Chuyên đề Hóa 10 Bài 5: Sơ lược về phản ứng cháy và nổ có đáp án

Phản ứng cháy là phản ứng oxi hóa – khử giữa chất cháy và chất oxi hóa, có tỏa nhiệt và phát ra ánh sáng.

Điều kiện cần và đủ để phản ứng cháy xảy ra:

+ Điều kiện cần: (1) Chất cháy; (2) Chất oxi hóa; (3) Nguồn nhiệt.

+ Điều kiện đủ:

(1) Nồng độ oxygen trong không khí phải lớn hơn 14% thể tích (ngoại trừ đối với một số chất dễ cháy, gây nổ mạnh);

(2) Nguồn nhiệt phải đạt tới giới hạn bắt cháy của chất cháy;

(3) Thời gian tiếp xúc của 3 điều kiện cần phải đủ lâu để xuất hiện sự cháy.

Phản ứng nổ là phản ứng xảy ra với tốc độ rất lớn kèm theo sự tăng thể tích đột ngột và tỏa lượng nhiệt lớn.

Phản ứng nổ vật lí xảy ra do vật chất bị nén dưới áp suất cao trong một thể tích, làm thể tích được giải phóng đột ngột, gây ra tiếng nổ.

Phản ứng nổ hóa học xảy ra do sự giải phóng năng lượng đột ngột và rất nhanh trong một phản ứng hóa học (có đủ điều kiện của một phản ứng cháy), làm hỗn hợp khí xung quanh giãn nở nhanh chóng dưới áp suất lớn, sinh công và gây nổ.

a) Magnesium cháy trong không khí

- Hiện tượng: Phản ứng xảy ra mãnh liệt, tỏa nhiệt mạnh, phát ra ánh sáng chói.

- Phương trình hóa học: 2Mg + O₂ → 2MgO

- Sự thay đổi số oxi hóa của các chất trong phản ứng:$2\stackrel{0}{Mg}+{\stackrel{0}{O}}_2\to \stackrel{+2}{2Mg}\stackrel{-2}{O}$

+ Phản ứng này thuộc loại phản ứng oxi hóa khử.

+ Mg là chất khử (số oxi hóa tăng từ 0 lên +2)

+ O₂ là chất oxi hóa (số oxi hóa giảm từ 0 xuống -2)

b) Than đá (carbon) cháy trong không khí

- Hiện tượng: Phản ứng tỏa nhiệt mạnh, phát ra ánh sáng đỏ.

- Phương trình hóa học: C + O₂ → CO₂

- Sự thay đổi số oxi hóa của các chất trong phản ứng: $\stackrel{0}{C}+{\stackrel{0}{O}}_2\to \stackrel{+4}{C}{\stackrel{-2}{O}}_2$

+ Phản ứng này thuộc loại phản ứng oxi hóa khử.

+ C là chất khử (số oxi hóa tăng từ 0 lên +4)

+ O₂ là chất oxi hóa (số oxi hóa giảm từ 0 xuống -2)

c) Gas (thành phần chính là C₃H₈ và C₄H₁₀) cháy trong không khí

- Hiện tượng: Khí gas cháy với ngọn lửa màu xanh, tỏa nhiệt mạnh.

- Phương trình hóa học:

C₃H₈ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O

C₄H₁₀ + O₂ → 4CO₂ + 5H₂O

- Các phản ứng này thuộc loại phản ứng oxi hóa khử vì số oxi hóa của oxi ở dạng đơn chất (O₂) bằng 0 giảm xuống -2 (trong hợp chất CO₂, H₂O)

⇒ O₂ là chất oxi hóa; C₃H₈ và C₄H₁₀ là chất khử.

Các phản ứng cháy nêu trên có những đặc điểm chung là:

- Hiện tượng: Đều có tỏa nhiệt và phát sáng.

- Loại phản ứng: Đều là phản ứng oxi hóa – khử.

- Chất oxi hóa đều là O₂.

- Phản ứng xảy ra với tốc độ nhanh.

a) Magnesium cháy trong không khí

- Chất oxi hóa: oxygen (O₂)

- Chất cháy: magnesium

- Nguồn nhiệt: nguồn lửa trực tiếp

b) Than đá (carbon) cháy trong không khí

- Chất oxi hóa: oxygen (O₂)

- Chất cháy: than đá (carbon)

- Nguồn nhiệt: nguồn lửa trực tiếp

c) Gas (thành phần chính là C₃H₈ và C₄H₁₀) cháy trong không khí

- Chất oxi hóa: oxygen (O₂)

- Chất cháy: Than đá (carbon)

Trường hợp b) Đốt giấy bằng nguồn lửa trực tiếp dễ bắt cháy hơn.

Vì nguồn nhiệt tiếp xúc trực tiếp với chất cháy.

Khi đốt giấy bằng kính lúp dưới ánh sáng mặt trời, kính lúp sẽ giống như một thấu kính hội tụ, chúng sẽ hội tụ ánh sáng mặt trời tập trung ở một điểm, làm nhiệt độ tăng lên cao, nên mẩu giấy có thể cháy. Như vậy cần mất một khoảng thời gian để ánh sáng mặt trời hội tụ và tạo nên nguồn nhiệt.

Điều kiện cần và đủ để phản ứng cháy xảy ra:

+ Điều kiện cần: (1) Chất cháy; (2) Chất oxi hóa; (3) Nguồn nhiệt.

+ Điều kiện đủ:

(1) Nồng độ oxygen trong không khí phải lớn hơn 14% thể tích (ngoại trừ đối với một số chất dễ cháy, gây nổ mạnh);

(2) Nguồn nhiệt phải đạt tới giới hạn bắt cháy của chất cháy;

(3) Thời gian tiếp xúc của 3 điều kiện cần phải đủ lâu để xuất hiện sự cháy.

Khí thở ra của con người không chỉ có CO₂ mà còn có O₂ (chiếm 16,4%). Khí oxygen (O₂) này duy trì sự cháy.

Mặt khác dòng không khí ở khoảng trống giữa người thổi và bếp vẫn là không khí bình thường nên khi ta thổi sẽ đẩy không khí vào, làm tăng lượng oxygen, khiến than hồng bùng cháy.

Bảng thành phần khí hít vào, thở ra của con người.

Nổ bình gas thường kèm theo tiếng nổ lớn, xảy ra đột ngột, tỏa lượng nhiệt lớn, kèm theo cả phản ứng cháy. Thường xảy ra ở các cửa hàng bán gas, hộ gia đình, nhà hàng, …ngọn lửa khi cháy có thể lan nhanh gây thiệt hại về người và tài sản của cả những gia đình xung quanh.

Vụ nổ bom nguyên tử ở Hiroshima, Nhật Bản vào năm 1945. Chỉ sau vài giây được thả xuống quả bom nguyên tử đã san phẳng 13km² thành phố. Hơn 60% nhà cửa bị phá hủy hoàn toàn, con người chỉ còn lại tro cốt. Nhiều người trong số những người sống sót sau vụ nổ đã chết vì bị thương và bệnh nặng do bức xạ. Nhiệt độ do vụ ném bom tỏa ra tương đương với nhiệt độ của Mặt Trời.

Mức độ của vụ nổ bom nguyên tử ở Hiroshima, Nhật Bản vào năm 1945 lớn hơn rất nhiều so với mức độ của một vụ nổ khí gas.