per cremar completament $1\ \text{mol}$ de metà ($\text{CH}_4$) calen $2\ \text{mol}$ de $\text{O}_2$, però per a $1\ \text{mol}$ de propà ($\text{C}_3\text{H}_8$) en calen $5\ \text{mol}$ de $\text{O}_2$: quina regla permet deduir l'oxigen exacte que exigeix qualsevol hidrocarbur sense memoritzar cada reacció?
Aquest patró és sempre el mateix, amb $x$ àtoms de C i $y$ d'H: el coeficient d'oxigen necessari resulta ser $x + \frac{y}{4}$, que és enter exacte només quan $y$ és múltiple de $4$ (com en el metà, $\text{CH}_4$); en la resta d'hidrocarburs apareix la fracció que obliga a duplicar tota l'equació.
El propà ($C_3H_8$) és el combustible de moltes estufes portàtils i caravanes. Escriu i iguala l'equació de la seva combustió completa.
El propà ($C_3H_8$) és el combustible de moltes estufes portàtils i caravanes. Escriu i iguala l'equació de la seva combustió completa.
El butà ($C_4H_{10}$) de les bombones taronges crema amb oxigen formant diòxid de carboni i aigua. Escriu l'equació i iguala-la; t'apareixerà un coeficient fraccionari a…
El butà ($C_4H_{10}$) de les bombones taronges crema amb oxigen formant diòxid de carboni i aigua. Escriu l'equació i iguala-la; t'apareixerà un coeficient fraccionari a l'oxigen que hauràs d'eliminar multiplicant tota l'equació per dos.
Les xemeneies de bioetanol cremen etanol ($C_2H_6O$) produint diòxid de carboni i aigua. Escriu i iguala l'equació de la seva combustió completa. Pista: tingues en…
Les xemeneies de bioetanol cremen etanol ($C_2H_6O$) produint diòxid de carboni i aigua. Escriu i iguala l'equació de la seva combustió completa. Pista: tingues en compte que la mateixa molècula d'etanol ja porta un àtom d'oxigen.
Combustió incompleta: quan l'oxigen no basta
Al laboratori, la flama del bec Bunsen és blava quan l'entrada d'aire està oberta i groga i lluminosa quan està tancada, com es mostra a la figura. Una d'aquestes dues…
Al laboratori, la flama del bec Bunsen és blava quan l'entrada d'aire està oberta i groga i lluminosa quan està tancada, com es mostra a la figura.
Una d'aquestes dues flames taca de sutge els tubs d'assaig. Digues quina de les dues els taca i explica quin tipus de combustió (completa o incompleta) té lloc en cada cas.
Quan un escalfador de gas funciona en una habitació mal ventilada, la combustió del butà esdevé incompleta. Anomena les dues substàncies que poden formar-se llavors en…
Quan un escalfador de gas funciona en una habitació mal ventilada, la combustió del butà esdevé incompleta. Anomena les dues substàncies que poden formar-se llavors en lloc de diòxid de carboni i explica per què una d'elles és especialment perillosa per a les persones que són a l'habitació.
Un escalfador de gas mal ventilat crema metà ($CH_4$) amb poc oxigen i, en lloc de diòxid de carboni, es forma monòxid de carboni ($CO$), a més d'aigua. Escriu i iguala…
Un escalfador de gas mal ventilat crema metà ($CH_4$) amb poc oxigen i, en lloc de diòxid de carboni, es forma monòxid de carboni ($CO$), a més d'aigua. Escriu i iguala l'equació d'aquesta combustió incompleta del metà.
Calcular amb la combustió: mols, masses i reactiu limitant
L'equació igualada de la combustió del propà és $C_3H_8 + 5\ O_2 \rightarrow 3\ CO_2 + 4\ H_2O$. a) Quantes molècules d'oxigen es necessiten per cremar una molècula de…
L'equació igualada de la combustió del propà és $C_3H_8 + 5\ O_2 \rightarrow 3\ CO_2 + 4\ H_2O$.
- a) Quantes molècules d'oxigen es necessiten per cremar una molècula de propà?
- b) Quants mols d'oxigen fan falta per cremar $0,4\ \text{mol}$ de propà?
- c) Quants mols de diòxid de carboni es formaran en aquest cas?
El carbó d'una barbacoa és gairebé carboni pur i la seva combustió completa és $C + O_2 \rightarrow CO_2$. a) Quants mols de diòxid de carboni es formen en cremar…
El carbó d'una barbacoa és gairebé carboni pur i la seva combustió completa és $C + O_2 \rightarrow CO_2$.
- a) Quants mols de diòxid de carboni es formen en cremar $3\ \text{mol}$ de carboni?
- b) Les masses molars del carboni i del diòxid de carboni són $12\ \text{g/mol}$ i $44\ \text{g/mol}$, respectivament. Calcula quants grams de $CO_2$ s'emeten en cremar $36\ \text{g}$ de carbó.
Una bombona de càmping gas conté $5,8\ \text{kg}$ de butà ($C_4H_{10}$, massa molar $58\ \text{g/mol}$) i la seva combustió completa és…
Una bombona de càmping gas conté $5,8\ \text{kg}$ de butà ($C_4H_{10}$, massa molar $58\ \text{g/mol}$) i la seva combustió completa és $2\ C_4H_{10} + 13\ O_2 \rightarrow 8\ CO_2 + 10\ H_2O$.
- a) Calcula els mols de butà que conté la bombona.
- b) Calcula els mols de $CO_2$ que s'emetran en cremar-la sencera.
- c) Amb la massa molar del $CO_2$, $44\ \text{g/mol}$, calcula els quilograms de $CO_2$ emesos i comenta per què aquestes emissions preocupen encara que la combustió sigui completa.
Combustibles, emissions i el paper de la respiració cel·lular
Un cotxe de gasolina emet de mitjana $120\ \text{g}$ de $CO_2$ per quilòmetre i un altre dièsel, $105\ \text{g}$ per quilòmetre. a) Calcula les emissions de cadascun en…
Un cotxe de gasolina emet de mitjana $120\ \text{g}$ de $CO_2$ per quilòmetre i un altre dièsel, $105\ \text{g}$ per quilòmetre.
- a) Calcula les emissions de cadascun en un viatge de $250\ \text{km}$.
- b) El cotxe de gasolina fa aquest viatge amb $4$ passatgers i el dièsel, un altre dia, només amb el conductor. Calcula les emissions per passatger en cada cas i comenta el resultat.
El catalitzador d'un cotxe transforma part dels gasos tòxics del tub d'escapament en d'altres de menys nocius abans de deixar-los anar a l'aire, com es mostra a…
El catalitzador d'un cotxe transforma part dels gasos tòxics del tub d'escapament en d'altres de menys nocius abans de deixar-los anar a l'aire, com es mostra a l'esquema.
Una d'aquestes reaccions és $2\ CO + O_2 \rightarrow 2\ CO_2$.
- a) Explica què li passa al monòxid de carboni en aquesta reacció i per què millora la qualitat de l'aire de la ciutat.
- b) Malgrat això, el $CO_2$ que surt de l'escapament continua sent un problema: explica quin.
- c) Una altra reacció del catalitzador és $2\ NO \rightarrow N_2 + O_2$. Comprova que està igualada i raona per què és beneficiosa per a l'aire que respirem.