Задание № 18 · ЕГЭ

Горение углеводородов

Как составлять уравнения полного горения углеводородов и выполнять расчёты по количеству кислорода и продуктов реакции

5 мин чтенияСложность: Обновлено 29 сентября 2026

Горение углеводородов — это реакция их полного окисления кислородом с образованием углекислого газа и воды. Умение правильно составить уравнение позволяет найти количество вещества, массу или объём любого участника реакции.

Что происходит при горении углеводородов

Углеводороды состоят только из углерода и водорода. При полном горении весь углерод превращается в углекислый газ \(\mathrm{CO_2}\), а весь водород — в воду \(\mathrm{H_2O}\). Поэтому продукты полного горения любого углеводорода имеют один и тот же качественный состав.

Полное горение

Полное горение углеводорода — окислительно-восстановительная реакция с достаточным количеством кислорода, в результате которой образуются \(\mathrm{CO_2}\) и \(\mathrm{H_2O}\). При недостатке кислорода могут образоваться угарный газ \(\mathrm{CO}\) или углерод \(\mathrm{C}\).

Общее уравнение

Для углеводорода состава \(\mathrm{C_xH_y}\) уравнение полного горения записывают по схеме:

\[\mathrm{C_xH_y + \left(x + \frac{y}{4}\right)O_2 \rightarrow xCO_2 + \frac{y}{2}H_2O}\]

Коэффициент перед кислородом находят по числу атомов кислорода в продуктах: \(x\) атомов приходится на \(x\mathrm{CO_2}\) и \(\frac{y}{2}\) атомов — на воду. Так как в молекуле \(\mathrm{O_2}\) два атома кислорода, коэффициент перед кислородом равен \(\frac{2x+y/2}{2}=x+\frac{y}{4}\).

Алгоритм составления уравнения

Запишите формулы исходных веществ и продуктов: углеводород + \(\mathrm{O_2} \rightarrow \mathrm{CO_2 + H_2O}\).
Уравняйте атомы углерода: коэффициент перед \(\mathrm{CO_2}\) равен числу атомов углерода в молекуле углеводорода.
Уравняйте атомы водорода: коэффициент перед \(\mathrm{H_2O}\) равен половине числа атомов водорода.
Подсчитайте атомы кислорода справа и поставьте перед \(\mathrm{O_2}\) половину этого числа.
Если появился дробный коэффициент, умножьте все коэффициенты на 2 или на другое подходящее число.

CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂OПолное горение метана

2C₂H₆ + 7O₂ → 4CO₂ + 6H₂OПолное горение этана

C₂H₄ + 3O₂ → 2CO₂ + 2H₂OПолное горение этена

C₆H₆ + 15O₂ → 12CO₂ + 6H₂OПолное горение бензола

Быстрая проверка

После расстановки коэффициентов пересчитайте атомы C, H и O с обеих сторон. Коэффициенты должны быть наименьшими целыми числами. Для алканов \(\mathrm{C_nH_{2n+2}}\) коэффициент перед кислородом равен \(\frac{3n+1}{2}\).

Микро-проверка

Какой коэффициент должен стоять перед \(\mathrm{O_2}\) в уравнении горения пропана \(\mathrm{C_3H_8}\)?

Расчёты по уравнению реакции

Коэффициенты в уравнении показывают мольные отношения веществ. Если вещества находятся в одинаковых условиях и являются газами, коэффициенты также показывают их объёмные отношения. Массы прямо пропорциональны коэффициентам только после учёта молярных масс.

\[\frac{n_1}{\nu_1}=\frac{n_2}{\nu_2}=\frac{n_3}{\nu_3}\]

Здесь \(n\) — количество вещества, а \(\nu\) — коэффициент в уравнении. Используйте связи \(n=\frac{m}{M}\), \(n=\frac{V}{V_m}\) для газа и \(N=nN_A\). При нормальных условиях молярный объём газа обычно принимают равным \(22{,}4\ \mathrm{л/моль}\).

Соотношения для \(\mathrm{C_xH_y}\)

На 1 моль углеводорода требуется \(x+\frac{y}{4}\) моль кислорода, образуется \(x\) моль \(\mathrm{CO_2}\) и \(\frac{y}{2}\) моль воды. Эти отношения применимы независимо от массы и объёма исходного углеводорода.

Разобранный пример: расчёт объёма кислорода

№

Задача

Какой объём кислорода необходим для полного сгорания \(11{,}2\ \mathrm{л}\) пропана при одинаковых условиях? Какой объём \(\mathrm{CO_2}\) образуется?

Составляем и уравниваем реакцию горения пропана.

\(\displaystyle \mathrm{C_3H_8+5O_2\rightarrow3CO_2+4H_2O}\)

При одинаковых условиях объёмы газов относятся как коэффициенты. На 1 объём пропана требуется 5 объёмов кислорода.

\(\displaystyle \frac{V(\mathrm{O_2})}{V(\mathrm{C_3H_8})}=\frac{5}{1}\)

Находим объём кислорода.

\(\displaystyle V(\mathrm{O_2})=11{,}2\cdot5=56{,}0\ \mathrm{л}\)

Сравниваем пропан и углекислый газ по коэффициентам 1:3.

\(\displaystyle V(\mathrm{CO_2})=11{,}2\cdot3=33{,}6\ \mathrm{л}\)

Ответ Показать решение

Для полного сгорания \(11{,}2\ \mathrm{л}\) пропана требуется \(56{,}0\ \mathrm{л}\) кислорода; образуется \(33{,}6\ \mathrm{л}\) углекислого газа.

Расчёты по продуктам сгорания

По количествам \(\mathrm{CO_2}\) и \(\mathrm{H_2O}\) можно восстановить состав неизвестного углеводорода. Количество углерода в исходном веществе равно количеству вещества \(\mathrm{CO_2}\), а количество водорода — удвоенному количеству вещества воды.

\[n(\mathrm{C})=n(\mathrm{CO_2}),\qquad n(\mathrm{H})=2n(\mathrm{H_2O})\]

Затем находят отношение \(n(\mathrm{C}):n(\mathrm{H})\) и делят оба числа на их общий делитель или на меньшее значение, чтобы получить простейшую формулу. Для молекулярной формулы дополнительно используют молярную массу или относительную плотность углеводорода. Подробный алгоритм приведён на странице формулы углеводорода по продуктам сгорания.

Если известна только общая формула класса, сначала воспользуйтесь классификацией углеводородов. Например, для алкена \(\mathrm{C_nH_{2n}}\) уравнение горения имеет вид \(\mathrm{C_nH_{2n}+\frac{3n}{2}O_2\rightarrow nCO_2+nH_2O}\). Объёмные задачи с газами разобраны на странице объёмных отношений газов при горении.

Частые ошибки

1. Забывают, что вода — продукт горения, и записывают только \(\mathrm{CO_2}\). 2. Уравнивают кислород первым и получают неверные коэффициенты. 3. Путают массу с количеством вещества: коэффициенты сравнивают моли, а не граммы. 4. Для объёмов используют коэффициенты только при одинаковых условиях и для газов. 5. Не учитывают, что при неполном горении образуется \(\mathrm{CO}\) или углерод.

Особые случаи и связь с другими темами

Горение — окислительно-восстановительный процесс: углерод повышает степень окисления, а кислород восстанавливается. Для аренов важно отличать горение от реакций замещения в бензольном кольце: бензол при избытке кислорода также даёт \(\mathrm{CO_2}\) и воду, а его строение рассматривается на странице строения бензола. Качественные реакции на непредельные углеводороды, например с бромной водой, не являются реакциями горения: см. бромную воду и качественные реакции на углеводороды.

Быстрый тест по теме

Проверь себя

~ 2 мин4 вопроса

Вопрос 1 / 4

Вопрос 1 из 4 · продукты горения

Какой продукт содержит весь водород углеводорода при полном горении?

Главное за минуту

Главное

При полном горении \(\mathrm{C_xH_y}\) образуются только \(\mathrm{CO_2}\) и \(\mathrm{H_2O}\).
Общее уравнение: \(\mathrm{C_xH_y+(x+y/4)O_2\rightarrow xCO_2+(y/2)H_2O}\).
Коэффициенты сравнивают количества вещества; для газов при одинаковых условиях — также объёмы.
Расчёты выполняют через уравнение реакции и формулы \(n=\frac{m}{M}\), \(n=\frac{V}{V_m}\).
По количествам \(\mathrm{CO_2}\) и \(\mathrm{H_2O}\) можно определить простейшую формулу углеводорода.