高等燃烧学-2燃烧化学基础ppt课件.ppt

《高等燃烧学-2燃烧化学基础ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第一章燃烧化学基础——化学热力学及化学反应动力学燃烧过程——一种化学反应，反应过程中放出大量热能。实际上是化学反应的某种状态变化。工程上是指燃料中可燃元素与氧化合产生能量的反应过程。燃烧过程的特点：1、反应中放出大量热能；2、具有较高的反应速率。燃烧化学化学热力学——化学的一个分支。利用热力学第一定律（能量守恒定律）研究化学反应中的能量变化。能量的变化机理：旧化学键的分裂——吸收一定的能量；新化学键的建立——放出一定的能量；键能的差额——反应中的能量变化。化学反应动力学——化学的一个分支。定量地研究化学反应进行的速率及其影响因素。第一节化合物的

2、生成焓、反应焓和燃烧热一、化合物的生成焓定义：当化学元素在化学反应中构成一种化合物时生成或吸收的能量。为了定量表述方便，定义了一个标准生成焓：各化学元素在25°C(298K），1个大气压条件下形成1mol化合物所产生的焓的增量。符号：Δh0f.298例：C+1/2O2=COΔh0f.298=-26.42kcal/[molCO]1/2H2+1/2I2=HIΔh0f.298=6.00kcal/[molHI]注意：在生成焓的定义中，反应物一定是自然状态的元素。不能是化合物。如：CO+1/2O2=CO2产生的能量不是生成焓。二、反应焓定义：在几种化合物

3、（或元素）相互反应形成生成物时放出或吸收的能量。其数值等于生成物与反应物生成焓之差。即：ΔH0RT=ΣMS•Δh0f.TS—ΣMj•Δh0f.TjS=Rj=p式中：ΔH0RT——1个大气压，T温度下的反应焓；MS——生成物的mol数；Mj——反应物的mol数。例：在25°C(298K），1个大气压条件下CH4+2O2=CO2+2H2O(液）反应物总焓：ΣMj•Δh0f.298.j=1•(-17.9)+2•(0.0)kcalj=p生成物总焓：ΣMS•Δh0f.298.s=1•(-94.0)+2•(-68.3)kcalS=R反应焓：ΔH0R.298

4、=-94.0-136.6-(-17.9)=-212.7kcal若：反应物是元素，生成1mol化合物，其反应焓的数值等于化合物生成焓的数值。焓—温图（H—T)燃烧中：燃烧产物中包括的总焓小于反应物的总焓，其差值就是燃烧过程所放出的热量。这样的反应称为放热反应。反之称为吸热反应。ΔH0R298ΔH0RTH—T图反映了在任何温度下，生成物和反应物之间的焓差就是反应焓。放热反应，反应焓为负值。（ΔH0RT=ΔHP-ΔHR)由于比热为温度的函数，H—T线为曲线。反应焓与其物理状态的关系反应焓与其物理状态有关例：H2+1/2O2=H2O（液）ΔHf=-68

5、.31kcalH2O（液）H2O（汽）ΔHv=-10.52kcalH2+1/2O2=H2O（汽）ΔHf=-57.79kcal可见：二者差一个蒸发焓（以mol为单位的汽化潜热）燃烧热定义：1mol燃料完全燃烧放出的热量为化合物的燃烧热。燃烧焓定义：系统经历一个等压过程，过程中物质组分发生变化，而温度与初始状态相同时，系统放出的热量。第二节热化学定律由热力学第一定律出发导出两个重要的热化学定律1、Lavoisier—Laplace定律表述：使一化合物分解成为组成它的元素所需供给的能量和由元素生成化合物产生的能量相等。即：化合物的分解热等于它的生成焓

6、，而符号相反。例：C+1/2O2=COΔhf=-26.42kcal/molCO=C+1/2O2Δhf=26.42kcal/mol1/2H2+1/2I2=HIΔhf=6.00kcal/molHI=1/2H2+1/2I2Δhf=-6.00kcal/mol2、Gass求和定律表述：化学反应中不管过程是一步或分多步进行，其产生或吸收的净热量是相等的。另一种表述：在化学反应中的能量转换过程取决于系统的初始和最终状态，而与反应的中间状态无关。由此可得：热化学方程式可以用代数方法做加减。例：求C+1/2O2=COΔhf=?已知C+O2=CO2Δhf=-94.

7、05kcalCO+1/2O2=CO2Δhf=-67.62kcal则C+O2-CO-1/2O2=CO2-CO2C+1/2O2=COΔhf=-94.05+67.62=-26.43kcal可见，热化学定律的作用：1、保证了用物质平衡式计算反应热量变化的合理性；2、可以由两个相关反应求出另一个反应的生成焓（特别是当某一个反应焓难以直接测定时）；3、可以根据已知的各反应物和生成物的燃烧焓来求出反应焓。例：求：C2H4(乙烯）+H2=C2H6（乙烷）ΔHR=?由表中已知：C2H4+3O2=2CO2+2H2OΔh=-377.3kcalH2+1/2O2=H2O

8、Δh=-68.30kcalC2H6+7/2O2=2CO2+3H2OΔh=-368.4kcal用前两个方程减去第三个方程，得：C2H4+H2=C2H6Δ