Trả lời nhanh
Khi nến cháy, sáp rắn nóng chảy thành lỏng rồi hoá hơi: hai bước này chỉ đổi trạng thái, là biến đổi vật lí. Hơi sáp gặp oxi trong không khí và cháy, tạo khí cacbon đioxit cùng hơi nước, đồng thời toả nhiệt và phát sáng: đây là biến đổi hoá học vì có chất mới. Sáp thấm lên bấc chỉ là sự mao dẫn, vẫn là biến đổi vật lí.
Các hiện tượng nhìn thấy khi nến cháy
Câu hỏi gốc yêu cầu mô tả những gì xảy ra lúc đốt nến làm bằng parafin, rồi chỉ đúng giai đoạn nào là biến đổi vật lí, giai đoạn nào là biến đổi hoá học. Em quan sát theo đúng thứ tự thời gian, đừng nhảy thẳng vào “nến cháy nên tất cả đều là hoá học”.
Parafin trong nến là hỗn hợp hiđrocacbon rắn, mạch dài, gần với ankan. Ở nhiệt độ phòng nó giữ được hình cây nến. Bấc là sợi bông hoặc sợi tết, cắm giữa khối sáp.
- Lửa diêm đốt đầu bấc. Sáp sát ngọn lửa mềm ra, thành vũng lỏng nhỏ trên miệng nến.
- Sáp lỏng thấm dọc bấc đi lên, ngược trọng lực. Đó là mao dẫn trong các khe giữa sợi bấc.
- Sáp lỏng trên đầu bấc nhận thêm nhiệt và biến thành hơi. Vùng hơi này nằm ngay quanh ngọn lửa.
- Hơi sáp trộn với oxi của không khí và cháy. Em thấy ngọn lửa, cảm thấy nóng, và nếu úp cốc vào sẽ thấy thành cốc mờ hơi nước, nước vôi trong bị đục vì khí cacbon đioxit.
- Bấc ngắn dần và có thể hoá than ở đầu. Khói đen xuất hiện khi thiếu oxi. Khi thổi tắt, một làn khói trắng bay lên; đưa que diêm còn lửa vào làn khói đó, nến có thể cháy lại.
Giai đoạn diễn ra biến đổi vật lí
Biến đổi vật lí làm đổi trạng thái, hình dạng hoặc vị trí, chất ban đầu vẫn là chất đó. Không có chất mới.
Nóng chảy
Sáp rắn thành sáp lỏng. Phân tử parafin không bị bẻ thành chất khác; chúng chỉ bớt liên kết với nhau đủ để chảy. Để nguội, vũng sáp đông lại thành rắn. Em nhận ra đúng chất cũ bằng cách: không có khí lạ, không có mùi cháy, và khối rắn sau khi đông vẫn là sáp.
Thấm lên bấc
Sáp lỏng đi trong bấc giống nước leo lên khăn giấy. Chất vẫn là sáp lỏng. Một số bài viết gộp bước này vào “chảy lỏng thấm vào bấc” và xếp cả cụm vào biến đổi vật lí. Cách xếp đó đúng. Em đừng gọi bước thấm là phản ứng hoá học chỉ vì sáp “biến mất” vào bấc: nó không biến mất, nó đổi chỗ.
Hoá hơi
Sáp lỏng thành hơi sáp. Đây vẫn là parafin, chỉ ở thể khí. Hơi này trong suốt, dễ lẫn với không khí. Bằng chứng thực nghiệm đơn giản là thí nghiệm khói trắng sau khi thổi tắt: phần lớn làn khói trắng đó là hơi sáp chưa kịp cháy, nguội lại thành những hạt sáp rất nhỏ. Vì vẫn là nhiên liệu, que diêm châm vào làn khói có thể đốt lại ngọn nến. Hiện tượng “cháy lại nhờ khói” chứng minh khói trắng chưa phải là sản phẩm cháy.
Ba bước nóng chảy, mao dẫn và hoá hơi gom thành một câu trả lời: từ khi sáp rắn chảy lỏng, thấm vào bấc, đến khi sáp lỏng hoá hơi là biến đổi vật lí.
Giai đoạn diễn ra biến đổi hoá học
Biến đổi hoá học tạo chất mới. Ở nến, chất mới xuất hiện khi hơi sáp cháy trong oxi.
Oxi là chất trong không khí tham gia phản ứng. Nếu úp cốc kín lên ngọn nến, lửa tắt sau một lúc vì oxi trong cốc cạn dần. Sáp còn đó nhưng không cháy tiếp. Dấu hiệu này cho thấy đây không phải chuyện sáp “tự đổi trạng thái”.
Sản phẩm của sự cháy hoàn toàn là khí cacbon đioxit và hơi nước. Nước làm mờ thành cốc lạnh. Khí cacbon đioxit làm đục nước vôi trong. Nhiệt và ánh sáng thoát ra là dấu hiệu kèm theo, không phải “chất mới”, nhưng giúp em biết phản ứng đang toả năng lượng.
Viết bằng lời, đúng mức lớp 8:
Parafin + oxi → khí cacbon đioxit + nước
Parafin không phải một chất tinh khiết duy nhất. Nếu lấy một thành phần điển hình, ankan có 25 cacbon, phương trình một phản ứng hoàn toàn là:
C25H52 + 38O2 → 25CO2 + 26H2O
Kiểm tra nguyên tử: cacbon 25 ở hai vế; hiđro 52 ở hai vế; oxi 38 × 2 = 76, còn 25 × 2 + 26 = 50 + 26 = 76. Phương trình cân bằng. Em chỉ dùng công thức này khi đề cho trước số cacbon. Nếu đề không cho, em dừng ở sơ đồ lời ở trên, vì nến thật là hỗn hợp nhiều ankan, không phải mỗi cây nến đều là C25H52.
Bấc cũng tham gia một phần: sợi bông cháy thành than và có thể thành khí cacbon đioxit. Đó là biến đổi hoá học của chất liệu bấc, khác với sự nóng chảy của sáp. Trong bài tập phổ thông, ý chính vẫn là hơi sáp cháy. Em nhắc bấc nếu đề hỏi “có chất nào khác cũng đổi hoá học không”.
Cháy không hoàn toàn
Ngọn nến vàng sáng vì những hạt cacbon rất nhỏ bị nung nóng trong lửa. Hạt này sinh ra khi hơi sáp chưa đủ oxi để thành khí cacbon đioxit ngay. Khói đen bám lên đĩa sứ là muội than, tức cacbon. Khí cacbon oxit cũng có thể xuất hiện khi thiếu không khí. Cả muội than lẫn khí cacbon oxit đều là chất mới, nên cháy không hoàn toàn vẫn là biến đổi hoá học, chỉ khác sản phẩm so với cháy hoàn toàn. Em không gọi khói đen là “sáp hoá hơi”. Sáp hoá hơi là khói trắng sau khi tắt nến.
Cách trình bày lời giải cho trọn ý
Em viết hai đoạn, đúng thứ tự đề hỏi.
- Mô tả: sáp chảy, sáp leo lên bấc, sáp hoá hơi, hơi sáp cháy cho lửa, nhiệt, khí cacbon đioxit và hơi nước; có thể có muội than nếu thiếu oxi.
- Phân loại: chảy lỏng, thấm bấc, hoá hơi là biến đổi vật lí vì parafin không đổi thành chất khác. Hơi sáp tác dụng với oxi là biến đổi hoá học vì tạo khí cacbon đioxit và nước.
Câu then chốt để chấm: có chất mới hay không. Đổi từ rắn sang lỏng, từ lỏng sang hơi, chưa đủ để gọi là hoá học. Chỉ khi chất sau phản ứng khác chất trước, em mới ghi biến đổi hoá học.
Một số lời giải chỉ nói “cháy lỏng là vật lí, còn khói là hoá học”. Cách nói đó dễ sai, vì khói trắng lúc tắt nến lại là hơi sáp, thuộc biến đổi vật lí. Em nói rõ khói nào: khói đen muội than là sản phẩm hoá học; khói trắng sau khi thổi tắt chủ yếu là sáp chưa cháy.
Bài luyện phân biệt hai loại biến đổi
Bài 1. Xếp mỗi việc vào biến đổi vật lí hoặc biến đổi hoá học: nến chảy thành vũng; hơi nến cháy; nước đá tan; than củi cháy còn tro; đường tan vào nước; sữa để lâu chua.
Đáp án: Vật lí: nến chảy, nước đá tan, đường tan. Hoá học: hơi nến cháy, than cháy thành tro, sữa chua. Đường tan vẫn là đường, lấy lại được khi cô cạn nước. Sữa chua có chất mới do vi sinh vật.
Bài 2. Vì sao ngọn nến tắt trong cốc úp kín dù sáp còn?
Đáp án: Phản ứng cháy cần oxi. Oxi trong cốc hết đến mức không đủ duy trì sự cháy thì lửa tắt. Sáp còn lại chưa phải điều kiện đủ.
Bài 3. Cân bằng và kiểm tra: C25H52 + O2 → CO2 + H2O, biết cháy hoàn toàn.
Đáp án: C25H52 + 38O2 → 25CO2 + 26H2O. Cacbon 25 = 25, hiđro 52 = 26 × 2, oxi 76 = 76.
Khi ôn lại, em tự nói một câu: “Trạng thái đổi mà chất không đổi thì là vật lí; có chất mới thì là hoá học.” Rồi áp câu đó lần lượt cho nóng chảy, hoá hơi và sự cháy. Ba mốc của cây nến sẽ không còn bị gom thành một hiện tượng duy nhất.
Câu hỏi thường gặp
Nến cháy giai đoạn nào là biến đổi vật lí?
Sáp rắn nóng chảy thành lỏng, sáp lỏng thấm lên bấc và sáp lỏng hoá hơi. Ba bước này không tạo chất mới.
Nến cháy giai đoạn nào là biến đổi hoá học?
Khi hơi sáp cháy với oxi, tạo khí cacbon đioxit và hơi nước. Có chất mới nên là biến đổi hoá học.
Khói trắng sau khi thổi tắt nến là gì?
Chủ yếu là hơi sáp chưa cháy, nguội thành hạt nhỏ. Đó vẫn là biến đổi vật lí, khác khói đen muội than của cháy không hoàn toàn.
Phương trình cháy parafin C25H52 viết thế nào?
C25H52 + 38O2 → 25CO2 + 26H2O. Đây là một thành phần điển hình; nến thật là hỗn hợp nhiều hiđrocacbon.
Vì sao nến tắt khi úp cốc kín?
Oxi trong cốc bị phản ứng dùng dần. Hết oxi thì hơi sáp không cháy được, dù sáp còn thừa.