Номер 3, страница 96 - гдз по химии 8 класс учебник Рудзитис, Фельдман

3. Чем отличается горение веществ в кислороде от их горения на воздухе?

Решение

Горение веществ в чистом кислороде и на воздухе — это по своей химической сути один и тот же процесс (реакция окисления), однако его протекание имеет существенные различия. Эти различия обусловлены составом газовой среды, в которой происходит горение.

Главное отличие заключается в концентрации окислителя — кислорода ($O_2$).

• Воздух — это газовая смесь, в которой кислород составляет примерно 21% по объему. Основная часть воздуха (около 78%) — это азот ($N_2$), который является инертным газом и в процессе горения, как правило, не участвует, а лишь поглощает тепло.
• Чистый кислород представляет собой среду со 100%-ной концентрацией окислителя.

Из-за этой разницы в концентрации кислорода возникают следующие отличия:

1. Скорость и интенсивность горения. Согласно закону действующих масс, скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ. Поскольку концентрация кислорода в чистом виде почти в 5 раз выше, чем в воздухе, горение в нём происходит гораздо быстрее, энергичнее и интенсивнее.
2. Температура горения. В чистом кислороде выделяющееся при реакции тепло не расходуется на нагрев инертного "балласта" в виде азота. Вся энергия идет на повышение температуры продуктов реакции и самого пламени. В результате температура пламени при сгорании в кислороде значительно выше, чем при сгорании на воздухе. Например, температура ацетилено-кислородного пламени достигает $3100-3300^\circ C$, в то время как температура ацетилено-воздушного пламени составляет всего $2100-2400^\circ C$.
3. Способность веществ к горению. Некоторые вещества, которые на воздухе горят очень медленно (тлеют) или не горят вовсе, в чистом кислороде могут воспламеняться и активно сгорать. Классическим примером является железо: стальная стружка на воздухе лишь раскаляется докрасна, а в колбе с чистым кислородом сгорает с яркой вспышкой, разбрасывая искры оксида железа.
4. Продукты реакции. Более высокая температура и избыток окислителя в среде чистого кислорода могут способствовать более полному сгоранию вещества с образованием высших оксидов. Например, при горении углерода в недостатке кислорода (что более вероятно в воздухе) может образовываться угарный газ ($CO$), тогда как в чистом кислороде с большей вероятностью образуется углекислый газ ($CO_2$).

Ответ: Горение веществ в кислороде отличается от их горения на воздухе тем, что оно происходит значительно быстрее, интенсивнее и при более высокой температуре. Кроме того, в чистом кислороде могут гореть даже те вещества, которые не способны гореть на воздухе. Эти различия вызваны тем, что в чистом кислороде концентрация окислителя (100%) почти в пять раз выше, чем в воздухе (около 21%), и отсутствует инертный газ (азот), который в воздухе замедляет реакцию и поглощает значительную часть выделяющегося тепла.