燃烧爆炸化学-基础
爆炸品基础知识
爆炸品基础知识第一章爆炸品基础知识1.1氧化还原反应煤炭燃烧产生热量，供人们做饭、取暖，这是件家常便饭的事，这个过程，在化学上称作氧化还原反应。
C + O2 = CO2↑+热量在本式中，C（碳）是被燃烧的物质，称作可燃物，可燃物中的“佼佼者”称为易燃物。
这里的O2（氧气）叫作氧化剂；使可燃物点火燃烧的物质叫作点火源。
可燃物、氧化剂、点火源称作燃烧的三要素。
一般来说，有机化合物都是可燃的，氧化剂一般为氧气和一些分子结构中含有氧的物质，以及一些处于高氧化态的物质。
摩擦、撞击、高温、静电都有可能成为点火源。
通常，氧化反应都为放热反应，放热致使体系温度升高，而根据化学反应动力学原理，温度每升高10℃，化学反应速度就会加快2~4倍，所以氧化反应如果控制不好，就会无限地加速反应，致使反应热不能迅速散发，反应产物无法及时排除，最终产生爆炸。
炸药是具有高能量密度的物质，如果单位重量的炸药与一般燃料相比，炸药爆炸后所散出的热不比一般燃料燃烧放出的热多，如：煤（炭）：8954千焦∕千克；TNT：4184千焦∕千克。
而1千克的煤要燃烧几小时甚至更长的时间，而1千克的TNT只需10万分之一秒就能放出所有热量。
爆炸性物质是其本身含有氧化剂，又含有可燃剂的物质或混合物，是一种不稳定的含能材料；当其受到外界刺激性时，达到一定的激发，它就能快速完成氧化还原反应；最终发生爆炸。
1.2化学爆炸的特征我们在日常生活中有时会遇到热水瓶爆炸、自行车轮胎爆炸、鞭炮爆炸，甚至压缩气瓶爆炸和锅炉爆炸等；爆破工程中经常会看到炸药爆炸、雷管爆炸；战士在实弹演习或在战场上会看到手榴弹爆炸、炮弹爆炸等等，这些都属于爆炸现象。
在炸药爆炸时，可以看到火光（夜间或天黑较明显）、烟雾和听到响声，在附近能闻到一股强烈的火药味。
爆炸点附近地方的压力急剧升高，临近的物质遭到破坏。
当距爆炸点较近时，还会感到猛烈的气浪（冲击波）冲击，同时炸坑的浮土灼热烫手。
这是我们通过实践所感觉到的爆炸现象。
第二章燃烧基础知识
燃烧三角形
11
燃烧图示
12
3、燃烧的充分条件
具备了燃烧的必要条件，并不意味 着燃烧必然发生。
在各种必要条件中，还应有“量” 的要求，这就是发生燃烧或持续燃烧的 充分条件。
×
C、核爆炸 由于原子核裂变或聚变反
应释放出核能所形成的爆炸 称为核 爆炸。
为了便于和普通炸药比较，
核爆炸的威力，即爆炸释放 的能量，用释放相当能量的 TNT炸药的重量表示，称为 TNT当量。
核反应释放的能量能使反应区 （又称活性区）介质温度升高到 数千万开，压强增到几十亿大气 压(1大气压等于101325帕),成为 高温高压等离子体。反应区产生 的高温高压等离子体辐射X射线， 同时向外迅猛膨胀并压缩弹体， 使整个弹体也变成高温高压等离 子体并向外迅猛膨胀，发出光辐 射，接着形成冲击波 （即激波） 向远处传播 。 （广岛、切尔诺贝利）
燃烧的充分条件
（2）一定的氧气（氧化剂）含量 各种不同的可燃物发生燃烧，均有本身固定
的最低氧含量要求，低于这一浓度，燃烧就不会 发生。 如：汽油燃烧的最低氧含量要求为14.4%，煤油 为15%，乙醚为12%。
燃烧的充分条件
（3）一定的点火能量
各种不同可燃物发生燃烧，均有本身固 定的最小点火能量要求，低于这一能量，燃 烧便不会发生。不同可燃物质燃烧所需的最 小点火能量各不相同。 如：在化学计量浓度下，汽油的最小点火能 量为0.2ｍJ，乙醚（5.1％）为0.19ｍJ，甲醇 (2.24％)为0.215mJ（毫焦）。
燃烧的充分条件
（1）一定的可燃物浓度
消防燃烧学
消防燃烧学第一章火灾燃烧基础知识第一节燃烧的本质和条件一、燃烧的本质（识记）燃烧是可燃物与助燃物相互作用发生的强烈放热化学反应，通常伴有火焰、发光和（或）发烟现象。
游离基的链式反应是燃烧反应的实质，光和热是燃烧过程中的物理现象。
二、燃烧条件及其应用（简单应用）（一）燃烧条件燃烧的发生必须具备三个基本条件，即可燃物、助燃物和点火源。
1．可燃物（还原剂）如氢气、乙炔、乙醇、汽油、木材、纸张、塑料、橡胶、纺织纤维、硫、磷、钾、钠等。
2．助燃物（氧化剂）如空气（氧气）、氯气、氯酸钾、高锰酸钾、过氧化钠等。
一般‘3．点火源如明火、高温表面、摩擦与冲击、自然发热、化学反应热、电火花、光热射线等。
上述三个条件还需满足以下数量要求，并相互作用：(1)一定的可燃物浓度氢气的体积分数低于4%时，不能点燃；煤油在20℃时，由于蒸发速率较小，接触明火也不能燃烧。
(2)一定的助燃物浓度或含氧量例如，一般的可燃材料在氧气的体积分数低于13%的空气中无法持续燃烧。
(3)一定的着火能量即能引起可燃物质燃烧的最小着火能量。
(4)相互作用燃烧的三个基本条件须相互作用，燃烧才可能发生和持续进行。
（二）燃烧条件的应用根据着火三角形1．控制可燃物2．隔绝空气3．消除点火源4．防止形成新的燃烧条件，阻止火灾范围的扩大根据燃烧四面体1．隔离法2．窒息法3．冷却法4．化学抑制法第二节燃烧分类与燃烧基本过程一、燃烧分类（识记）按照参与燃烧时物质的状态分类：气体燃烧、液体燃烧和固体燃烧。
按照可燃物与助燃物相互接触与化学反应的先后顺序分类：预混燃烧和扩散燃烧。
按照化学反应速度：热爆炸和一般燃烧。
按照参加化学反应的物质：化合反应燃烧和分解爆炸燃烧。
按照反应物参加化学反应时的状态：燃烧可分为气相燃烧和表面燃烧按照着火的方式分类：自燃和点燃。
绝大部分物质的燃烧都属于气相燃烧。
物质燃烧剩余的残炭和金属物质的燃烧等是表面燃烧。
二、燃烧的基本过程（领会）（一）可燃固体的的熔化、分解或升华过程燃烧过程中发生熔化的主要是热塑性材料，塑料的熔化没有明确的熔点。
安全工程燃烧学课件第一章 燃烧与爆炸的化学基础
第一节 燃烧与爆炸的本质和条件
特征（3）光 燃烧区的温度很高，使其中白炽 的固体粒子和某些不稳定(或受激发)的中间物质分 子内电子发生能级跃迁，从而发出各种波长的光。 可见光、紫外光、红外光：为探测火区提供了方 法和手段
特征（4）烟 由于燃烧不完全等原因，会使产物 中混有一些微小颗粒，这样就形成了烟。
第一节 燃烧与爆炸的本质和条件
1.活化能理论
活化分子
有可能引起化学反应的分子为活化 分子；活化分子所具有的能量要比普 通分子高，这一能量超出值可使分子 活化并参加反应。
活化能
使普通分子变为活化分子所必需的能量
第一节 燃烧与爆炸的本质和条件
△E1正向反应活化能
K
△E2逆向反应活化能 △E2- △E1 反应热效应
氧化物是可燃物质被氧化时的最初产物，它们是不稳
定的化合物，能够在受热、撞击、摩擦等情况下分解
而产生自由基和原子，从而又促使新的可燃物质的氧
化。 CH- 烃基; HO-羟基; -COOH羧基 ----游离基团
第一节 燃烧与爆炸的本质和条件
过氧化物理论在一定程度上解释了为何物质在气态 下有被氧化的可能性。它假定氧分子只进行单键的破 坏，这比双键的破坏要容易一些。因为破坏1mol氧的 单键只需要29.3 ~33kJ的能量。但是若考虑到，C—H键 也必须破坏，氧分子也必须加合于碳氢化合物之上而 形成过氧化物，则氧化过程还是很困难的。
最初的游离基（或称活性中心、作用中 心等）是在某种能源的作用下生成的，产生 游离基的能源可以是受热分解或光照、氧化、
还原、催化和射线照射等。
各种物质的敏感源不同
第一节 燃烧与爆炸的本质和条件
游离基由于具有比普通分子平均动能更
多的活化能，所以其活动能力非常强，在一
第18课 完全燃烧、爆炸和安全常识-九年级化学上册基础预学精品课程(沪教版)(解析版)
【暑假零起点】2022-2023学年九年化学上册预学精品课程第四章 认识化学变化第18课 完全燃烧、爆炸和安全常识【学习目标】1.了解完全燃烧与不完全燃烧的条件和产物，认识物质完全燃烧的重要意义。
2.了解一些防火和防爆的安全知识和灭火方法。
3.学会一些火灾自救和逃生的方法。
【重点】能用化学知识解释爆炸现象和原因【难点】探究方案的设计与实施一、完全燃烧和不完全燃烧（1）完全燃烧：氧气充足、燃烧较快、放热多、产物为二氧化碳和水、不污染环境。
（2）不完全燃烧：氧气不充足、燃烧较慢、放热少、产生一氧化碳、碳氢化合物等有毒气体和微小的炭黑颗粒等物质污染环境① 碳完全燃烧的符号表达式 C ＋O 2点燃→ CO 2碳不完全燃烧的符号表达式C ＋O 2点燃→ CO② 可燃物完全燃烧的条件：氧气充足③ 使可燃物完全燃烧的方法：增大氧气的浓度或增大可燃物与氧气的接触面积（3）一氧化碳的性质① 物理性质：通常情况下，一氧化碳是一种无色无味的气体，难溶于水，密度比空气略小 ② 化学性质i 可燃性: 燃烧的符号表达式 CO ＋O 2点燃→ CO 2现象：a.产生蓝色火焰 b.放出热量 C.产生能使澄清石灰水变浑浊的无色气体ii 毒性: 一氧化碳易跟血液中的血红蛋白结合，使血红蛋白丧失了输氧的功能，人体就因缺氧而死亡二、爆炸1. 定义：急速的燃烧发生在有限的空间内，短时间内聚集大量的热，使气体的体积迅速膨胀，就会引起爆炸。
可燃性气体或粉尘跟氧气（或空气）混合，由于可燃物与氧气接触的表面积很大，遇到明火就有发生爆炸的危险。
因此，加油站、面粉厂、煤矿矿井等处要严禁烟火。
爆炸极限：导致爆炸的空气中可燃性气体的体积分数范围。
由于可燃性气体与空气混合达到爆炸极限时将发生爆炸，因此，可燃性气体性质实验之前，务必检验气体纯度（常用的方法是：收集一试管该气体，用拇指堵住试管口。
将试管移近酒精灯火焰，放开拇指，观察气体燃烧情况。
如果气体安静燃烧或仅听到很小的声音，说明该气体是纯净的；如果听到尖锐的爆鸣声，说明发生了爆炸，此气体不纯）。
第一章燃烧基础知识
第一章燃烧基础知识学习要求通过本章学习，应了解燃烧的必要条件和充分条件,掌握燃烧的四种类型,熟悉气体、液体、固体燃烧的特点以及燃烧产物的概念和几种典型物质的燃烧产物。
燃烧基础知识主要包括燃烧条件、燃烧类型、燃烧方式与特点及燃烧产物等相关内容，是关于火灾机理及燃烧过程等最基础、最本质的知识。
第一节燃烧条件燃烧，是指可燃物与氧化剂作用发生的放热反应，通常伴有火焰、发光和（或）发烟现象。
燃烧过程中，燃烧区的温度较高，使其中白炽的固体粒子和某些不稳定（或受激发）的中间物质分子内电子发生能级跃迁，从而发出各种波长的光；发光的气相燃烧区就是火焰，它是燃烧过程中最明显的标志；由于燃烧不完全等原因，会使产物中产生一些小颗粒，这样就形成了烟。
燃烧可分为有焰燃烧和无焰燃烧。
通常看到的明火都是有焰燃烧；有些固体发生表面燃烧时，有发光发热的现象，但是没有火焰产生，这种燃烧方式则是无焰燃烧。
燃烧的发生和发展，必须具备三个必要条件，即可燃物、氧化剂（助燃物）和温度（引火源）。
当燃烧发生时，上述三个条件必须同时具备，如果有一个条件不具备，那么燃烧就不会发生。
如图1-1-1图1-1-1 着火三角形一、可燃物凡是能与空气中的氧或其他氧化剂起化学反应的物质，均称为可燃物，如木材、氢气、汽油、煤炭、纸张、硫等。
可燃物按其化学组成，分为无机可燃物和有机可燃物两大类。
按其所处的状态，又可分为可燃固体、可燃液体和可燃气体三大类。
二、氧化剂（助燃物）凡是与可燃物结合能导致和支持燃烧的物质，称为助燃物，如广泛存在于空气中的氧气。
普通意义上，可燃物的燃烧均指在空气中进行的燃烧。
在一定条件下，各种不同的可燃物发生燃烧，均有本身固定的最低氧含量要求，氧含量过低，即使其他必要条件已经具备，燃烧仍不会发生。
三、引火源凡是能引起物质燃烧的点燃能源，统称为引火源。
在一定条件下，各种不同可燃物发生燃烧，均有本身固定的最小点火能量要求（见本篇第三章第三节），只有达到一定能量才能引起燃烧。
燃烧与爆炸原理考试要点
燃烧与爆炸原理考试要点燃烧的种类：着火、自燃、闪燃。
着火：可燃物质受到外界火源的直接作用而开头的持续燃烧现象。
自燃：可燃物质未受外界货源直接作用，但当受热达到肯定温度或由于物质内部物理、化学或生物等反应过程所供应的热量聚积起来使其达到肯定温度而发生自行燃烧的现象。
闪燃：是液体可燃物的特征之一。
在肯定的温度下可燃气体蒸发出的饱和蒸气与空气组成的混合气，在与火焰接触时能闪出火花但随即熄灭，这种瞬间燃烧的过程即为闪燃，发生闪燃的最低液体温度叫闪点。
燃烧三要素：可燃物质，有氧或氧化剂，点火源。
化学爆炸三要素：快速性，放热性，有气体产物。
火灾分类，按可燃物及助燃物种类分：气体火灾，油品，可燃物，电器，金属，空气含氧量超过正常值时导致的火灾。
爆炸种类：气相爆炸包括：混合气体爆炸，气体分解爆炸，粉尘爆炸;凝相爆炸包括：混合危急物爆炸，爆炸性化合物爆炸，蒸气爆炸。
燃爆危急性物质种类：可燃气体或蒸气，可燃液体，可燃固体，可燃粉尘，爆炸性物质，自燃性物质，忌水性物质，混合危急性物质。
着火源种类：明火及高温表面，摩擦与撞击，电火花，静电，雷电，易燃物自行发热，机械和设备故障，绝热压缩。
气体按其燃烧和爆炸的危急性可分为：可燃性气体，助燃性气体，分解爆炸性气体及惰性气体。
理论含氧量：可燃性气体正好完全燃烧所必需的氧气量。
理论混合比：在常温常压下，可燃性气体在空气中完全燃烧时，空气中的可燃性气体浓度C0称为理论混合比。
链锁反应理论：气态分子间的作用，不是两个反应分子直接简洁作用得到最终生成物，而是由一连串的反应组成的。
该反应只要一经引发生成自由基，就会相继发生一系列基元反应。
先由自由基（活性基团）与另一分子起作用，从而产生新的自由基和产物，新的自由基又快速参加反应。
如此下去，直到反应物消耗殆尽，或通过外加因素使链中断而停止反应。
链的引发：Cl2 → 2Cl?；链的传递：2Cl? + H2 → HCl + H?， H? + Cl2 → HCl + Cl?；链的终止：H?+ Cl?→ HCl， Cl?+ Cl?→ Cl2， H?+ H?→H2任何链锁反应都由三个阶段组成，即链的引发、链的传递和链的终止。
燃烧与爆炸基本原理(共134张PPT)
炸的条件，从而引起二次爆炸。
化学反应失控—放热化学反应如硝化、磺化、氧化、氯化、聚合等失
控引起温度迅速升高、反应速度急剧加快、内压急剧上升。
1.2 爆炸的基本概念
按化学爆炸发生的场合，可分为3类
密闭空间内爆炸—介质燃烧爆炸发生在封闭空间内，如压力容器或管
燃烧的基本概念
➢氧气不足，燃料有剩余， y 。ym在in 这种条件下，只有部分C元
素被氧化为CO，无CO2生成，部分H元素被氧化为H2O，部分S 元素被氧化为SO2，剩余燃料气以气态分子形式存在，
C a H b O c S d y O 2 3 .7 7 y N 2a C O 2 b H 2 O 3 .7 7 y N 2d S O 2 (1 )C aH b O c S d 4 y
C5H12
基本燃烧速度/ m/s 0.40 0.47 0.46 0.45
0.46
气体 丙酮 丁酮 甲醇
氢
一氧化碳
分子式
C3H6O CH3COC2H5
CH3OH H2
CO
基本燃烧速度/ m/s 0.54 0.42 0.56 3.12
0.46
C6H14
0.46
二氧化碳
CS2
0.58
C2H4
0.80
苯
C6H6
燃烧的基本概念
1.1.6 理论火焰温度
火焰温度与燃烧条件有关，燃料特性、混合比、散热条件、约束 条件等都有重要影响。一般采用绝热燃烧温度来衡量燃烧特性。
如果燃烧反应所放出的热量未传到外界，而全部用来加热燃烧 产物，使其温度升高，则这种燃烧称为绝热燃烧。
在不计及离解作用的条件下，绝热燃烧时所能达到的温度最高， 这一温度称为理论燃烧火焰温度。
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本书主要内容 学习本课程的目的与意义 燃烧学的发展史 课程特点、要求及主要参考书
燃料及燃料的燃烧反应计算
介绍固体、液体和气体燃料的种类和性 能，以及各类燃料的燃烧反应计算，包括： 燃烧需要的空气量、燃烧产物的生成量、燃 烧温度计算及燃烧过程的质量检测。
燃烧的基本理论
介绍燃烧化学动力学基础，以及着火理 论、火焰传播及火焰稳定机理等。
我国一次能源消费结构及预测
80 70 60 50 40 30 20 10 0 1998 2005 2010 2015 2020 煤 石油与天然气 一次电力
§1－2 学习本课程的目的与意义
燃烧与环境保护
理想情况下 的燃烧反应：
C + O2 →CO2 1 H2 + O2 → H2O 2 S + O2 → SO2
§1－3 燃烧学的发展史
十八世纪中叶前对火的认识： 1、组成宇宙的四大元素（空气、水、火、土）之一 2、燃素学说（一种没有重量的物质在流动）
十八世纪中叶： 罗蒙诺索夫（1756）、拉瓦锡（1777）首先正确阐 明燃烧的本质：可燃物质氧化的学说。
§1－3 燃烧学的发展史
十九世纪： 热化学及热力学的发展，燃烧过程被作为热力平 衡系来研究，得出了燃烧过程中一些重要的静态特性 参数：燃烧热、绝热燃烧温度、燃烧产物平衡成份的 规律性等。 二十世纪初： 刘易斯(B.Lewis)、谢苗诺夫研究了化学反应动力 学机理，提出化学反应动力学是影响燃烧速率的重要 因素，并发现燃烧反应具有链锁反应的特点，从而奠 定了燃烧理论的基础。
§1－4 书
要求
课程特点、要求及参考
熟悉常用燃料的基本性质 掌握燃烧过程的基本理论与规律 掌握各种燃料的燃烧方法与特点
二十世纪七十年代： 斯波尔丁(Spalding)系统地把计算流体力学的方法用 于有燃烧现象的边界层流动、回流流动及旋流流动，建 立了燃烧问题的数值计算方法，并逐渐形成了计算燃烧 学。
燃烧测试方面： 激光技术、红外热像技术、高速摄影技术
§1－4 书
特点
课程特点、要求及参考
工程性强 涉及面广 内容丰富
§1－1 本书的主要内容
燃料的燃烧过程、燃烧方法及燃烧装置
介绍气体燃料、液体燃料及固体燃料的 燃烧过程与燃烧规律，介绍工程上实际采用 的燃烧方法及一些典型的燃烧装置。
燃烧过程引起的污染与防治
介绍燃烧产生的各种污染物及控制和减 少这些污染物对大气污染的基本方法与途径。
§1－2 学习本课程的目的与意义
§1－3 燃烧学的发展史
二十世纪三十~五十年代： 研究发现限制和控制燃烧过程不仅有化学动力学因 素，还有传热、传质及流动的影响，是相互影响、综合 作用的结果。
二十世纪初五十年代后： 冯卡门(Von Karman)、钱学森建立了化学流体力学， 首先提出用连续介质力学方法研究燃烧基本现象。
§1－3 燃烧学的发展史
实际情况下，燃烧产物还有粉尘、CO、未燃CmHn、NOx
§1－2 学习本课程的目的与意义
燃烧与环境保护
燃烧产物 粉尘 CO、CmHn Nox、SO2 CO2 危害 漂浮于大气中，对植物生长、 人的呼吸系统有危害 有毒、致癌 酸雨、光烟雾 温室效应
§1－2 学习本课程的目的与意义
目的
高效、高强度燃烧 清洁燃烧 提高武器能源的威力和应用
能源开发与燃烧
能能
常常能能
新能源
最新能源
煤、油、气 水水
太太能、风能 地地能、核能
节能
世界各国及中国一次能源消费总量及构成%（1996年）
能源消费总量 (Mt) 中国 美国 俄罗斯 日 本 印度 英国 韩国 南非 澳大利亚 波兰 世界总计 1331 3034.3 864.9 716.9 352.4 328.7 235.3 157.1 150.5 141.1 11971.6 油 18.2 39.1 21.1 53.8 31.9 36.4 61.6 19.5 36.7 17.1 39.6 气 1.7 26.7 52.4 11.9 7.9 33.6 7.4 0 17.7 9.6 23.5 其中(%) 煤 78.2 24.2 19.7 17.6 56.9 19.5 19.2 77.2 44.2 72.9 26.9 核电 0.1 8.6 4.6 15.3 0.9 10.7 11.6 3 0 0 7.4 水电 1.8 1.4 2.2 1.4 2.4 0.1 0.2 0.3 1.4 0.3 2.6