燃烧学西安交大导论化学热力学与化学反应动力学基础.pptx

燃烧学西安交大导论化学热力学与化学反应动力学基础第1页/共28页 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 ① 浓度（质量作用定律） ② 温度（阿累尼乌斯定律） ③ 压力 ④ 催化剂第2页/共28页 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、反应级数关系第3页/共28页 ④ 、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。第4页/共28页 ④ 、催化剂对化学反应速度 的影响催化剂特性：①用量很少，自身活性很强，促使反应物活化。②反应前后质量、组成均不变 化学反应的前后始态、终态不变③催化剂有很强的选择性 Ⅰ、不同类型的反应，有不同的催化剂 Ⅱ、同一个反应物反应，不同的催化剂有不同的反应方向 ④催化剂中毒：有少量杂质：Ⅰ、助催化；Ⅱ、中毒，活性下降，甚至失去选择性。第5页/共28页 ④ 、催化剂对化学反应速度 的影响例子：反应物催化剂催化条件生成物CO+H2CuO/ZnO30Mpa,264℃CH3OHFe2Mpa,200℃烷烃、烯烃（合成油）Ni常压,250℃甲烷Ru15Mpa,150℃固体石蜡酒精（C2H5OH）浓H2SO4140℃乙醚浓H2SO4或Al2O3170℃乙烯Cu200℃～250℃乙醛ZnO,Cr2O3400℃～500℃丁二烯第6页/共28页 ④ 、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，称为异相催化物第7页/共28页 ④ 、催化剂对化学反应速度 的影响催化过程：①催化剂与反应物同相同；②反应较慢，NO催化 。单相催化：第8页/共28页 ④ 、催化剂对化学反应速度 的影响多相催化：①吸附；②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；③脱离，解吸 。第9页/共28页 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: HCO+O2===CO2 活化中心 : OCO+O2===CO2 活化中心 : H OH ORH+O2===RH’+CO+H2O 活化中心:OH 第10页/共28页 基本步骤： ①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 ②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称为分支链反应 ③链的终止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）第11页/共28页 一、Ｈ２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 41.92H2+O2===2H2O第12页/共28页 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[H][O2][H2O]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。第13页/共28页 氢原子浓度变化：——氢原子初生速度；——再生速度；——销毁速度。第14页/共28页 一、Ｈ２的燃烧讨论：①②③（Ⅰ）（Ⅲ）（Ⅱ）销毁大于繁殖第15页/共28页 孕育速度与孕育时间（1-13）（1-15）温度上升===孕育时间大大缩短第16页/共28页 二、ＣＯ的燃烧讨论：含有少量　 　　 “潮湿化” 　　没有　　　　　　　 “干燥”干燥ＣＯ燃烧：在700℃以上才能着火；氧o是活化中心潮湿ＣＯ燃烧：第17页/共28页 二、ＣＯ的燃烧潮湿ＣＯ：哪怕加入1%H2 或2%H2O, 600-640 就能着火（下降）第18页/共28页 讨论：第1