燃烧学(西安交大) 第一章 导论、化学热力学与化学反应动力学基础
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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。
氢原子浓度变化：
dCH d
H
fCH
gCH
CH
H exp[( f
f g
g)]1
H ——氢原子初生速度；
f C H ——再生速度；
g C H ——销毁速度。
一、Ｈ２的燃烧
讨论：
① g f 销毁大于繁殖
li m CHfHg(01)gHf
② g f
（Ⅰ）
C Hlfi m gf H gex p [(fg)] 1 H （Ⅱ） ③ f g
e x p [ (f g )]1 指 数 函 数 （Ⅲ）
• 孕育速度与孕育时间 • （1-13） • （1-15）
生成物
CH3OH 烷烃、烯烃（合成油） 甲烷 固体石蜡 乙醚 乙烯
乙醛 丁二烯
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
④ 、催化剂对化学反应速度 的影响
单相催化：
S O2 SO2
SO2
1 2
O2
SO3
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）
一、Ｈ２的燃烧
步骤和机理： • 激发： MH2 2HM（ M 代表气体中除氢以外的分子或能量） • 传递：
H O2 OOH OH2 H HO 2(OH H2) 2(H2OH)
高一级的烷 同一级的醛 低一级的烷 …… 甲醛
甲醛----燃烧 分解
HCHOO2 燃 烧 CO2H2O HCHO 分 解 COH2
• 闪点： • 甲醛200-300℃左右，发出浅蓝色光---冷焰 • 第一次出现冷焰的温度：闪点 • 冷焰一般不爆炸，超闪点后禁止遇明火。
三、烃的燃烧反应
２、缺氧
• CO+O2===CO2
活化中心 : O
• CO+O2===CO2
活化中心 : H OH O
• RH+O2===RH’+CO+H2O 活化中心:OH
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
C H mn 2(mn)2
脱氢 CmnH2(mn)(烯 )H2
COOHCO2H2 COOMCO2M
哪怕加入1%H2 或2%H2O, 600-640 就能着火（下降）
• 讨论：
C CO C O2 C H 2O
Cn H 2n1
三、烃的燃烧反应 （烷燃烧为例）
CnH2n2RH（ R 为 Cn H 2n1 ，此外，烷基又可看成 R C H 2 ）
OH基为活化中心
催化过程：
NO
1 2
O2
NO2
NO2 SO2 SO3 NO
①催化剂与反应物同相同； ②反应较慢，NO催化 。
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 。
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: H
④ 、催化剂对化学反应速度 的影响
例子：
反应物 CO+H2
酒精（C2H5OH）
பைடு நூலகம்
催化剂
CuO/ZnO Fe Ni Ru 浓H2SO4 浓H2SO4或Al2O3
Cu ZnO,Cr2O3
催化条件
30Mpa,264℃ 2Mpa,200℃ 常压,250℃ 15Mpa,150℃ 140℃ 170℃
200℃～250℃ 400℃～500℃
• 温度上升===孕育时间大大缩短
二、ＣＯ的燃烧
讨论：含有少量 H2、H2O“潮湿化”
没有
H2、H2O“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：
二、ＣＯ的燃烧
• 潮湿ＣＯ：
M H2 2H M
H O2 O OH
O H2 H HO
O HH 2 H 2O H
率。
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。
燃烧学（西安交大） 第一章 导论、化学热力学与化学反应动 力学基础
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
１、有Ｏ２下的反应： 2、 缺Ｏ２下的反应：
Cn H 2n1
三、烃的燃烧反应
１、有Ｏ２下的反应：
RH OH R H2O R O2 RO2 RO2 RHCO(醛) OH RHCO R RCO RH(低一级烷) RCO R CO
合成：
R H O 2 R H ( 低 一 级 烷 ) C O H 2 O 高一级的烷 同一级的醛 低一级的烷 …… 甲醛
活化能 75.4kJ/mol 活化能 25.1 活化能 41.9
H 3 H 2 O 2 2 H 2 O 3 H
2H2+O2===2H2O
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：
w m d [ H d 2 O ] 2 k [ H ] [ O 2 ] 6 1 0 6T e x p ( 7 5 . 4 k R J T /m o l ) [ H ] [ O 2 ]
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。
氢原子浓度变化：
dCH d
H
fCH
gCH
CH
H exp[( f
f g
g)]1
H ——氢原子初生速度；
f C H ——再生速度；
g C H ——销毁速度。
一、Ｈ２的燃烧
讨论：
① g f 销毁大于繁殖
li m CHfHg(01)gHf
② g f
（Ⅰ）
C Hlfi m gf H gex p [(fg)] 1 H （Ⅱ） ③ f g
e x p [ (f g )]1 指 数 函 数 （Ⅲ）
• 孕育速度与孕育时间 • （1-13） • （1-15）
生成物
CH3OH 烷烃、烯烃（合成油） 甲烷 固体石蜡 乙醚 乙烯
乙醛 丁二烯
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
④ 、催化剂对化学反应速度 的影响
单相催化：
S O2 SO2
SO2
1 2
O2
SO3
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）
一、Ｈ２的燃烧
步骤和机理： • 激发： MH2 2HM（ M 代表气体中除氢以外的分子或能量） • 传递：
H O2 OOH OH2 H HO 2(OH H2) 2(H2OH)
高一级的烷 同一级的醛 低一级的烷 …… 甲醛
甲醛----燃烧 分解
HCHOO2 燃 烧 CO2H2O HCHO 分 解 COH2
• 闪点： • 甲醛200-300℃左右，发出浅蓝色光---冷焰 • 第一次出现冷焰的温度：闪点 • 冷焰一般不爆炸，超闪点后禁止遇明火。
三、烃的燃烧反应
２、缺氧
• CO+O2===CO2
活化中心 : O
• CO+O2===CO2
活化中心 : H OH O
• RH+O2===RH’+CO+H2O 活化中心:OH
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
C H mn 2(mn)2
脱氢 CmnH2(mn)(烯 )H2
COOHCO2H2 COOMCO2M
哪怕加入1%H2 或2%H2O, 600-640 就能着火（下降）
• 讨论：
C CO C O2 C H 2O
Cn H 2n1
三、烃的燃烧反应 （烷燃烧为例）
CnH2n2RH（ R 为 Cn H 2n1 ，此外，烷基又可看成 R C H 2 ）
OH基为活化中心
催化过程：
NO
1 2
O2
NO2
NO2 SO2 SO3 NO
①催化剂与反应物同相同； ②反应较慢，NO催化 。
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 。
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: H
④ 、催化剂对化学反应速度 的影响
例子：
反应物 CO+H2
酒精（C2H5OH）
பைடு நூலகம்
催化剂
CuO/ZnO Fe Ni Ru 浓H2SO4 浓H2SO4或Al2O3
Cu ZnO,Cr2O3
催化条件
30Mpa,264℃ 2Mpa,200℃ 常压,250℃ 15Mpa,150℃ 140℃ 170℃
200℃～250℃ 400℃～500℃
• 温度上升===孕育时间大大缩短
二、ＣＯ的燃烧
讨论：含有少量 H2、H2O“潮湿化”
没有
H2、H2O“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：
二、ＣＯ的燃烧
• 潮湿ＣＯ：
M H2 2H M
H O2 O OH
O H2 H HO
O HH 2 H 2O H
率。
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。
燃烧学（西安交大） 第一章 导论、化学热力学与化学反应动 力学基础
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
１、有Ｏ２下的反应： 2、 缺Ｏ２下的反应：
Cn H 2n1
三、烃的燃烧反应
１、有Ｏ２下的反应：
RH OH R H2O R O2 RO2 RO2 RHCO(醛) OH RHCO R RCO RH(低一级烷) RCO R CO
合成：
R H O 2 R H ( 低 一 级 烷 ) C O H 2 O 高一级的烷 同一级的醛 低一级的烷 …… 甲醛
活化能 75.4kJ/mol 活化能 25.1 活化能 41.9
H 3 H 2 O 2 2 H 2 O 3 H
2H2+O2===2H2O
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：
w m d [ H d 2 O ] 2 k [ H ] [ O 2 ] 6 1 0 6T e x p ( 7 5 . 4 k R J T /m o l ) [ H ] [ O 2 ]