燃燒學(xué)西安交大導(dǎo)論化學(xué)熱力學(xué)與化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)

燃燒學(xué)西安交大導(dǎo)論化學(xué)熱力學(xué)與化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)第1頁/共28頁1.2化學(xué)反應(yīng)速率1.2.1定義1.2.2質(zhì)量作用定律1.2.3對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率影響的各種因素

①濃度（質(zhì)量作用定律）②溫度（阿累尼烏斯定律）③壓力④催化劑第2頁/共28頁活化能反應(yīng)級(jí)數(shù)濃度與反應(yīng)時(shí)間關(guān)系半衰期時(shí)間與初始濃度關(guān)系反應(yīng)速度與壓力、反應(yīng)級(jí)數(shù)關(guān)系燃盡時(shí)間與壓力、反應(yīng)級(jí)數(shù)關(guān)系第3頁/共28頁④、催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速度的影響1、催化劑及其特性催化劑：極大的改變的物質(zhì)；在反應(yīng)前后質(zhì)量組成都不變；催化劑促進(jìn)——正催化劑催化劑減慢——負(fù)催化劑（抗衰劑、緩蝕劑、阻燃劑）催化劑降低了活化能（E），初態(tài)、終態(tài)不變化。熱力學(xué)中確定可以進(jìn)行的反應(yīng)，催化劑可以提高化學(xué)反應(yīng)速率。第4頁/共28頁④、催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速度的影響催化劑特性：①用量很少，自身活性很強(qiáng)，促使反應(yīng)物活化。②反應(yīng)前后質(zhì)量、組成均不變化學(xué)反應(yīng)的前后始態(tài)、終態(tài)不變③催化劑有很強(qiáng)的選擇性

Ⅰ、不同類型的反應(yīng)，有不同的催化劑

Ⅱ、同一個(gè)反應(yīng)物反應(yīng)，不同的催化劑有不同的反應(yīng)方向④催化劑中毒：有少量雜質(zhì)：Ⅰ、助催化；Ⅱ、中毒，活性下降，甚至失去選擇性。第5頁/共28頁④、催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速度的影響例子：反應(yīng)物催化劑催化條件生成物CO+H2CuO/ZnO30Mpa,264℃CH3OHFe2Mpa,200℃烷烴、烯烴（合成油）Ni常壓,250℃甲烷Ru15Mpa,150℃固體石蠟酒精（C2H5OH）濃H2SO4140℃乙醚濃H2SO4或Al2O3170℃乙烯Cu200℃～250℃乙醛ZnO,Cr2O3400℃～500℃丁二烯第6頁/共28頁④、催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速度的影響2、單相催化和多相催化催化劑與反應(yīng)物同相，稱為單相催化物催化劑與反應(yīng)物異相，稱為異相催化物第7頁/共28頁④、催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速度的影響催化過程：①催化劑與反應(yīng)物同相同；②反應(yīng)較慢，NO催化。單相催化：第8頁/共28頁④、催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速度的影響多相催化：①吸附；②反應(yīng)（活化中心或活化點(diǎn)）；催化劑顆粒越細(xì)，表面積大，表面凹凸不平，反應(yīng)得到促進(jìn)；③脫離，解吸。第9頁/共28頁1.3鏈?zhǔn)椒磻?yīng)反應(yīng)不是一步能完成的上一步反應(yīng)的生成物就是下一步反應(yīng)的反應(yīng)物活化中心（分子）、自由基（原子）2H2+O2===2H2O活化中心:HCO+O2===CO2活化中心:OCO+O2===CO2活化中心:HOHORH+O2===RH’+CO+H2O活化中心:OH

第10頁/共28頁基本步驟：①鏈的激發(fā)：反應(yīng)物在光、熱、電、附加劑作用下生成自由基或原子②鏈的傳遞：活化中心與分子反應(yīng)，除生成物之外，還會(huì)產(chǎn)生新的活化中心上一步活化中心數(shù)=下一步活化中心數(shù)稱為不分支鏈反應(yīng)上一步活化中心數(shù)<下一步活化中心數(shù)稱為分支鏈反應(yīng)③鏈的終止上一步活化中心數(shù)>下一步活化中心數(shù)反應(yīng)中產(chǎn)生的能量不足以激活新的活化中心能量損失，銷毀（若被氣體吸收帶走，氣體銷毀）第11頁/共28頁一、Ｈ２的燃燒步驟和機(jī)理：激發(fā)：（代表氣體中除氫以外的分子或能量）傳遞：

活化能75.4kJ/mol活化能25.1活化能41.92H2+O2===2H2O第12頁/共28頁

式（1-5）的化學(xué)反應(yīng)是決定性環(huán)節(jié)，所以氫燃燒的化學(xué)反應(yīng)速度如果以生成的水分子來表示的話，可以寫成：

式中，wm的單位為mol/m3.s；各濃度[H][O2][H2O]單位為mol/m3;T的單位為K。從式中可以看出，氫燃燒化學(xué)反應(yīng)的速度除了與溫度、氧濃度等存在一般的關(guān)系外，還與氫原子的濃度成比例。第13頁/共28頁氫原子濃度變化：——?dú)湓映跎俣?；——再生速度；——銷毀速度。第14頁/共28頁一、Ｈ２的燃燒討論：①②③（Ⅰ）（Ⅲ）（Ⅱ）銷毀大于繁殖第15頁/共28頁孕育速度與孕育時(shí)間（1-13）（1-15）溫度上升===孕育時(shí)間大大縮短第16頁/共28頁二、ＣＯ的燃燒討論：含有少量“潮濕化”沒有“干燥”干燥ＣＯ燃燒：在700℃以上才能著火；氧o是活化中心潮濕ＣＯ燃燒：第17頁/共28頁二、ＣＯ的燃燒潮濕ＣＯ：哪怕加入1%H2

或2%H2O,600-640就能著火（下降）第18頁/共28頁討論：第19頁/共28頁三、烴的燃燒反應(yīng)

（烷燃燒為例）（為，此外，烷基又可看成）

１、有Ｏ２下的反應(yīng)：

2、缺Ｏ２下的反應(yīng)：OH基為活化中心第20頁/共28頁三、烴的燃燒反應(yīng)

１、有Ｏ２下的反應(yīng)：合成：高一級(jí)的烷同一級(jí)的醛低一級(jí)的烷……甲醛第21頁/共28頁高一級(jí)的烷同一級(jí)的醛低一級(jí)的烷……甲醛甲醛----燃燒分解第22頁/共28頁閃點(diǎn)：甲醛200-300℃左右，發(fā)出淺藍(lán)色光---冷焰第一次出現(xiàn)冷焰的溫度：閃點(diǎn)冷焰一般不爆炸，超閃點(diǎn)后禁止遇明火。第23頁/共28頁三、烴的燃燒反應(yīng)

２、缺氧脫氫斷鏈乙烯：高溫下900~1100℃中溫下>500℃比越大，那么析碳越多。第24頁/共28頁析碳：1.C/H越大，析碳可能性越大；不飽和烴（烯、炔）比飽和烴（烷）更易渣油>重油>輕油>汽油>液化石油氣>天然氣第25頁/共28頁防止析碳：1.燃料中加入一次風(fēng)，缺氧變?yōu)橛醒跞紵?.蒸汽霧化：加水(OH),3.最小水碳比

第26頁/共28頁甲烷裂解時(shí)水蒸汽對(duì)析碳影響CH4==C+2H2+75kJC+H2O===CO+