物质在二氧化碳中的燃烧之谜

物质在二氧化碳中的燃烧之谜

人们利用二氧化碳常为灭火剂用，那么一切物质都不能在二氧化碳中燃烧吗？实际情况并不是这样，有些物质在二氧化碳中照样能够燃烧，关键在于要正确理解燃烧的概念和发生燃烧的条件。

让我们先回顾一下初中已做过的几个化学实验。

从上表可知，这些物质燃烧的共同特点是反应激烈，反应过程中都发光并放出热（氢气在氯气中燃烧同样也放热），化学反应的本质都属于氧化还原反应。

什么叫燃烧？课本上给燃烧下的定义是这样的：“燃烧指的是可燃物跟空气里的氧气发生的一种发热发光的剧烈的氧化反应。”显然，从这个定义出发，燃烧需要有氧气参加。但我们学过氧化还原反应以后就会发现，有些反应同样是发热发光的剧烈的氧化反应，但并没有氧气参加。例如，氢气在氯气里的燃烧。因此有必要将燃烧的定义加以扩充，以加深对燃烧概念的理解。我们知道，氧气是一种强氧化剂，在氧化还原反应中易得到电子而本身被还原。空气中含有大量的氧气，物质的燃烧绝大多数是在空气中进行的。所以大多数燃烧反应有氧气参加。但我们从上表中也可以看到氢气能在氯气中燃烧，因为氯气也是一种强氧化剂，它与氢的反应同样是激烈的发光发热的氧化还原反应，因此也应该叫燃烧反应。这样，我们就可以把燃烧的定义扩充成“燃烧是发光发热的剧烈的氧化还原反应”。

二氧化碳是常用的灭火剂。消防用的泡沫灭火器中装有硫酸铝溶液和碳酸氢钠，当使用灭火器来灭火时，将灭火器倒转过来，硫酸铝溶液和碳酸氢钠相混合，反应产生大量的二氧化碳气体并同氢氧化铝形成泡沫喷射在已燃烧的物质上。因为二氧化碳比空气重，它与泡沫一起覆盖在燃烧物质表面使其隔绝空气达到灭火的效果。二氧化碳所以能灭火，其内因是由于二氧化碳与燃烧物质不能进行反应，从而达到灭火的目的。

二氧化碳能用来扑灭一切燃烧的火焰吗？不。因为二氧化碳中碳原子的化合价是＋4价，为碳的最高化合价，它有可能得到电子变成＋2价或0价。所以＋4价的碳可以被还原，故二氧化碳是一种氧化剂。当它遇到强还原剂时也可以进行激烈的发光发热的氧化还原反应。例如，在盛满二氧化碳的烧杯里，放进点燃的镁带，可以观察到镁带在二氧化碳里继续燃烧。反应时，发出耀眼的白光，生成白色固态物质——氧化镁，同时在烧杯壁上附着黑色物质——碳。其反应方程式为：

在这个反应中，镁从CO₂中得到氧，使镁氧化，镁成为还原剂。而原跟氧化合成CO₂的碳从＋4价变为0价，被还原成碳，所以我们说CO₂是氧化剂。除此以外，钾、钠、锌等活泼金属都能在二氧化碳中继续燃烧。

是不是能使二氧化碳的碳原子化合价降低的反应都叫燃烧呢？也不能这样说。例如，碳在高温下能与二氧化碳反应生成一氧化碳，其反应方程式为：

这个反应不放热，也不发光，而是吸热，故不能叫燃烧反应。

综上所述，燃烧是发光发热的激烈的氧化还原反应。二氧化碳常作为灭火剂，但不是所有的物质都不能在二氧化碳里燃烧。