Chuyên đề Hóa 10 Bài 7 (Chân trời sáng tạo): Hóa học về phản ứng cháy nổ

Giải bài tập Chuyên đề Hóa 10 Bài 7: Hóa học về phản ứng cháy nổ

A/ Câu hỏi đầu bài

Mở đầu trang 44 Chuyên đề Hóa học 10: Các hiện tượng cháy, nổ xảy ra hầu hết do các phản ứng Hóa học gây nên, tỏa nhiều nhiệt, tốc độ phản ứng lớn. Do đó, Hóa học đóng vai trò rất quan trọng trong việc nghiên cứu nguyên nhân, đưa ra các biện pháp phòng chống cũng như xử lí khi xảy ra hỏa hoạn một cách hiệu quả và an toàn nhất. Nhiệt của phản ứng cháy, nổ được xác định như thế nào? Các yếu tố ảnh hưởng đến mức độ mãnh liệt của phản ứng cháy, nổ?

Trả lời:

- Tính biến thiên enthalpy của phản ứng cháy, nổ theo năng lượng liên kết.

${\Delta }_r{H}_{298}^o=\sum E_b\left(cd\right)-\sum E_b\left(sp\right)$

- Tính biến thiên enthapy của phản ứng cháy, nổ theo nhiệt hình thành chuẩn của các chất

${\Delta }_r{H}_{298}^o=\sum {\Delta }_f{H}_{298}^o\left(sp\right)-\sum {\Delta }_f{H}_{298}^o\left(cd\right)$

- Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng cháy:

+ Chất cháy.

+ Chất oxi hóa (oxygen)

+ Nguồn nhiệt

B/ Câu hỏi giữa bài

1. Biến thiên enthalpy (${\Delta }_r{H}_{}^o$) của một số phản ứng cháy, nổ

Hình thành kiến thức mới 1 trang 44 Chuyên đề Hóa học 10: Dựa vào dự liệu Bảng 7.1 và 7.2, em hãy tính biến thiên enthalpy của phản ứng đốt cháy 1 mol ethanol và 1 mol khí gas.

Trả lời:

Phản ứng đốt cháy ethanol:

C₂H₅OH(l) + 3O₂(g) $\stackrel{t°}{\to }$ 2CO₂(g) + 3H₂O(g)

${\Delta }_r{H}_{298}^0$ = 2.${\Delta }_f{H}_{298}^0$(CO₂, g) + 3.${\Delta }_f{H}_{298}^0$(H₂O, g) - ${\Delta }_f{H}_{298}^0$(C₂H₅OH, l) – 3.${\Delta }_f{H}_{298}^0$(O₂, g)

${\Delta }_r{H}_{298}^0$ = 2.(-393,50) + 3.(-241,826) – (-277,63) – 3.0 = -1234,85 kJ

Phản ứng đốt cháy 1 mol propane:

Phản ứng đốt cháy 1 mol butane:

Biến thiên enthalpy phản ứng đốt cháy 1 mol khí gas chứa propane (40%) và butane (60%) là: ${\Delta }_r{H}_{298}^0$ = (-1718).0,4 + (-2222).0,6 = -2020,4 kJ

Hình thành kiến thức mới 2 trang 44 Chuyên đề Hóa học 10: Tính biến thiên enthalpy của phản ứng đốt cháy 1 mol octane (C₈H₁₈, chất có trong xăng) và 1 mol methane (thành phần chính của khí thiên nhiên). Dự đoán mức độ mãnh liệt của các phản ứng này.

Trả lời:

Phản ứng đốt cháy 1 mol octane:

Đốt cháy 1 mol C₈H₁₈(g)  tỏa ra 4238 kJ nhiệt lượng

Phản ứng đốt cháy 1 mol methane

Đốt cháy 1 mol CH₄(g) tỏa ra 710 kJ nhiệt lượng

Như vậy nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy octane lớn hơn nhiều so với đốt cháy methane. Hay phản ứng đốt cháy octane xảy ra mãnh liệt hơn phản ứng đốt cháy methane.

2. Tốc độ phản ứng cháy

Hình thành kiến thức mới 3 trang 45 Chuyên đề Hóa học 10: Ở điều kiện thường (298 K), oxygen chiếm khoảng 20,9% theo thể tích trong không khí, tương đương với áp suất 0,209 atm. Tính nồng độ mol/L của oxygen trong không khí.

Trả lời:

Lấy 100 L không khí có 20,9 L oxygen

Hình thành kiến thức mới 4 trang 45 Chuyên đề Hóa học 10: Khi thể tích oxygen giảm còn 15% thể tích không khí thì nồng độ mol/L của oxygen là bao nhiêu?

Trả lời:

Hình thành kiến thức mới 5 trang 45 Chuyên đề Hóa học 10: Hãy cho biết tốc độ phản ứng cháy của than đá tăng hay giảm bao nhiêu lần khi thành phần phần trăm theo thể tích của oxygen trong không khí giảm từ 20,9% xuống 15%.

Trả lời:

Từ biểu thức tính tốc độ phản ứng cháy của thanh đá: v = k × $C_{O_2}$ cho thấy nếu nồng độ oxygen giảm bao nhiêu lần thì tốc độ phản ứng giảm đi bấy nhiêu lần.

Tốc độ phản ứng cháy tỉ lệ thuận với nồng độ oxygen.

$\frac{v_{15\%}}{v_{20,9\%}}=\frac{15}{20,9}\approx 0,72$lần

Như vậy tốc độ phản ứng cháy của than đá giảm chỉ còn bằng 0,72 lần so với ban đầu.

Hình thành kiến thức mới 6 trang 46 Chuyên đề Hóa học 10: Giả sử một căn phòng có thành phần phần trăm theo thể tích của oxygen trong không khí là 17%. Tốc độ “phản ứng hô hấp” của người ở trong phòng tăng hay giảm bao nhiêu lần so với ở ngoài phòng? Biết rằng oxygen chiếm khoảng 20,9% theo thể tích trong không khí.

Trả lời:

Tốc độ “phản ứng hô hấp” phụ thuộc nồng độ oxygen theo phương trình tốc độ:

v = k × $C_{O_2}$

$\frac{v_{17\%}}{v_{20,9\%}}=\frac{17}{20,9}\approx 0,81$lần

Như vậy tốc độ “phản ứng hô hấp” của người ở trong phòng giảm chỉ còn bằng 0,81 lần so với ở ngoài phòng.

3. Nguyên tắc chữa cháy

Hình thành kiến thức mới 7 trang 46 Chuyên đề Hóa học 10: Nêu những yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng cháy. Từ đó hãy nêu một số biện pháp dập tắt một đám cháy.

Trả lời:

- Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng cháy:

+ Chất cháy.

+ Chất oxi hóa (oxygen)

+ Nguồn nhiệt

- Một số biện pháp dập tắt một đám cháy:

+ Đối với các đám cháy là chất rắn như gỗ, củi, rơm rạ ta có thể sử dụng nước làm giảm nhiệt độ của đám cháy xuống dưới nhiệt độ cháy, làm loãng khí cháy.

+ Đối với các đám cháy bằng xăng, dầu không dùng nước để dập tắt mà dùng cát (đối với đám cháy nhỏ) hoặc dùng bột chữa cháy chuyên dụng để dập tắt.

Hình thành kiến thức mới 8 trang 46 Chuyên đề Hóa học 10: Hãy cho ví dụ về một số chất cháy thuộc từng loại đám cháy trong Bảng 7.3.

Trả lời:

Hình thành kiến thức mới 9 trang 46 Chuyên đề Hóa học 10: Vì sao trong một số trường hợp không được dùng nước để chữa cháy (cháy xăng, dầu,...)?

Trả lời:

Không được dùng nước để dập tắt đám cháy xăng, dầu vì xăng, dầu nhẹ hơn nước và không tan trong nước. Nếu dùng nước sẽ khiến xăng, dầu theo nước loang rộng ra, làm đám cháy lan rộng và khó dập tắt hơn.

Vận dụng trang 47 Chuyên đề Hóa học 10: Giải thích tại sao đám cháy có mặt các kim loại hoạt động mạnh như kim loại kiềm, kiềm thổ và nhôm,... không sử dụng nước, CO₂, cát (thành phần chính là SiO₂), bọt chữa cháy (hỗn hợp không khí, nước và chất hoạt động bề mặt) để dập tắt đám cháy?

Trả lời:

- Không sử dụng nước để dập tắt các đám cháy bằng kim loại hoạt động mạnh như kim loại kiềm, kiềm thổ và nhôm,...Vì các kim loại này có khả năng tác dụng với nước giải phóng hydrogen, dẫn đến xảy ra một vụ nổ hơi làm văng các kim loại này đi khắp nơi dẫn đến đám cháy lan rộng. Hơn nữa, một số kim loại khi bị đốt nóng sẽ phân tách nước thành oxygen và hydrogen có thể tạo ra một vụ nổ hydrogen lớn.

- Không dùng khí CO₂ để chữa đám cháy magie vì khi magie cháy nếu có mặt CO₂ sẽ xảy ra phản ứng: 2Mg + CO₂ → 2MgO + C. Phản ứng trên tỏa nhiệt rất mạnh và tạo ra muội than. Muội than này tiếp tục cháy và làm cho đám cháy càng khó kiểm soát.

- Không dùng cát để chữa đám cháy kim loại magie vì magie có thể phản ứng với SiO₂ thành phần chính có trong cát, làm đám cháy càng khó kiểm soát.

- Không dùng bọt chữa cháy, vì chúng sẽ tiếp tục cháy do có phản ứng với không khí và nước có trong bọt.

Mg + H₂O $\stackrel{t^o}{\to }$ MgO + H₂

- Không dùng bột chữa cháy có chứa NaHCO₃ vì khi nhiệt độ cao sẽ phân hủy thành CO₂ và lại tiếp tục phản ứng với Mg khiến đám cháy lan rộng hơn.

Mg + CO₂ $\stackrel{t^o}{\to }$ MgO + C

Bài tập

Bài tập 1 trang 47 Chuyên đề Hóa học 10: Tốc độ phản ứng cháy phụ thuộc nồng độ oxygen. Khi nồng độ oxygen giảm thì tốc độ phản ứng cháy thay đổi như thế nào?

Trả lời:

Khi nồng độ oxygen giảm thì tốc độ phản ứng cháy giảm và ngược lại.

Bài tập 2 trang 47 Chuyên đề Hóa học 10: Tốc độ phản ứng hô hấp phụ thuộc nồng độ oxygen. Khi nồng độ oxygen tăng thì tốc độ “phản ứng hô hấp” thay đổi như thế nào?

Trả lời

Khi nồng độ oxygen giảm thì tốc độ “phản ứng hô hấp” giảm và ngược lại.

Bài tập 3 trang 47 Chuyên đề Hóa học 10: Không khí trên đỉnh ngọn núi cao rất loãng. Điều này có thể gây ảnh hưởng xấu đến những người leo núi. Vì vậy, những nhà leo núi luôn trang bị bình dưỡng khí khi họ leo lên những đỉnh núi cao. Giả sử không khí trên đỉnh núi đó có 16% oxygen theo thể tích. Tốc độ “phản ứng hô hấp” tăng hay giảm bao nhiêu lần so với nơi mà không khí có 20,9% oxygen theo thể tích?

Trả lời:

Tốc độ “phản ứng hô hấp” phụ thuộc nồng độ oxygen theo phương trình tốc độ:

v = k × $C_{O_2}$

$\frac{v_{16\%}}{v_{20,9\%}}=\frac{16}{20,9}\approx 0,77$lần

Như vậy tốc độ “phản ứng hô hấp” của người khi ở trên đỉnh núi giảm chỉ còn bằng 0,77 lần so với nơi mà không khí có 20,9% oxygen theo thể tích.

Bài tập 4 trang 47 Chuyên đề Hóa học 10: Hãy kể tên một số chất có thể sử dụng để dập tắt đám cháy khi xảy ra hỏa hoạn ở

a) xưởng gỗ

b) trạm xăng, dầu.

Trả lời:

a) Đối với chất cháy loại A (gỗ, củi) ta có thể sử dụng các hóa chất như nước, carbon dioxide (CO₂), chất chữa cháy dạng bọt, bột khô (NaHCO₃) để dập tắt.

b) Đối với chất cháy loại B (xăng, dầu) ta có thể sử dụng các hóa chất như carbon dioxide (CO₂), chất chữa cháy dạng bọt, bột khô (NaHCO₃) để dập tắt. Tuyệt đối không dùng nước.

Bài tập 5 trang 47 Chuyên đề Hóa học 10: Trong một đám cháy do xăng, dầu, người ta có thể dùng một chiếc chăn thấm ướt hoặc cát để dập tắt đám cháy. Giải thích tại sao có thể làm như vậy.

Trả lời:

Dùng một chiếc chăn thấm ướt hoặc cát để dập tắt đám cháy có tác dụng ngăn ngọn lửa tiếp xúc với khí oxygen, phá vỡ một tác nhân gây cháy trong tam giác lửa.

Xem thêm lời giải Chuyên đề Hóa học lớp 10 bộ sách Chân trời sáng tạo hay, chi tiết khác:

Bài 5: Sơ lược về phản ứng cháy và nổ

Bài 6: Điểm chớp cháy, nhiệt độ tự bốc cháy và nhiệt độ cháy

Bài 8: Vẽ cấu trúc phân tử

Bài 9: Thực hành thí nghiệm Hóa học ảo

Bài 10: Tính tham số cấu trúc và năng lượng