第 1 章 燃烧的化学基础
【2017年整理】燃烧学复习重点
第一章燃烧化学反应动力学基础1、什么叫燃烧？2、浓度和化学反应速度正确的表达方法？化学反应速度如何计量？3、什么是单相反应、多相反应、简单反应、复杂反应、总包反应？4、质量作用定律的适用范围？如何从微观的分子运动论的观点来理解质量作用定律？试用质量作用定律讨论物质浓度对反应速度的影响。
5、什么是反应级数？反应级数与反应物浓度（半衰期）之间的关系如何？6、常用的固体、液体和气体燃料的反应级数值的范围是多少？7、试用反应级数的概念，讨论燃尽时间与压力之间的关系。
8、惰性组分如何影响化学反应速率？9、Arrhenius定律的内容是什么？适用范围？如何从微观的分子运动论的观点来理解Arrhenius定律？10、什么是活化能？什么是活化分子？它们在燃烧过程中的作用？11、图解吸热反应和放热反应的活化能与反应放热（吸热）之间的关系。
12、什么叫链式反应？它是怎样分类的？链反应一般可以分为几个阶段？13、描述氢原子燃烧的链式反应过程。
14、试用活化中心繁殖速率和销毁速率的数学模型，结合编程技术，绘制氢原子浓度随时间变化的图线，解释氢燃烧的几种反应的情况。
并讨论：分支链反应为什么能极大地增加化学反应的速度？15、烃类燃烧的基本过程是什么，什么情况下会发生析碳反应？如何进行解释？什么样的烃类燃烧时更容易发生析碳反应？如何防止烃类燃烧析碳？16、图解催化剂对化学反应的作用。
17、什么叫化学平衡？平衡常数的计算方法？吕·查德里反抗规则的内容是什么？18、什么是燃料的低位发热量和高位发热量？19、试用本章的知识解释，从燃烧学的角度来看，涡轮增压装置对汽车发动机的作用是什么？20、过量空气系数（a）与当量比（b）的概念？21、燃烧过程中，有几种NOx的生成机理？第二章燃烧空气动力学基础——混合与传质1．为什么说混合与传质对燃烧过程很重要？2．什么是传质？传质的两种基本形式是什么？3．什么是“三传”？分子传输定律是怎样表述的？它们的表达式如何？（牛顿粘性定律、傅立叶导热定律、费克扩散定律）4．湍流中，决定“三传”的因素是什么？湍流中，动量交换过程和热量、质量交换的强烈程度如何？怎么用无量纲准则数的数值来说明这一点？5．试推导一个静止圆球在无限大空间之中，没有相对运动的情况下，和周围气体换热的Nu数，以及和周围气体进行传质的Nu zl数。
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
一级消防工程师 消防安全技术实务 新教材精讲 第一篇 (2)燃烧基础知识
3/6
（二）液体燃烧 1.闪燃；2.沸溢；3.喷溅。 （三）固体燃烧 1.蒸发燃烧；2.表面燃烧；3.分解燃烧； 4.熏烟燃烧（阴燃）； 5.动力燃烧（爆炸）
扩 可燃性气体和蒸气分子与气体氧化剂互相扩散，边混合边燃烧。燃烧比较稳定，
散 燃 火焰温度相对较低，扩散火焰不运动，可燃气体与气体氧化剂的混合在可燃气 气 烧 体喷口进行，燃烧过程不发生回火现象（火焰缩人火孔内部的现象）。 体
闪 燃
液 体沸 燃溢 烧
喷 溅
易燃或可燃液体（包括可熔化的少量固体）挥发的蒸气分子与空气混合达到一定 浓度，遇引火源发生一闪即灭的现象。闪点是指易燃或可燃液体表面上发生闪燃 的最低温度。 体积膨胀向外溢出，液面猛烈沸腾，“跑锅”一样。 沸溢形成必须具备三个条件： ①原油具有形成热波的特性，即沸程宽，密度相差较大。 ②原油中含有乳化水，水遇热波变成蒸气。 ③原油黏度较大，使水蒸气不容易从下向上穿过油层。 蒸汽体积迅速膨胀，以至把水垫上面的液体层抛向空中，向罐外喷射。一般情况 下，发生沸溢要比发生喷溅的时间早得多。发生沸溢的时间与原油的种类、水分 含量有关。喷溅发生的时间与油层厚度、热波移动速度以及油的燃烧线速度有关。
硫、磷、钾、钠、蜡烛、松香、沥青等可燃固体，在受到火源加热时，先
蒸发燃烧 熔融蒸发，随后蒸气与氧气发生燃烧反应。樟脑、萘等易升华物质其燃烧
现象也可看作是一种蒸发燃烧。
表面燃烧 可燃固体（如木炭、焦炭、铁、铜等）的燃烧反应是在其表面由氧和物质
固
直接作用而发生的。是一种无火焰燃烧，又称为异相燃烧。
体
木材、煤、合成塑料、钙塑材料等，在受到火源加热时，先发生热分解，
第一篇 消防基础知识
真题分布情况（1 分，0.83%）
燃烧学讲义第一章
第1章燃烧化学基础燃烧的本质和条件1.1.1 燃烧的本质所谓燃烧，就是指可燃物与氧化剂作用发生的放热反应，通常伴有火焰、发光和发烟的现象。
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；发光的气相燃烧区就是火焰，它的存在是燃烧过程中最明显的标志；由于燃烧不完全等原因，会使产物中混有一些微小颗粒，这样就形成了烟。
从本质上说，燃烧是一种氧化还原反应，但其放热、发光、发烟、伴有火焰等基本特征表明它不同于一般的氧化还原反应。
如果燃烧反应速度极快，则因高温条件下产生的气体和周围气体共同膨胀作用，使反应能量直接转变为机械功，在压力释放的同时产生强光、热和声响，这就是所谓的爆炸。
它与燃烧没有本质差别，而是燃烧的常见表现形式。
现在，人们发现很多燃烧反应不是直接进行的，而是通过游离基团和原子这些中间产物在瞬间进行的循环链式反应。
这里，游离基的链锁反应是燃烧反应的实质，光和热是燃烧过程中的物理现象。
1.1.2 燃烧的条件及其在消防中的应用1.1.2.1 燃烧的条件燃烧现象十分普遍，但其发生必须具备一定的条件。
作为一种特殊的氧化还原反应，燃烧反应必须有氧化剂和还原剂参加，此外还要有引发燃烧的能源。
1．可燃物（还原剂）不论是气体、液体还是固体，也不论是金属还是非金属、无机物还是有机物，凡是能与空气中的氧或其它氧化剂起燃烧反应的物质，均称为可燃物，如氢气、乙炔、酒精、汽油、木材、纸张等。
2．助燃物（氧化剂）凡是与可燃物结合能导致和支持燃烧的物质，都叫做助燃物，如空气、氧气、氯气、氯酸钾、过氧化钠等。
空气是最常见的助燃物，以后如无特别说明，可燃物的燃烧都是指在空气中进行的。
3．点火源凡是能引起物质燃烧的点燃能源，统称为点火源，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。
上述三个条件通常被称为燃烧三要素。
但是即使具备了三要素并且相互结合、相互作用，燃烧也不一定发生。
物质燃烧基础知识
2）液态可燃物火焰。
内焰
二次空气
2006年6月24日下午1 时30分，兰州西固区 寺儿沟村一私营液化 气置换点，由于接触 二次空气 明火发生液化气罐爆 炸事故 引发火灾。
一次空气 煤气
（二）助燃物（氧化剂）： 能帮助支持可燃物燃 烧的物质，即能与可燃物发生反应的物质称为助 燃物（氧化剂）。如空气、氧气或其他氧化剂。
（三）着火源：着火源是指供给可燃物与氧或助 燃物发生燃烧反应的能量，常见的是热能。其他 还有化学能、电能、机械能和核能等转变成的热 能。根据着火源的能量来源不同，着火源可分为：
可燃物 物理状态 气态
氢 一氧化碳 甲 烷 乙 烯 乙 炔 丙 烷 丁 烷 其 他
液态
酒 精 汽 油 苯 乙 醚 香蕉水 丙 酮 油 漆 松节油
固态
木 材 纸 棉 花 麻 糖 塑 料 谷 物 其 他
表1-1-1
可燃物
物理状态
气态
液态
固态
氢 一氧化碳 甲 烷 乙 烯 乙 炔 丙 烷 丁 烷 其 他
酒 汽 苯
第一章 燃
第一节 燃烧的本质与条件
一、燃烧的本质
烧
中国石油
(一) 燃烧：俗称着火，系指可燃物与氧或氧化剂作 用发生的放热反应，通常伴有火苗和（或）发烟的 现象。是一种放热发光的化学反应。燃烧过程中的 化学反应十分复杂，有化合反应，有分解反应。复 杂物质的燃烧先是受热分解，然后发生氧化反应。
常见的燃烧反应有：
窒息法灭火法：就是隔绝空气，阻止空气流入 燃烧区或用不燃物质冲淡空气，使燃烧物得不到 足够的氧气而熄灭；
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。
九年级上化学燃烧及其利用知识点
九年级上化学燃烧及其利用知识点
九年级上化学中，燃烧及其利用是一个重要的知识点。
以下是涵盖了燃烧及其利用的
一些主要知识点：
1. 燃烧的定义和特征：燃烧是指物质与氧气发生化学反应，产生能量、产物和火焰的
过程。
燃烧通常伴随着火焰、光、热和气体等现象。
2. 燃烧的必备条件：燃烧必须具备三个条件，即可燃物质、氧气和足够高的温度。
这
些条件统称为“燃烧三要素”。
3. 燃烧反应的类型：根据可燃物质的状态及产生的产物，燃烧反应可分为氧化性燃烧、还原性燃烧和完全燃烧等。
4. 燃烧产物及其特征：燃烧反应产生的主要产物包括二氧化碳、水蒸气和其他氧化物等。
燃烧产物通常具有较高的能量，是燃烧过程所释放的能量。
5. 燃烧的利用：燃烧能够产生大量的热能，被广泛应用在生活和工业中。
如利用燃烧
产生的热能来加热、煮食、发电等。
同时，燃烧还可以用作化学反应的驱动力，如用
燃料燃烧来驱动燃料电池。
6. 燃烧的环境问题：燃烧会产生废气、废水和固体废弃物等，其中包括二氧化碳、二
氧化硫等有害物质。
这些有害物质会直接或间接地对环境造成污染和破坏。
以上是九年级上化学燃烧及其利用的一些主要知识点，希望对你有所帮助。
燃烧热力学基础资料
1.3
燃烧热的测量和计算
定容量热计：燃烧热不做功，所以所吸收的 热 量等于使内能增加了 ； 定压量热计：燃烧热做功，所吸收的热量等 于焓增大了 h 。
一.燃烧热的直接测量 (两种方法）
二. 烧热的间接计算法 (化学两个定律）
拉瓦锡-拉普拉斯 ( Laplace ) 定律
盖斯 ( Hess ) 定律
0 h298
2
=-282.84kJ／mol
√ × ×
N2 (g) + 3 H2 (g) → 2 NH3 (g)
0 h298
=82.04 kJ／mol
生成热一定是由稳定单质化合反应生成1mol物 质的热量。
3. 反应热、生成热、燃烧热三者的区别？
生成热和燃烧热均是反应热的特殊情况；
当反应物是稳定单质，生产物是一摩尔的 化合物时的反应热就等于其生成热；
始状态和终了状态有关，而与变化的途径无关。
暗示了热化学方程能够用代数方法作加减。 例：
碳和氧化合成一氧化碳的生成热
（产物中混有CO2，不能直 接用实验测定）
苯的生成热
（很难测定）
1.4
燃气的离解（dissociation）
概念
一、 化学平衡（chemical equilibrium）
化学平衡： 对一定温定压系统，若所有组分的浓度变 化率均趋于零，则称系统达到了化学平衡，是一种动 态平衡。
sP jR
0 0 0 0 H R h M h M h 298 C 298 s fS j fj
1 (393.51) 2 (285.85) 7.52 0 1 (74.85) 2 0 7.52 0
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H 2 0.5O2 0.5 3.76N 2 H 2 O 0.5 3.76N 2
α≥1
B Vyq Vyq (0.5VCO 0.5VH2 )
式中Vyq为α≥1 时完全燃烧的产物体积 不完全燃烧烟气量比完全燃烧烟气量的体积增加了
在α<1时，分为有两种情形 （O2全部消耗掉 和存在自由氧 ）
C H S O V0,O2 ( ) 22.4 10 2 12 4 32 32
(
43 7 41 ) 22.4 102 0.91 （m3） 12 4 32
燃烧5kg此木材所需理论空气体积为
V0,air
V0,O2 0.21
5 ＝
0.91 3 5 ＝ 21.67（m ） 0.21
原因：燃料与空气的混合不均匀
1.3 燃烧产物及其计算
基本概念
1.3.1 完全燃烧时烟气量的计算
Vyq VCO2 VSO2 VN2 VO2 VH2O
当α＝1时
V0, yq VCO2 VSO2 V0,N2 V0,H2O
一、固体和液体燃料的燃烧烟气量的计算 （m3/kg）
燃烧的充分条件
燃烧条件的应用
防火方法
防火最根本的原理是防止燃烧条件的形成。
根据着火三角形，可以提出以下防火方法：
1．控制可燃物
用难燃或不燃材料代替易燃材料； 对工厂易产生可燃气体的地方，可采取通风； 在森林中采用防火隔离林等
2．隔绝空气
涉及易燃易爆物质的生产过程，应在密闭设备中进行； 对有异常危险的，要充入惰性介质保护； 隔绝空气储存某些物质等。
Cp
T2
T1
C p dT
T2 T1
Q p n C p T2 T1
' Q p V C p T2 T1
1.4.2燃烧热
标准生成热
（1）O2全部消耗掉（燃料与空气的混合均匀）
B Vyq Vyq 1.88VCO 1.88VH2 9.52VCH 4
式中Vyq为α=1时完全燃烧的产物体积 烟气生成量有所减少，不完全燃烧程度越严重，烟气量减少越厉害
（2）存在自由氧（氧气供应不足，且燃料与空气混合不好而造成的不完全燃烧）
(1 A%) 1.293 V0,air V0, P
(kg / m3 )
2. 气体可燃物燃烧产物密度的计算
其密度可参照上述两种方法来计算，采用第一种方法时，计算公 示与上式（1）一致。 采用第二种方法求解时，其公式为：
2H 2 28CO 34H 2 S 44CO2 18H 2O 32O2 28N 2 (12n m)Cn H m 22.4 100 V0, P
V 1.88V
1.88V
9.52V
4.76V
剩余氧气量大时，烟气量增加；剩余氧气量很小时，烟气量减少
1.3.3 燃烧产物的密度 1. 固体、液体可燃物燃烧产物密度的计算
（1）根据燃烧产物中各组分的组成百分数计算
单位体积燃烧产物中各组分的质量在标准状态下分别为：
因此，完全燃烧1m3这种煤气所需理论空气体积为
V0,air
1 3 m 1 4.76 CO H 2 H 2 S (n )C n H m O2 102 0.21 2 2 4 2
1 1 4.76 6.8 57 56.1 102 4.188m 3 2 2
1.293 V0,air V0, P
(kg / m3 )
1.4 燃烧热的计算
1.4.1 热容
分为恒压热容、恒容热容
Q p n C p dT
T2 T1
QV n C度的函数 平均热容
C p a bT c 'T 2
分的质量百分数 C%+H%+O%+N%+S%+A%+W%=100% 其中： C、H、S是可燃成分 N是不可燃成分 O是助燃成分
可燃元素燃烧的化学方程
C O2 CO2
H 1 1 O2 H 2 O 4 2
S O2 SO2
1kg可燃物燃烧所需氧气和空气的体积 （m3/kg）
燃烧的必要条件
可燃物
可燃固体
助燃物
氧化剂：如氧气，氯气，浓硫酸，过氧化钠 特例：炸药（氧平衡）
点火源
引燃物质燃烧的点燃能源
种类有：
火焰：直接点燃，热辐射 高温物体：如电熨斗、火星 电火花：电气火花，静电火花 机械能：撞击、摩擦、气体压缩 光能 化学能
主讲教师：李庆钊
1
第一章 燃烧的化学基础
本章主要内容
1.1 燃烧的本质和条件 1.2 燃烧所需空气量的计算 1.3 燃烧产物及其计算 1.4 燃烧热与燃烧（火焰）温度
3
1.1 燃烧的本质和条件
燃烧的本质
所谓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、发光或发烟的现象。
3．消除点火源
在易产生可燃性气体场所，应采用防爆电器；
禁止一切火种等。
灭火方法
灭火的根本原理是破坏已形成的燃烧条件 根据着火三角形，可以提出以下灭火方法 1．隔离法
将尚未燃烧的可燃物移走 断绝可燃物来源 用不燃或难燃物捂住燃烧物质表面； 用水蒸气或惰性气体灌注着火的容器；
V V yq 1.88VCO 1.88VH 2 9.52VCH4 4.76VO2
B yq
CO O 2 4 V yq yq1.88VCO 1.88VH 2 H 9.52VCHCH 4.76VO2 2 4
B V yq V yq 1.88VCO 1.88VH 2 9.52VCH4 4.76VO2
空气含有近21％（23.2％重量）的氧气 氧气/空气 = 1/4.76 理论空气量定义：
氧气/氮气 = 1/3.76
是指单位量的燃料完全燃烧所需要的最少的空气量，通常也称为理论空气需
要量。
1.2.1.1固体和液体可燃物的理论空气需要量
煤、木材、石油等 工业分析：
C、H、O、N、S、A和W分别表示可燃物中碳、氢、氧、氮、硫、灰分和水
V0,CO2 22 .4 C 12 100
V0, SO2 22.4 S 32 100
V0,N2
22.4 N 0.79V0,air 28 100
V0, H 2O 22.4
1 W H 1 22.4 18 100 2 100
湿烟气 和 干烟气 当α>1时
1.2.2 燃烧实际空气量和过量空气系数
实际空气需要量通常大于与理论空气需要量
V ,air V0,air
α——过量空气系数
α＝1时，燃料与空气量比称为化学当（计）量比 α<1 时，实际供给的空气量少于理论空气量。燃烧不完全 α>1时，实际空气量多于理论空气量，才能保证完全燃烧 气态可燃物α＝1.02 － 1.2； 液态可燃物α＝1.1 － 1.3； 固态可燃物α＝1.3 － 1.7，。
44YCO2 64YSO2 18YH 2O 28YN2 32YO2 22.4 100
(kg / m3 ) _____(1)
（2）通过反应物的质量计算 根据质量守恒定律，反应前后的总质量等于反应后的总质量，因 此由反应物的总质量除以燃烧后产物的总体积即可得燃烧后产物 的密度（注意扣除灰分，灰分不参与燃烧）。
m V0, H 2O H 2 H 2 O H 2 S C n H m 102 2
V0,so2 H 2 S 102
V0, N2 N 2 102 0.79V0,air
当α>1时，则与固体和液体燃料的计算一样
1.3.2不完全燃烧时烟气量的计算
44 YCO2 CO2 : (kg ) 22.4 100
64 YSO2 SO2 : (kg ) 22.4 100
18 YH 2O H 2O : (kg ) 22.4 100
因此燃烧产物的密度为：
28 YN2 N2 : (kg ) 22.4 100
32 YO2 O2 : (kg ) 22.4 100
若α < 1, 必然导致不完全燃烧 若α≥1，也会出现不完全燃烧（原因：燃料与空气混合不好）
不完全燃烧烟气成分： CO、H2、CH4、O2、CO2、N2、H2O
CO 0.5O2 0.5 3.76N 2 CO2 0.5 3.76N 2
CH 4 2O2 2 3.76N 2 CO2 2H 2O 2 3.76N 2
m m )O2 nCO 2 H 2 O 4 2
每1m3可燃物完全燃烧时需要的氧气体积 （m3/m3 ）
1 3 m 1 V0,O2 CO H 2 H 2 S (n )C n H m O2 102 2 2 4 2
V0,air V0,O2 1 3 m 1 4.76 CO H 2 H 2 S (n )C n H m O2 102 0.21 2 2 4 2