高等燃燒學-2燃燒化學基礎(chǔ)ppt課件.ppt

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1、第一章燃燒化學基礎(chǔ)——化學熱力學及化學反應(yīng)動力學燃燒過程——一種化學反應(yīng)，反應(yīng)過程中放出大量熱能。實際上是化學反應(yīng)的某種狀態(tài)變化。工程上是指燃料中可燃元素與氧化合產(chǎn)生能量的反應(yīng)過程。燃燒過程的特點：1、反應(yīng)中放出大量熱能；2、具有較高的反應(yīng)速率。燃燒化學化學熱力學——化學的一個分支。利用熱力學第一定律（能量守恒定律）研究化學反應(yīng)中的能量變化。能量的變化機理：舊化學鍵的分裂——吸收一定的能量；新化學鍵的建立——放出一定的能量；鍵能的差額——反應(yīng)中的能量變化?；瘜W反應(yīng)動力學——化學的一個分支。定量地研究化學反應(yīng)進行的速率及其影響因素。第一節(jié)化合物的

2、生成焓、反應(yīng)焓和燃燒熱一、化合物的生成焓定義：當化學元素在化學反應(yīng)中構(gòu)成一種化合物時生成或吸收的能量。為了定量表述方便，定義了一個標準生成焓：各化學元素在25°C(298K），1個大氣壓條件下形成1mol化合物所產(chǎn)生的焓的增量。符號：Δh0f.298例：C+1/2O2=COΔh0f.298=-26.42kcal/[molCO]1/2H2+1/2I2=HIΔh0f.298=6.00kcal/[molHI]注意：在生成焓的定義中，反應(yīng)物一定是自然狀態(tài)的元素。不能是化合物。如：CO+1/2O2=CO2產(chǎn)生的能量不是生成焓。二、反應(yīng)焓定義：在幾種化合物

3、（或元素）相互反應(yīng)形成生成物時放出或吸收的能量。其數(shù)值等于生成物與反應(yīng)物生成焓之差。即：ΔH0RT=ΣMS?Δh0f.TS—ΣMj?Δh0f.TjS=Rj=p式中：ΔH0RT——1個大氣壓，T溫度下的反應(yīng)焓；MS——生成物的mol數(shù)；Mj——反應(yīng)物的mol數(shù)。例：在25°C(298K），1個大氣壓條件下CH4+2O2=CO2+2H2O(液）反應(yīng)物總焓：ΣMj?Δh0f.298.j=1?(-17.9)+2?(0.0)kcalj=p生成物總焓：ΣMS?Δh0f.298.s=1?(-94.0)+2?(-68.3)kcalS=R反應(yīng)焓：ΔH0R.298

4、=-94.0-136.6-(-17.9)=-212.7kcal若：反應(yīng)物是元素，生成1mol化合物，其反應(yīng)焓的數(shù)值等于化合物生成焓的數(shù)值。焓—溫圖（H—T)燃燒中：燃燒產(chǎn)物中包括的總焓小于反應(yīng)物的總焓，其差值就是燃燒過程所放出的熱量。這樣的反應(yīng)稱為放熱反應(yīng)。反之稱為吸熱反應(yīng)。ΔH0R298ΔH0RTH—T圖反映了在任何溫度下，生成物和反應(yīng)物之間的焓差就是反應(yīng)焓。放熱反應(yīng)，反應(yīng)焓為負值。（ΔH0RT=ΔHP-ΔHR)由于比熱為溫度的函數(shù)，H—T線為曲線。反應(yīng)焓與其物理狀態(tài)的關(guān)系反應(yīng)焓與其物理狀態(tài)有關(guān)例：H2+1/2O2=H2O（液）ΔHf=-68

5、.31kcalH2O（液）H2O（汽）ΔHv=-10.52kcalH2+1/2O2=H2O（汽）ΔHf=-57.79kcal可見：二者差一個蒸發(fā)焓（以mol為單位的汽化潛熱）燃燒熱定義：1mol燃料完全燃燒放出的熱量為化合物的燃燒熱。燃燒焓定義：系統(tǒng)經(jīng)歷一個等壓過程，過程中物質(zhì)組分發(fā)生變化，而溫度與初始狀態(tài)相同時，系統(tǒng)放出的熱量。第二節(jié)熱化學定律由熱力學第一定律出發(fā)導出兩個重要的熱化學定律1、Lavoisier—Laplace定律表述：使一化合物分解成為組成它的元素所需供給的能量和由元素生成化合物產(chǎn)生的能量相等。即：化合物的分解熱等于它的生成焓

6、，而符號相反。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：化學反應(yīng)中不管過程是一步或分多步進行，其產(chǎn)生或吸收的凈熱量是相等的。另一種表述：在化學反應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)換過程取決于系統(tǒng)的初始和最終狀態(tài)，而與反應(yīng)的中間狀態(tài)無關(guān)。由此可得：熱化學方程式可以用代數(shù)方法做加減。例：求C+1/2O2=COΔhf=?已知C+O2=CO2Δhf=-94.

7、05kcalCO+1/2O2=CO2Δhf=-67.62kcal則C+O2-CO-1/2O2=CO2-CO2C+1/2O2=COΔhf=-94.05+67.62=-26.43kcal可見，熱化學定律的作用：1、保證了用物質(zhì)平衡式計算反應(yīng)熱量變化的合理性；2、可以由兩個相關(guān)反應(yīng)求出另一個反應(yīng)的生成焓（特別是當某一個反應(yīng)焓難以直接測定時）；3、可以根據(jù)已知的各反應(yīng)物和生成物的燃燒焓來求出反應(yīng)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用前兩個方程減去第三個方程，得：C2H4+H2=C2H6Δ