燃烧化学基础ppt课件
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第二章燃烧基础知识
近代链锁反应理论认为：燃烧是一种自由 基的链锁反应，其反应机理大致可分为链引发、 链传递、链终止三个阶段。有焰燃烧都存在着 链式反应。
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
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
7-1 燃烧和灭火 课件(共41张PPT)
燃烧和燃烧条件
④ 实验设计 a. 在500 mL 的烧杯中放一金属圆柱体，注入 400 mL 热水，在 圆柱体上放一小块白磷。 b. 在烧杯上盖一薄铜片，铜片的一端放一小堆红磷，另一端放一 小块用滤纸吸干水后的白磷。 c. 铜片上的白磷燃烧后，用一内壁沾有水的小烧杯罩在白磷上方。 d. 取下铜片后，用一支空试管向下罩住水中的金属圆柱体（白 磷）。
结论
当心火灾--易燃物质
当心爆炸--爆炸性物质
当心火灾--氧化物
禁止烟火
禁止带火种
禁止燃放鞭炮
禁止放易燃物
禁止吸烟
学习目标
燃烧和燃烧条件 灭火的原理和方法 易燃易爆的安全知识
燃烧和燃烧条件
1. 燃烧 燃烧是指可燃物发生的发光、发热的剧烈的化学反应，燃烧现象 是发光、发热并且有新物质生成，是化学反应，但发光发热未必 都是燃烧，如灯泡通电发光、发热，并没有新物质生成，是物理 变化。 2. 着火点 着火点是指可燃物达到燃烧所需要的最低温度。 着火点是物质本身的一种固有属性，一般情况下不会随意改变。
燃烧和燃烧条件
⑤ 实验现象 铜片上的白磷燃烧，发出黄光，放出热量，产生大量白烟。红磷 不燃烧，水中白磷也不燃烧。用空试管罩住水中的金属圆柱体 （白磷）后，水中的白磷燃烧。 ⑥ 实验结论 燃烧需同时满足三个条件：可燃物；氧气（或空气）；达到燃烧 所需的最低温度。
燃烧和燃烧条件
例题1： 化学是一门以实验为基础的科学。利用实验器材（规格和数 量不限）能规范完成相应实验的是（ B ）
实验
如图所示，剪去空金属罐和小塑料瓶的上部，并在金属罐和小 塑料瓶的底侧各打一个比胶皮管外径略小的小孔。连接好装置， 在小塑料瓶中放入干燥的面粉，点燃蜡烛，用塑料盖盖住罐， 从胶皮管一端快速鼓入大量的空气，使面粉充满罐，观察现象 并分析原因。
《燃烧基础知识》课件
燃烧的形式
1 明火燃烧
2 非明火燃烧
明亮的明火是可见光的一种，通常是可燃物表面 的氧化反应导致的。
非明火燃烧指没有明亮火焰的燃烧形式，如炭化、 熔化、蒸发。
3 烟气燃烧
4 火焰燃烧
燃烧过程中，可燃物产生的烟气是火焰中最重要 的组成部分之一。
火焰是燃烧过程中由可燃物和氧气生成的可见光 和热能。
燃烧的类型
化学燃烧
化学燃烧是指物质与氧气发生氧 化还原反应，形成新的物质和能 量。
物理燃烧
物理燃烧是指通过物理方式使物 质发生氧化分解反应，释放出能 量。
生物燃烧
生物燃烧是指生物体内的有机物 被氧化，释放出能量和二氧化碳。
燃烧的过程
1
燃烧的三要素
燃烧的三要素是可燃物、氧气和足够的温度，没有其中一项燃烧无法进行。
燃烧的安全问题
燃烧的危险性
燃烧过程中可能产生高温、燃 烧物飞溅、热辐射等危险因素。
燃烧的防范措施
正确使用和储存易燃物品，加 强火灾预防和探讨 如何预防和应对火灾事件。
2
燃烧的反应物
燃烧反应物是可燃物和氧气，可燃物氧化产生新的物质和能量。
3
燃烧的副产物
燃烧过程中会产生副产物，如二氧化碳、水蒸气和烟气等。
燃烧的应用
燃烧的热力学应用
燃烧的环保用
燃烧过程中释放的热能被用于发电、 发展清洁能源和减少排放是燃烧的
加热、工业生产等方面。
环保应用的重要方向。
燃烧的交通应用
燃油车和混合动力车中的燃烧过程 提供了动力能源，但也产生了尾气 污染。
《燃烧基础知识》PPT课 件
燃烧是一种化学反应，是物质在氧气存在下发生的剧烈氧化反应，常见于人 类生活和工业生产中。
消防燃烧学课件
爆炸升压速度：
爆炸威力指数=最大爆炸压力×平均升压速度。 爆炸总能量：
可燃气体的燃烧
爆炸极限
一、基本概念
1、爆炸下限：可燃气与空气组成的混合气体遇火源能发生爆炸 的最低浓度。 2、爆炸上限：可燃气与空气组成的混合气体遇火源能发生爆炸 的最高浓度。
二、实用意义
（一）评定气体和液体蒸气的火灾危险性大小。 （二）评定气体生产、储存的火险类别。 （三）确定安全生产操作规程。
着火与灭火的基本理论
三、着火条件
1、着火条件 如果在一定的初始条件下，系统将不可能在整个时间 区段保持低温水平的缓慢反应态，而将出现一个剧烈的加 速的过渡过程，使系统在某个瞬间达到高温反应态，这个 初始条件便称为着火条件。 2、正确理解着火条件 ① 达到着火条件，只是具备着火的可能。 ② 着火条件指的是系统初始应具备的条件。 ③ 着火条件是多种因素的总和。
（二）阻火器：阻火器是阻止火焰传播的火焰阻断装置。 金属网阻火器：在器内用若干层有一定 孔径的金属网，把空间分隔成许多小孔隙。 砾石阻火器：器内是用沙粒、卵石、玻璃 球、铁屑等作为充填料，将器内空间分隔 成许多小孔隙。 波纹金属片阻火器：通常由交迭放置的 波纹金属片组成的有三角形孔隙的方形 阻火器和将一条波纹带与一条扁平带绕 在一个芯子上组成的圆形阻火器。
2、爆轰区的特点：
（1）燃烧后气体压力要增加； （2）燃烧后气体密度要增加； （3）燃烧波以超音速传播。
可燃气体的燃烧
层流预混气中正常火焰传播速度
火焰传播机理
1、热理论
火焰能在混气中传播是由于火焰中加速的结果。
2、扩散理论
火焰能在新鲜混气中传播是由于火焰中的自由基向新鲜冷混
着火与灭火的基本理论
谢苗诺夫自燃理论
《消防燃烧学》PPT课件
的性质分类、按燃烧方式分类
按燃烧物的性质分类
根据燃烧物的性质，可以将燃烧分为固体燃烧、液体燃烧和气体燃烧。固体燃烧又可以分 为表面燃烧、熏烟燃烧和炽热燃烧；液体燃烧可以分为闪燃和沸溢；气体燃烧可以分为扩 散燃烧和预混燃烧。
按燃烧方式分类
根据燃烧方式的不同，可以将燃烧分为扩散燃烧、预混燃烧和动力燃烧。扩散燃烧是指可 燃物与助燃物在混合过程中进行燃烧；预混燃烧是指可燃物与助燃物预先混合，然后进行 燃烧；动力燃烧是指可燃物在高速气流中进行的燃烧。
火灾扑救的基本原则与方法
冷却灭火法
窒息灭火法
隔离灭火法
抑制灭火法
通过降低可燃物的温度 来达到灭火的目的。
通过隔绝空气或稀释可 燃物来达到灭火的目的。
通过将可燃物与火源隔 离来达到灭火的目的。
通过抑制可燃物的化学 反应来达到灭火的目的。
应急救援的组织与实施
应急救援的组织 成立应急救援指挥部，负责统一指挥和协调应急救援工作。
火灾的起因与分类
火灾的起因
可燃物、助燃物（如氧气）和点火源 （如火柴、打火机）是火灾发生的必 要条件。
火灾的分类
根据燃烧物的不同，火灾可分为A、B 、C、D、E五类，分别为固体物质火 灾、液体或可熔化固体物质火灾、气 体火灾、金属火灾和带电火灾。
火灾预防的基本原则与方法
01
02
03
消除可燃物
减少室内可燃物的存放， 避免将可燃易燃物品置于 靠近火源的位置。
燃烧是一种放热、发光 的化学反应，通常伴随 着火焰的产生。
燃烧反应需要可燃物、 助燃物（通常是氧气） 和足够的高温，三者缺 一不可。
燃烧反应通常涉及一系 列复杂的化学反应，这 些反应会产生大量的热 量和光。
按燃烧物的性质分类
根据燃烧物的性质，可以将燃烧分为固体燃烧、液体燃烧和气体燃烧。固体燃烧又可以分 为表面燃烧、熏烟燃烧和炽热燃烧；液体燃烧可以分为闪燃和沸溢；气体燃烧可以分为扩 散燃烧和预混燃烧。
按燃烧方式分类
根据燃烧方式的不同，可以将燃烧分为扩散燃烧、预混燃烧和动力燃烧。扩散燃烧是指可 燃物与助燃物在混合过程中进行燃烧；预混燃烧是指可燃物与助燃物预先混合，然后进行 燃烧；动力燃烧是指可燃物在高速气流中进行的燃烧。
火灾扑救的基本原则与方法
冷却灭火法
窒息灭火法
隔离灭火法
抑制灭火法
通过降低可燃物的温度 来达到灭火的目的。
通过隔绝空气或稀释可 燃物来达到灭火的目的。
通过将可燃物与火源隔 离来达到灭火的目的。
通过抑制可燃物的化学 反应来达到灭火的目的。
应急救援的组织与实施
应急救援的组织 成立应急救援指挥部，负责统一指挥和协调应急救援工作。
火灾的起因与分类
火灾的起因
可燃物、助燃物（如氧气）和点火源 （如火柴、打火机）是火灾发生的必 要条件。
火灾的分类
根据燃烧物的不同，火灾可分为A、B 、C、D、E五类，分别为固体物质火 灾、液体或可熔化固体物质火灾、气 体火灾、金属火灾和带电火灾。
火灾预防的基本原则与方法
01
02
03
消除可燃物
减少室内可燃物的存放， 避免将可燃易燃物品置于 靠近火源的位置。
燃烧是一种放热、发光 的化学反应，通常伴随 着火焰的产生。
燃烧反应需要可燃物、 助燃物（通常是氧气） 和足够的高温，三者缺 一不可。
燃烧反应通常涉及一系 列复杂的化学反应，这 些反应会产生大量的热 量和光。
燃烧反应平衡化学平衡理论基础PPT课件
1.标准吉布斯函数
2. 非标准状态(p,T)下千摩尔物质吉布斯函数为
3. 反应度的概念及其与反应摩尔数的关系 反应方程式（化学当量比例方程）：
设反应过程的某状态下，各物质的摩尔数分别为：
N A、N B、NC、N D
根据反应过程反应度的定义有：
对于定温条件下，有计算公式（针对1kmol的物质<气体>而言）： 对于定温、定总压的理想气体混合物，或反应过程某状态下的混合物，其 吉布斯函数可表示为：
一、第二定律的应用
化学平衡的概念来自热力学第二定律。 考察一个定容绝热的反应器，在反应器中一定量的反应物反应形成产物。 随着反应的进行，温度与压力上升，直到达到最终的平衡。这一最终的状 态不仅是由第一定律所决定，同时也需要服从第二定律。
考虑下面的定容、绝热燃烧反应：
此反应过程： 一定的反应率，会有相应的绝热燃烧温度以及产物的总熵，即： 其中对于每个组分(单组分)，其熵的计算公式：
在所选条件下（常U，V和m的孤立系统，即没有热和功的相互作用），第二定 律要求：
系统的组成都会自发地向最大熵的一点变化，因为dS是正的。
一旦达到最大熵，组成不会进一步变化，因为这种变化会导致系统的熵 变小，不能与第二定律相违背。
dS 0 平衡条件：
U ,V ,m
★上述系统 →(热一律、热二律与状态方程) →确定：平衡温度、压力、组成。
基于热二律的燃烧（化学）反应平衡
在高温燃烧过程中，燃烧产物不是简单的理想混合物，也就不能用确定 化学当量的原子平衡法来求得。更准确地说，主要成分会离解产生许多次 要成分。在某些条件下，有些通常被认为的次要成分会呈现出相当大的量。 例如，碳氢化合物在空气中燃烧的理想燃烧产物是CO2，H2O，O2和N2， 这些组分的离解和离解产物的进一步反应会产生下列的组分：H2，OH， CO，H，O，N，NO及其他的可能组分。 化学反应方程式表示的是反应物与生成物之间原子数的守恒关系，并未 给出过程进行的方向、条件与深度。
《燃烧基础知识 》课件
燃烧原理
燃料和氧气在一定的温度下发生 化学反应，生成新的化合物并产 生能量。
燃料的种类
化石燃料
煤、石油和天然气是主要的化石燃料，它们广泛用于工业、交通和生活中。
生物质燃料
纤维素、木材和废弃物等属于生物质燃料，是可再生的燃料资源。
可再生能源
太阳能、水力能、风力能、地热能、生物质能等都是可再生能源，不会造成环境和资源的破 坏。
《燃烧基础知识 》PPT课件
燃烧是人类最重要的能源来源之一。本课程通过介绍燃烧的基本原理、过程、 应用及环保、安全等方面，使烧定义
燃烧是一种化学反应，通常是指 物质在氧气存在下放出能量，释 放出热和光的过程。
燃料
燃烧的物质称为燃料，可分为化 石燃料、生物质燃料及可再生能 源燃料。
燃气轮机
燃气轮机是一种以燃气为燃料 的发电机，具有高效率、低排 放的优点。
发电机组
燃料通过发电机组转化为电能， 成为人们生产生活不可缺少的 能源。
环保问题
1 燃烧的灰渣
燃烧产生的灰渣是固体废 弃物，可通过处理变成新 的可利用资源。
2 烟雾和废气处理
烟雾和废气中含有大量的 有害物质，需要经过处理 后才能排放。
燃烧的过程
1
燃烧三要素
燃料、氧气和引火源是燃烧必备的三个
燃烧反应的类型
2
要素。
燃烧反应可分为燃烧、氧化和还原反应
三种类型。
3
燃烧的热力学参数
温度、压力、焓、熵和自由能等都是燃 烧反应中重要的热力学参数。
燃烧的应用
火焰和燃气
火焰是燃烧反应的结果之一， 燃气是人们生活中最重要的燃 料之一。
内燃机
内燃机是现代交通工具的基本 动力装置，是燃烧技术的代表。
《燃烧爆炸化学基础》PPT课件
特点
➢工程性强 ➢涉及面广 ➢内容丰富
§1－4 课程特点、要求及参考 书
要求
➢ 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
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。
§1－3 燃烧学的发展史
二十ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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
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
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。
§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。
燃烧与环境保护
燃烧产物
危害
粉尘 CO、CmHn
漂浮于大气中，对植物生长、 人的呼吸系统有危害
有毒、致癌
Nox、SO2 酸雨、光烟雾
➢工程性强 ➢涉及面广 ➢内容丰富
§1－4 课程特点、要求及参考 书
要求
➢ 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
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。
§1－3 燃烧学的发展史
二十ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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
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
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。
§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。
燃烧与环境保护
燃烧产物
危害
粉尘 CO、CmHn
漂浮于大气中，对植物生长、 人的呼吸系统有危害
有毒、致癌
Nox、SO2 酸雨、光烟雾
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H pR 2 T9 (P 8 C p PR C p)R d T H R 0 298
若CpP和CpR与温度无关，
H p R (P C p PR C p)R T ( 2) 9 H 8 R 0 298
四、基尔霍夫（G. Kirchoff）定律
如果反应为
A B C M N O
– 标准生成焓列于附录B中
– 已知标准生成焓可以计算化学反应的热效应
二、化合物的生成焓
• 在热力学范围内，无法知道内能和焓的绝对值大
小，为解决实际问题需要，规定在室温（298K） 和101.325kPa（即标准状态）下，各元素最稳定 单质的生成焓为零。
• 一个化合物的生成焓并不是这个化合物的焓的绝
• 化学热力学是研究化学反应过程中热能和化学能
之间的转化、传递和反应的方向和限度的科学。
两个概念：
• 亥姆霍兹自由能 F=U-TS • 吉布斯自由焓 G=H-TS • F与G都是状态参数，都具有能量的属性
作用： 与S一样，可以用来判别过程进行的方向性，一
般用在化学反应过程。
• dS≥0 • (dF) U,V ≤0 • (dG) T,P ≤0
第3章
燃烧化学基础
3.1化学热力学基础 一、化学热力学的回顾
• 化学热力学的用途
– 一个燃烧反应在指定的条件下能否进行？ – 如果该反应能够进行，则它将达到什么限度？ – 外界条件如温度、压力、浓度等对燃烧过程有什么影
响？ – 对于一个给定的燃烧过程，能量的变化关系怎样？燃
烧过程究竟能为我们提供多少能量？
取定压比热平均值
C p R x A C p A x B C p B x S C pS
S
C p P x M C pM x N C p N x K C pK
K
五、燃烧热（燃烧焓）
• 1mol的燃料完全燃烧释放的热量称为化合
物的燃烧热。
• 如果燃烧发生于定压过程，这时的燃烧热
称为燃烧焓。
• 标准摩尔燃烧焓是指标准状况下1mol燃料
对于给定的反应： RRPP
则反应焓 H p R H p H R P h P R h R
dHpR dT
RddThp
p
vRdd T hR
p
p
dHpR dT
PCpPvRCpR
p
四、基尔霍夫（G. Kirchoff）定律
• 基尔霍夫（Kirchoff）定律
– 反应焓随温度的变化率等于定压下反应物和生 成物的比热差
请思考？ 如果反应物是单质，生成物是1mol的化合物，则其标准摩 尔反应焓的数值与标准摩尔生成焓的数值是什么关系？
三、化合物的反应焓
• 化学反应的实质，是化合物原键的拆散和新键形
成的过程，在此过程中伴随着能量的变化，并以 反应焓的形式表现出来
– 分裂两个原子或原子团之间的化学键，必须给以一定 的能量
二、化合物的生成焓
• 化合物的生成焓
– 当化学元素在化学反应中构成一种化合物时，根据热力学第 一定律，化学能转变为热能（或者相反）。转变中生成的能 称之为化合物的生成焓
– 单位：kJ/mol
• 标准状态摩尔生成焓或者标准摩尔生成焓 h0f ,298
– 各化学元素在恒压条件下形成1mol的化合物所产生的焓的增 量, 温度是298.15K，压力是101.325kPa
完全燃烧时释放的热量。
部分燃料的燃烧热
燃料 碳（石墨）
氢 一氧化碳
甲烷 乙烷 丙烷 乙烯 乙醇 甲醇
苯 蔗糖
分子式
C
H2 CO2 CH4 C2H6 C3H8 C2H4 C2H5OH CH3OH C6H6 C12H22O11
状态 固态 气态 气态 气态 气态 气态 气态 液态 液态 液态 固态
燃烧热kJ/mol -393 -285 -283 -882 -1541 -2202 -1411 -1371 -715 -3273 -5647
– 两个原子或者原子团结合成新键时，会放出一定的能 量
• 某些化合物的生成焓并不知道，这时不可能用热
力学的方法来计算它们的反应焓，而可能用化学 键能来计算反应焓
– 如果知道分子中各原子的键能，将化学键分裂的键能 减去化学键结合的键能，就相当于反应焓
四、基尔霍夫（G. Kir焓如何计算呢？
1．等温反应过程
1 C 1 O 2 4 N 2 1 C 2 4 O N 2 H 1
2．升温过程
CO2 N2 273K→Ta
绝热燃烧温度的计算
根据基尔霍夫定律
H 12 T a7 (C 3p(C2)O 4C p(N 2)d ) T
Cp(CO2)=26.66+42.28×10-3T-14.27×10-6T2 Cp(N2)=27.88+4.27×10-3T
–
标准反应生成焓用
H
0 RT
来表示。
三、化合物的反应焓
• 通过生成物和反应物的生成焓的焓差可以计算反应焓
H R 0 T M s h 0 fT s M j h 0 fTj
s P
j R
例
C4 H 2 O 2 C 2 O 2 H 2 O
H
0 RT
=[-393.51-571.70-(-74.85)]kJ/mol=-890.36kJ/mol
七、绝热燃烧温度
• 燃料在绝热条件下完全燃烧所能达到的温
度称为绝热燃烧温度，又称为绝热火焰温 度
绝热燃烧温度的计算
• 例：纯碳和空气的燃烧反应
– 假定反应过程起始温度为273K，反应条件为等压绝热 环境
C ( O 2 4 N 2 ) C 2 4 O N 2 H
根据热化学的盖斯定律，假定反应分为两步进行
对值，而是相对于合成它的单质的相对焓。
• 根据上述生成焓的定义，最稳定的单质的生成焓
都等于零，因为它们自己生成自己就没有热效应。
三、化合物的反应焓
• 化合物的反应焓
– 在几种化合物（或元素）相互反应形成生成物时，放 出或者吸收的热量称为反应焓
• 标准摩尔反应焓
– 在标准压力、任何温度下，几种单质或化合物的相互 反应生成产物时，发出或者吸收的热量称为该化学反 应的标准摩尔反应焓。
生成物 CO2 H2O CO2
CO2+H2O CO2+H2O CO2+H2O CO2+H2O CO2+H2O CO2+H2O
CO2+H2O
六、盖斯定律
• 反应的热效应至于起始和终了状态有关，
而与路径无关—盖斯定律。
• 实质是热力学第一定律 • 作用
可以由已知的易测的化学反应热效应计算 不易测量的化学反应的热效应
若CpP和CpR与温度无关，
H p R (P C p PR C p)R T ( 2) 9 H 8 R 0 298
四、基尔霍夫（G. Kirchoff）定律
如果反应为
A B C M N O
– 标准生成焓列于附录B中
– 已知标准生成焓可以计算化学反应的热效应
二、化合物的生成焓
• 在热力学范围内，无法知道内能和焓的绝对值大
小，为解决实际问题需要，规定在室温（298K） 和101.325kPa（即标准状态）下，各元素最稳定 单质的生成焓为零。
• 一个化合物的生成焓并不是这个化合物的焓的绝
• 化学热力学是研究化学反应过程中热能和化学能
之间的转化、传递和反应的方向和限度的科学。
两个概念：
• 亥姆霍兹自由能 F=U-TS • 吉布斯自由焓 G=H-TS • F与G都是状态参数，都具有能量的属性
作用： 与S一样，可以用来判别过程进行的方向性，一
般用在化学反应过程。
• dS≥0 • (dF) U,V ≤0 • (dG) T,P ≤0
第3章
燃烧化学基础
3.1化学热力学基础 一、化学热力学的回顾
• 化学热力学的用途
– 一个燃烧反应在指定的条件下能否进行？ – 如果该反应能够进行，则它将达到什么限度？ – 外界条件如温度、压力、浓度等对燃烧过程有什么影
响？ – 对于一个给定的燃烧过程，能量的变化关系怎样？燃
烧过程究竟能为我们提供多少能量？
取定压比热平均值
C p R x A C p A x B C p B x S C pS
S
C p P x M C pM x N C p N x K C pK
K
五、燃烧热（燃烧焓）
• 1mol的燃料完全燃烧释放的热量称为化合
物的燃烧热。
• 如果燃烧发生于定压过程，这时的燃烧热
称为燃烧焓。
• 标准摩尔燃烧焓是指标准状况下1mol燃料
对于给定的反应： RRPP
则反应焓 H p R H p H R P h P R h R
dHpR dT
RddThp
p
vRdd T hR
p
p
dHpR dT
PCpPvRCpR
p
四、基尔霍夫（G. Kirchoff）定律
• 基尔霍夫（Kirchoff）定律
– 反应焓随温度的变化率等于定压下反应物和生 成物的比热差
请思考？ 如果反应物是单质，生成物是1mol的化合物，则其标准摩 尔反应焓的数值与标准摩尔生成焓的数值是什么关系？
三、化合物的反应焓
• 化学反应的实质，是化合物原键的拆散和新键形
成的过程，在此过程中伴随着能量的变化，并以 反应焓的形式表现出来
– 分裂两个原子或原子团之间的化学键，必须给以一定 的能量
二、化合物的生成焓
• 化合物的生成焓
– 当化学元素在化学反应中构成一种化合物时，根据热力学第 一定律，化学能转变为热能（或者相反）。转变中生成的能 称之为化合物的生成焓
– 单位：kJ/mol
• 标准状态摩尔生成焓或者标准摩尔生成焓 h0f ,298
– 各化学元素在恒压条件下形成1mol的化合物所产生的焓的增 量, 温度是298.15K，压力是101.325kPa
完全燃烧时释放的热量。
部分燃料的燃烧热
燃料 碳（石墨）
氢 一氧化碳
甲烷 乙烷 丙烷 乙烯 乙醇 甲醇
苯 蔗糖
分子式
C
H2 CO2 CH4 C2H6 C3H8 C2H4 C2H5OH CH3OH C6H6 C12H22O11
状态 固态 气态 气态 气态 气态 气态 气态 液态 液态 液态 固态
燃烧热kJ/mol -393 -285 -283 -882 -1541 -2202 -1411 -1371 -715 -3273 -5647
– 两个原子或者原子团结合成新键时，会放出一定的能 量
• 某些化合物的生成焓并不知道，这时不可能用热
力学的方法来计算它们的反应焓，而可能用化学 键能来计算反应焓
– 如果知道分子中各原子的键能，将化学键分裂的键能 减去化学键结合的键能，就相当于反应焓
四、基尔霍夫（G. Kir焓如何计算呢？
1．等温反应过程
1 C 1 O 2 4 N 2 1 C 2 4 O N 2 H 1
2．升温过程
CO2 N2 273K→Ta
绝热燃烧温度的计算
根据基尔霍夫定律
H 12 T a7 (C 3p(C2)O 4C p(N 2)d ) T
Cp(CO2)=26.66+42.28×10-3T-14.27×10-6T2 Cp(N2)=27.88+4.27×10-3T
–
标准反应生成焓用
H
0 RT
来表示。
三、化合物的反应焓
• 通过生成物和反应物的生成焓的焓差可以计算反应焓
H R 0 T M s h 0 fT s M j h 0 fTj
s P
j R
例
C4 H 2 O 2 C 2 O 2 H 2 O
H
0 RT
=[-393.51-571.70-(-74.85)]kJ/mol=-890.36kJ/mol
七、绝热燃烧温度
• 燃料在绝热条件下完全燃烧所能达到的温
度称为绝热燃烧温度，又称为绝热火焰温 度
绝热燃烧温度的计算
• 例：纯碳和空气的燃烧反应
– 假定反应过程起始温度为273K，反应条件为等压绝热 环境
C ( O 2 4 N 2 ) C 2 4 O N 2 H
根据热化学的盖斯定律，假定反应分为两步进行
对值，而是相对于合成它的单质的相对焓。
• 根据上述生成焓的定义，最稳定的单质的生成焓
都等于零，因为它们自己生成自己就没有热效应。
三、化合物的反应焓
• 化合物的反应焓
– 在几种化合物（或元素）相互反应形成生成物时，放 出或者吸收的热量称为反应焓
• 标准摩尔反应焓
– 在标准压力、任何温度下，几种单质或化合物的相互 反应生成产物时，发出或者吸收的热量称为该化学反 应的标准摩尔反应焓。
生成物 CO2 H2O CO2
CO2+H2O CO2+H2O CO2+H2O CO2+H2O CO2+H2O CO2+H2O
CO2+H2O
六、盖斯定律
• 反应的热效应至于起始和终了状态有关，
而与路径无关—盖斯定律。
• 实质是热力学第一定律 • 作用
可以由已知的易测的化学反应热效应计算 不易测量的化学反应的热效应