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碳氢化合物如何燃烧

理想的反应

在理想的环境下,仅存在烃和氧气的情况下,通常称为燃烧或燃烧的化学反应仅产生水,二氧化碳和能量,因为以下基本方程显示。

理想的反应方程

在上述理想反应中,从反应中获得的能量大于放入反应中的能量。常识是需要一种碳氢化合物燃烧所需的火花。火花表示能量需要破坏烃分子的碳 - 碳和碳 - 氢键以及氧分子的氧氧键。典型的C-C键需要350kJ / mol破裂,典型的C-H键需要413 kJ / mol,O-O键需要约498 kJ / mol。

然而,我们知道,能量从这些反应中释放,并且当形成新的键时,它被释放。当形成时,水释放水的H-O键释放约464kJ / mol能量,C = O键合2形成时释放约800 kJ / mol。净结果是以热量的形式释放能量。

氧气作为限制因素

气氛不是纯氧。它含有许多其他气体,包括氮(78%),氩气,氢气,碘和其他痕量化合物。这些其他化合物对两倍的效果。首先,它们用作反应中的污染物,这在本节中讨论。它们还可以有效地限制氧气的浓度。而不是100%氧气,大气条件下发生的反应仅受到21%的氧气。

当氧气是限制性因素时,在燃烧反应期间不可能将每种碳原子与两个氧原子配对。因此,一些碳原子仅含有一种氧原子。这产生一氧化碳。当燃烧反应产生CO时,它被称为不完全燃烧。

然后,大气燃烧将更加紧密地由下面的等式(注意到这不是平衡方程)。


燃烧方程不完全

大气污染物

污染可以来自石油精炼过程或大气本身。188金宝搏赞助最常见的大气污染物(用于燃烧的目的)是n的氮2。当氮气在氧气存在下在高温下燃烧时,它产生氮氧化物和二氧化氮。这两种化合物在大气条件下表示常见的烃燃烧反应产量的约1%。因此,可以重写等式以反映这种新增添加。

大气条件下的燃烧反应

两种氮化合物都可以参与硝酸的形成(HNO3.),这是酸雨的组成部分。反应如下:

展示硝酸形成的方程

188金宝搏赞助石油污染物

虽然硫磺不是大气层的主要组成部分,但它通常在石油中发现。188金宝搏赞助实际上,酸与甜石油是由酸石油含量超过0.5%硫的硫含量188金宝搏赞助决定的。硫在烃燃烧期间燃烧时产生硫,其作为硫酸的前体。像硝酸一样,这有助于酸雨。我们可以再次更新我们的碳氢化合物燃烧反应,以反映这种新的污染物(反应不平衡和h2S不是唯一的硫磺污染物。其他人包括Cos,CS2, 所以2和更多)。

petroluem污染物方程

产生来自二氧化硫的硫酸的反应比治理一氧化氮产生的反应更复杂。通常,反应如下进行(请注意,点在化合物上表示额外的电子,使其在化学Lingo中是一种激进的。

表示硫酸生成的方程式

烟灰和烟雾

烟灰和烟雾都指的是燃烧过程中被捕获的颗粒物质。烟雾的可见,深黑组分是不完全燃烧的碳,而不是形成CO2,形成了固态碳化合物,称为无定形碳。这些碳化合物统称为煤烟。柴油废气占大气中所有烟尘的25%。这通常是由于柴油燃料的质量较低(精炼较少)造成的。特别是煤烟,含有大量的多环芳香烃,这是众所周知的诱变剂和致癌物。柴油废气被认为是交通运输中使用的最具致癌性的化石燃料。