燃烧学（西安交大）第一章导论、化学热力学与化学反应动力学基础.ppt

第一章 导论、化学热力学与化学反应动力学基础,1.1 导论 1.2 化学反应速率 1.3 链式反应,1.2 化学反应速率 1.2.1 定义 1.2.2 质量作用定律 1.2.3 对化学反应速率影响的各种因素 浓度（质量作用定律） 温度（阿累尼乌斯定律） 压力 催化剂,活化能 反应级数 浓度与反应时间关系 半衰期时间与初始浓度关系 反应速度与压力、反应级数关系 燃尽时间与压力、反应级数关系, 、催化剂对化学反应速度 的影响,1、催化剂及其特性 催化剂： 极大的改变 的物质； 在反应前后质量组成都不变； 催化剂促进 正催化剂 催化剂减慢 负催化剂（抗衰剂、缓蚀剂、阻燃剂） 催化剂降低了活化能（E），初态、终态不变化。 热力学中确定可以进行的反应，催化剂可以提高化学反应速率。, 、催化剂对化学反应速度 的影响,催化剂特性： 用量很少，自身活性很强，促使反应物活化。 反应前后质量、组成均不变 化学反应的前后始态、终态不变 催化剂有很强的选择性 、不同类型的反应，有不同的催化剂 、同一个反应物反应，不同的催化剂有不同的反应方向 催化剂中毒：有少量杂质：、助催化；、中毒，活性下降，甚至失去选择性。, 、催化剂对化学反应速度 的影响,例子：, 、催化剂对化学反应速度 的影响,2、单相催化和多相催化 催化剂与反应物同相，称为单相催化物 催化剂与反应物异相，称为异相催化物, 、催化剂对化学反应速度 的影响,催化过程：,催化剂与反应物同相同； 反应较慢，NO催化 。,单相催化：, 、催化剂对化学反应速度 的影响,多相催化： 吸附； 反应（活化中心或活化点）； 催化剂颗粒越细，表面积大，表面凹凸不平，反应得到促进； 脱离，解吸 。,1.3 链式反应,反应不是一步能完成的 上一步反应的生成物就是下一步反应的反应物 活化中心（分子）、自由基（原子） 2H2+O2=2H2O 活化中心: H CO+O2=CO2 活化中心 : O CO+O2=CO2 活化中心 : H OH O RH+O2=RH+CO+H2O 活化中心:OH,基本步骤： 链的激发：反应物在光、热、电、附加剂作用下生成自由基或原子 链的传递：活化中心与分子反应，除生成物之外，还会产生新的活化中心 上一步活化中心数=下一步活化中心数称为不分支链反应 上一步活化中心数下一步活化中心数 反应中产生的能量不足以激活新的活化中心能量损失，销毁（若被气体吸收带走，气体销毁）,一、的燃烧,步骤和机理： 激发： （ 代表气体中除氢以外的分子或能量） 传递：,活化能 75.4kJ/mol 活化能 25.1 活化能 41.9,2H2+O2=2H2O,式（1-5）的化学反应是决定性环节，所以氢燃烧的化学反应速度如果以生成的水分子来表示的话，可以写成：,式中，wm的单位为 mol/m3.s；各浓度HO2H2O单位为mol/m3;T的单位为K。 从式中可以看出，氢燃烧化学反应的速度除了与温度、氧浓度等存在一般的关系外，还与氢原子的浓度成比例。,氢原子浓度变化：,氢原子初生速度； 再生速度； 销毁速度。,一、的燃烧,讨论：,（）,（）,（）,销毁大于繁殖,孕育速度与孕育时间 （1-13） （1-15） 温度上升=孕育时间大大缩短,二、的燃烧,讨论：含有少量 “潮湿化” 没有 “干燥” 干燥燃烧：在700以上才能着火；氧o是活化中心 潮湿燃烧：,二、的燃烧,潮湿：,哪怕加入1%H2 或2%H2O, 600-640 就能着火（下降）,讨论：,三、烃的燃烧反应 （烷燃烧为例）,（ 为 ，此外，烷基又可看成 ）,、有下的反应： 2、 缺下的反应：,OH基为活化中心,三、烃的燃烧反应,、有下的反应：,合成：,高一级的烷 同一级的醛 低一级的烷 甲醛,高一级的烷 同一级的醛 低一级的烷 甲醛,甲醛-燃烧 分解,闪点： 甲醛200-300左右，发出浅蓝色光-冷焰 第一次出现冷焰的温度：闪点 冷焰一般不爆炸，超闪点后禁止遇明火。,三、烃的燃烧反应,、缺氧,脱氢,断链,乙烯： 高温下9001100 中温下 500,比越大，那么析碳越多。,析碳： 1.C/H越大，析碳可能性越大； 不饱和烃（烯、炔）比饱和烃（烷）更易 渣油重油轻油汽油液化石油气天然气,防止析碳： 1.燃料中加入一次风，缺氧变为有氧燃烧 2.蒸汽雾化：加水(O