Физико-химические и пожароопасные свойства углеводородов. (Тема 3.1)

Сентябрь 9, 2022

Главная
Химия
Физико-химические и пожароопасные свойства углеводородов. (Тема 3.1)

Содержание

2. Литература 1. Глинка Н.Л. Общая химия. М.; Интеграл – Пресс. 2009г. 728 с. 2. Коробейникова Е.Г.
3. Ознакомиться с физико-химическими и пожароопасными свойствами алифатических углеводородов, способами получения, областью применения в профессии. Цели занятия:
4. 1. Алифатические углеводороды, их физико-химические и пожароопасные свойства. 2. Сравнительная характеристика пожарной опасности углеводородов. 3. Галогенпроизводные
5. Многие органические соединения являются пожаро-взрывоопасными: - Природные газы: метан этан, пропан, бутан – горючие вещества. -
6. Углеводороды – органические вещества, состоящие из углерода и водорода. Алканы (предельные) – СnH2n+2 Алкены (непредельные) –
7. Алканы (предельные, насыщенные, парафиновые углеводороды) - соединения углерода с водородом, в которых атомы углерода связаны между
8. Гомологический ряд алканов
9. 1. Выделяют из природных источников (газ, нефть, каменный уголь, горючие сланцы) – ректификация. 2. Газификация угля:
10. Все алканы нерастворимы в воде. Плотность d С1 – С4 – газы; С5 – С15 –
11. Алканы малоактивны, не обесцвечивают бромную воду и KMnO4. Вступают в реакции: - замещения – галогенирования; -
12. Общее уравнение реакции горения углеводорода СmHn + (m+n/4)O2 = mCO2 + n/2H2O + Q, где m
13. Водород у алканов замещается на галогены по свободно-радикальному механизму: CH4 + CI2 → CH3CI + HCI
14. Горение: С5Н12 + 8(О2 + 3,76N2) + 5CO2 + 6H2O + 8 * 3,76 N2 Каталитическое
15. Метан СН4 – болотный, рудниковый газ. Взрывается с воздухом в пределах 4 – 16%об.при температуре 600
16. Алкены (непредельные, ненасыщенные, олефины) – соединения углерода с водородом, в которых атомы углерода связаны между собой
17. Гомологический ряд алкенов
18. Алкены обладают четырьмя видами изомерии: - углеродного скелета; - кратной (двойной) связи; - пространственной; - межклассовой.
19. С2 – С4 – газы; С5 – С17 – жидкости; С19 > твердые вещества. Нерастворимы в
20. Этилен и его гомологи химически активны. Вступают в реакции присоединения, окисления и полимеризации. Этилен горит коптящим
21. 1. Крекингом алканов: С8Н18 → С4Н8 + С4Н10 2. Дегалогенирование галогеналканов: СН2Br = CH2Br + Zn
22. Алкины – представитель ацетилен – С2Н2 Ацетилен С2Н2 – бесцв. газ, немного растворим в воде. Горючий
23. Вступают в реакции присоединения (ступенчато), разложения, полимеризации (тримеризация ацетилена: 3С2Н2 → С6Н6) Алкины горят ярким пламенем,
24. Бутадиен – 1,3. СН2=СН-СН=СН2 С4Н6 С4Н6 – газ, остальные диеновые – жидкости. Характерны реакции присоединения: СН2=СН-СН=СН2
25. 1. Из этилового спирта (реакция Лебедева): 2С2Н5ОН → СН2=СН-СН=СН2 + 2Н2О +Н2 бутадиен – 1,3 2.
26. Этан Этилен Этин Составить самостоятельно таблицу характеристики для трех газов, используя учебник Глинка Н.Л. по вопросам:
27. CH3CI CHCI3 CHI3 хлорметан хлороформ иодоформ Имеют характерный запах, многие обладают наркотическими свойствами. Температура кипения и
28. Реакцией замещения: С2Н6 + Br2 → C2H5Br + HBr Гидрогалогенирование: СН3 – СН = СН2 +
29. Хлороформ СНCl3 впервые был синтезирован в 1831 году одновременно Либихом и Субейраном. В 1848 году хлороформ
30. Хлористый этил (хлорэтан) С2Н5Сl при обычных условиях газ с температурой кипения +120С. При сравнительно небольшом охлаждении
31. Все углеводороды являются горючими. Некоторые окислители вызывают самовозгорание органических веществ при смешивании или соприкосновении. 3. Взрыво-пожароопасные
32. Ацетилен, метан и этилен в смеси с хлором самовозгорается: С2Н2 + Cl2 = 2HCI + 2C
33. Четыреххлористый углерод и четырехбромистый углерод дают со щелочными металлами взрыв при нагревании смеси до 65 –
34. Дополнить лекцию учебник Глинка Н.Л. С.561 -565. Построить 5 изомеров для С8Н14 указать класс вещества, назвать
36. Скачать презентацию

Слайд 2

Литература
1. Глинка Н.Л. Общая химия. М.; Интеграл – Пресс.

2009г. 728 с.
2. Коробейникова Е.Г. и др. вопросы и задачи по химии. Пособие для самостоятельной работы. СПб. 2001г. 58 с.
3. ГОСТ 12.1. 004 – 89 Пожаровзрывобезопасность. Номенклатура показателей.
4. Справочник пожарной опасности веществ и материалов. Под ред. Баратова А.Н. – 2т.
5.Малинин В.Р., Климкин В.И., Аникеев С.В. И др. Теория горения и взрыва. СПб. 2009. 280 с.

Слайд 3

Ознакомиться с физико-химическими
и пожароопасными свойствами алифатических углеводородов, способами получения, областью

применения
в профессии.

Цели занятия:

Слайд 4

1. Алифатические углеводороды, их физико-химические и пожароопасные свойства.
2. Сравнительная характеристика пожарной

опасности углеводородов.
3. Галогенпроизводные углеводороды, применение.

План лекции

Слайд 5

Многие органические соединения являются пожаро-взрывоопасными:
- Природные газы: метан этан, пропан, бутан

– горючие вещества.
- Нефть и нефтепродукты, а так же продукты ее переработки.
- Синтетические соединения: полимеры, растворители, взрывчатые вещества, спирты, кислоты и многие другие.
- Пожароопасными являются и методы получения многих органических веществ.

1. Алифатические углеводороды. Физико-химические и пожароопасные свойства.

Слайд 6

Углеводороды – органические вещества, состоящие из углерода и водорода.
Алканы

(предельные) – СnH2n+2
Алкены (непредельные) – СnH2n
Алкины (непредельные) – СnH2n-2
Алкадиены (непредельные) – СnH2n-2
Циклические:
Циклоалканы - СnH2n
Арены – СnH2n-6

Углеводороды

Слайд 7

Алканы
(предельные, насыщенные,
парафиновые углеводороды) - соединения
углерода с водородом,

в которых атомы
углерода связаны между собой простой
(одинарной) σ-связью.
Общая формула алканов
СnН2n+2

Слайд 8

Гомологический ряд алканов

Слайд 9

1. Выделяют из природных источников (газ, нефть, каменный уголь, горючие сланцы)

– ректификация.
2. Газификация угля: С + 2Н2 = СН4.
3. Гидролиз карбидов (лабораторный способ): AI4C3 + 12H2O = 3CH4 + 4AI(OH)3
4. Реакция Вюрца: 2CH3CI + 2Na = C2H6 + 2NaCI.
Многие процессы получения алканов являются пожароопасными.

Получение алканов

Слайд 10

Все алканы нерастворимы в воде.
Плотность d < 1 г/см3.
С1 –

С4 – газы; С5 – С15 – жидкости; С16 > тв.в.
С увеличением молярной массы – повышается температура кипения.
Температура кипения и самовоспламенения алканов нормального строения выше, чем у их изомеров.

Физические свойства алканов

Слайд 11

Алканы малоактивны, не обесцвечивают бромную воду и KMnO4.
Вступают в реакции:
- замещения

– галогенирования;
- окисления – полное окисление (горение) и каталитическое окисление.
- изомеризации;
- разложения ( крекинг, термическое разложение - пиролиз).

Химические свойства алканов

Слайд 12

Общее уравнение реакции горения углеводорода
СmHn + (m+n/4)O2 = mCO2 + n/2H2O

+ Q,
где m и n – число атомов углерода и водорода в веществе;
Q – теплота сгорания, тепловой эффект реакции, кДж.
Пример : CН4+ 2О2 = CО2 + 2Н2О
С2Н6 + 3,5О2 = 2СО2 + 3Н2О
С3 Н8 + 5О2 = 3СО2 + 4Н2О

Слайд 13

Водород у алканов замещается на галогены по свободно-радикальному механизму:
CH4 + CI2

→ CH3CI + HCI
хлорметан
CH3CI + CI2 → CH2CI2 + HCI
дихлорметан
CH2CI2 + CI2 → CHCI3 + HCI
трихлорметан
CHCI3 + CI2 → CCI4 + HCI
тетрахлорметан
Аналогично реагируют гомологи метана.

Реакция замещения (галогенирования)

Слайд 14

Горение:
С5Н12 + 8(О2 + 3,76N2) + 5CO2 + 6H2O + 8

* 3,76 N2
Каталитическое окисление:
СН4 + [О] → СН3ОН
метанол
СН4 + 2 [О] → СН2О + H2O
метаналь
СН3 – СН2 – СН2 – СН3 + 3 [O]→ 2 СН3СООН + Н2О
уксусная кислота
Самостоятельно в лекции записать по две реакции:
разложения и изомеризации(крекинг и пиролиз) для гексана и октана.

Реакция окисления

Слайд 15

Метан СН4 – болотный, рудниковый газ.
Взрывается с воздухом в пределах 4

– 16%об.при температуре 600 – 700оС.
Смесь метана с хлором взрывается при освещении.
Алканы нормального строения склонны к детонации. Стойкость их определяется О.Ч. (октановым числом). Детонация не позволяет увеличивать степень сжатия горючей смеси в цилиндре двигателя внутреннего сгорания, что приводит к износу деталей. О.Ч. – энерг.характ.
0% – н-гептан;
100% – изооктан (2,2,4 – триметилпентан)

Пожароопасные свойства алканов

Слайд 16

Алкены
(непредельные, ненасыщенные,
олефины) – соединения
углерода с водородом, в

которых атомы
углерода связаны между собой простой
(одинарной) σ-связью и двойной π -связью
Общая формула алкенов
СnН2n

Слайд 17

Гомологический ряд алкенов

Слайд 18

Алкены обладают четырьмя видами изомерии:
- углеродного скелета;
- кратной (двойной) связи;
-

пространственной;
- межклассовой.
Пример: построить 4 изомера алкена С6Н12 назвать их по систематической номенклатуре ИЮПАК.

Свойства алкенов (СnH2n)

Слайд 19

С2 – С4 – газы; С5 – С17 – жидкости;
С19

> твердые вещества.
Нерастворимы в Н2О, но растворимы в органических растворителях, d<1 г/см3.
Температура кипения алкенов н - строения выше, чем их изомеров.
Температура кипения этилена = -103,7оС;
КПР: 2,7 – 34%об.
Тушение этилена – объемное; разбавление азотом и СО2.

Физико-химические и пожароопасные свойства алкенов

Слайд 20

Этилен и его гомологи химически активны.
Вступают в реакции присоединения, окисления и

полимеризации.
Этилен горит коптящим пламенем, в смеси в воздухом взрывается в пределах 4 – 32%объем.
Кислородно-этиленовым пламенем можно резать и сваривать металлы и сплавы.
Этилен и пропилен легко загораются, а с двойным объемом хлора на свету взрываются.
Пропилен и бутилен опасны при содержании в воздухе 2 – 10%об.

Химические свойства алкенов

Слайд 21

1. Крекингом алканов:
С8Н18 → С4Н8 + С4Н10
2. Дегалогенирование галогеналканов:
СН2Br = CH2Br

+ Zn → C2H4 +ZnBr2
3. Дегидратацией спиртов:
СН3СН2ОН → С2Н4+ Н2О.
4. Дегидрирование алканов:
С4Н10 → С4Н8 + Н2

Получение алкенов

Слайд 22

Алкины – представитель ацетилен – С2Н2
Ацетилен С2Н2 – бесцв. газ, немного

растворим в воде. Горючий и взрывоопасный газ. Темп.самов. = 335оС. КПР = 2,5% - 81%об.(в зависимости от источника зажигания).
Разлагается с выделением большого количества теплоты, иногда со взрывом.
Тушить – СО2 и N2.

Алкины (СnH2n-2)

Слайд 23

Вступают в реакции присоединения (ступенчато), разложения, полимеризации (тримеризация ацетилена: 3С2Н2 →

С6Н6)
Алкины горят ярким пламенем, выделяют при этом большое количество тепла.
Применяют для резки и сварки металлов. Для получения уксусной кислоты, взрывчатых веществ (ацетилениды) и др.
Записать реакцию Кучерова для ацетилена, указать условия.

Химические свойства алкинов

Слайд 24

Бутадиен – 1,3. СН2=СН-СН=СН2 С4Н6
С4Н6 – газ, остальные диеновые – жидкости.
Характерны

реакции присоединения:
СН2=СН-СН=СН2 + Н2 → СН3-СН=СН-СН3
бутадиен – 1,3 бутен - 2
Аналогично присоединяется CI2
Полное окисление – горение: С4Н6 + 5,5О2 → 4СО2 + 3Н2О.
Применяется для получения каучука, полимеров.

Алкадиены (диеновые углеводороды) СnH2n-2

Слайд 25

1. Из этилового спирта (реакция Лебедева):
2С2Н5ОН → СН2=СН-СН=СН2 + 2Н2О +Н2

бутадиен – 1,3
2. Из бутана (природного газа):
СН3-СН2-СН2-СН3 → СН2=СН-СН=СН2 + Н2
бутадиен – 1,3
Эти процессы идут на катализаторах, при высоких температурах и являются взрывоопасными.
Бутадиен-1,3 применяется для получения каучука.

Получение алкадиенов

Слайд 26

Этан Этилен Этин
Составить самостоятельно таблицу характеристики для трех газов,

используя учебник Глинка Н.Л. по вопросам:
- строение (электронная формула)
- физико-химические свойства
- области применения
- методы тушения.

2. Сравнительная характеристика углеводородов

Слайд 27

CH3CI CHCI3 CHI3
хлорметан хлороформ иодоформ
Имеют характерный запах, многие обладают

наркотическими свойствами.
Температура кипения и плотность возрастают с увеличением атомной массы галогена. Самая низкая у фтор -, а самая высокая у хлорзамещенных.
Пламя с зеленой каймой.
Галогензамещенные СН4 и С2Н6 – хладоны (фреоны, галоны) – пожаротушение.

Галогенпроизводные углеводородов

Слайд 28

Реакцией замещения:
С2Н6 + Br2 → C2H5Br + HBr
Гидрогалогенирование:
СН3 – СН =

СН2 + НBr → CH3-CHBr-CH3
Гидрогалогенирование спиртов:
С2Н5ОН +HBr → C2H5Br + H2O
Применяют для тушения пожаров.
С2Н5CI - легкокипящая жидкость, которая поглощает большое количество тепла.

Получение галогенпроизводных

Слайд 29

Хлороформ СНCl3 впервые был синтезирован в 1831 году одновременно Либихом и

Субейраном. В 1848 году хлороформ был применен англичанином Симпсоном для наркоза при хирургических операциях. В России был применен знаменитым хирургом Н.И. Пироговым.
В качестве обеззараживающего (антисептического) средства с давних времен в зубоврачебной практике и при приготовлении мазей и повязок используется иодоформ СН3I.
Четыреххлористый углерод СCl4 широко применяется в качестве растворителя, хорошо растворяющего каучук, жиры, лаки и т.д. Вещество негорючее. В быту применяется для выведения пятен.

Области применения

Слайд 30

Хлористый этил (хлорэтан) С2Н5Сl при обычных условиях газ с температурой кипения

+120С. При сравнительно небольшом охлаждении хлористый этил превращается в жидкость, которая при обычной температуре кипит, поглощая большое количество теплоты. Это свойство его используется в медицине для получения местного обезболивания (“заморозки”) при небольших операциях.

Слайд 31

Все углеводороды являются горючими.
Некоторые окислители вызывают самовозгорание органических веществ при смешивании

или соприкосновении.

3. Взрыво-пожароопасные свойства углеводородов.

Слайд 32

Ацетилен, метан и этилен в смеси с хлором самовозгорается:
С2Н2 + Cl2

= 2HCI + 2C
CH4 + CI2 + 4HCI + C
Скипидар также самовозгорается в хлоре:
C10H16 + CI2 = 16HCI + 10C
Галогенпроизводные вступают в реакцию с активными металлами:
С2Н2CI4 + 2K = 2HCI + 2C

Слайд 33

Четыреххлористый углерод и четырехбромистый углерод дают со щелочными металлами взрыв при

нагревании смеси до 65 – 70 С.
Угольная пыль также может взрываться при неправильном хранении угля.
Большинство взрывов происходит на транспорте при перевозке горючих углеводородов и сжатых газов.
Тушение этих пожаров является очень сложным.

Слайд 34

Дополнить лекцию учебник Глинка Н.Л. С.561 -565.
Построить 5 изомеров для С8Н14

указать класс вещества, назвать изомеры по систематической номенклатуре.
Срок – до практического занятия по т.3.2.

Задание на самоподготовку

Физико-химические и пожароопасные свойства углеводородов. (Тема 3.1)

Содержание

Литература 1. Глинка Н.Л. Общая химия. М.; Интеграл – Пресс.

Ознакомиться с физико-химическими и пожароопасными свойствами алифатических углеводородов, способами получения, областью

1. Алифатические углеводороды, их физико-химические и пожароопасные свойства.2. Сравнительная характеристика пожарной

Многие органические соединения являются пожаро-взрывоопасными:- Природные газы: метан этан, пропан, бутан

Углеводороды – органические вещества, состоящие из углерода и водорода. Алканы

Алканы (предельные, насыщенные, парафиновые углеводороды) - соединения углерода с водородом,

Гомологический ряд алканов

1. Выделяют из природных источников (газ, нефть, каменный уголь, горючие сланцы)

Все алканы нерастворимы в воде. Плотность d < 1 г/см3.С1 –

Алканы малоактивны, не обесцвечивают бромную воду и KMnO4.Вступают в реакции:- замещения

Общее уравнение реакции горения углеводородаСmHn + (m+n/4)O2 = mCO2 + n/2H2O

Водород у алканов замещается на галогены по свободно-радикальному механизму:CH4 + CI2

Горение:С5Н12 + 8(О2 + 3,76N2) + 5CO2 + 6H2O + 8

Метан СН4 – болотный, рудниковый газ.Взрывается с воздухом в пределах 4

Алкены (непредельные, ненасыщенные, олефины) – соединения углерода с водородом, в

Гомологический ряд алкенов

Алкены обладают четырьмя видами изомерии: - углеродного скелета;- кратной (двойной) связи;-

С2 – С4 – газы; С5 – С17 – жидкости; С19

Этилен и его гомологи химически активны.Вступают в реакции присоединения, окисления и

1. Крекингом алканов:С8Н18 → С4Н8 + С4Н102. Дегалогенирование галогеналканов:СН2Br = CH2Br

Алкины – представитель ацетилен – С2Н2Ацетилен С2Н2 – бесцв. газ, немного