木炭燃烧的反应过程

2个回答

  • 1、木炭的主要成分是碳,故木炭的反应过程就是碳的反应过程;

    2、碳燃烧反应机理属于异相反应机理;

    3、碳反应的基本过程:先是氧分子向碳的内部扩散,碳也向其表面扩散,然后是碳原子吸附氧气,并进行化学反应;

    4、碳的化学反应,比较复杂,但总的来说,主要由初次反应与二次反应组成.

    (1)碳初次反应:(即 碳与氧的直接反应),碳与氧气的燃烧反应,生成CO和CO2,反应如下:

    C+O2=CO2+409 kJ/mol

    2C+O2=2CO+246 kJ/mol

    (2)二次反应:( 即初次反应产物与氧的继续反应 )

    首先是碳与CO2 的反应:

    C+CO2=2CO162 kJ/mol

    而初次产物CO也继续进行氧化反应:

    2CO+O2=2CO2+571 kJ/mol

    实际上,碳的反应是非常复杂的,主要是初次产物与二次产物的三种论点(观点):

    1、初次产物仅(只有)是 CO2,燃烧产物中的CO是由CO2与C的还原反应而生成的;

    2、初次产物仅有 CO;燃烧产物中的CO2是由CO的氧化反应而生成的;

    3、初次产物同时生成CO和CO2.

    根据目前的精密仪器测量,是比较倾向于第三种见解的,同时,这种见解还考虑了吸附对燃烧反应的影响.

    按照第三种见解,C的燃烧反应机理是:

    1、CxOy的形成——在表面吸附氧,氧溶解在晶格内,与C形成不稳定的质点CxOy;

    2、质点CxOy的分

    与O2撞击下的分CxOy+ O2 ——> mCO2+nCO

    CxOy——> mCO2+nCO

    m、n的值取决于温度

     当t=1200~730 ℃时(低温),氧在石墨内溶

    O2的溶

    4C +2O2 = 4C•2(O2)溶

    与O2撞击:

    4C•2(O2)溶 + O2 = 2CO +2CO2 (缓慢分解,速度慢,为控制反应方程)

    二式相加得:

    4C +3O2 = 2CO +2C O2

    由此得出:m :n = 1 :1

    由于 “4C•2(O2)溶” 的浓度基本不变,故反应速度可写为:

    W=K×Po2×EXP[-E1/(RT)] ,E1=84~126KJ/mol

    式中 Po2 为 O2 的分压.

    因此,低温下碳的燃烧反应为1级反应.

     当t=1500~1600oC

    氧仅在表面上(或晶格面上)的吸附:

    3C +2 O2 = 3C•2(O2)吸

    3C•2(O2)吸 = CO2 + 2CO(反应速度慢)

    由此得出:m :n = 1 :2

    且反应速度

    W=K2×EXP[-E2/(RT)] ,E2=290~370KJ/mol

    因此,高温下碳的燃烧反应为零级反应.

    3、结论:

    反应是分两个阶段进行的,即吸附与分解.

    (1)首先是碳对氧的吸附(由温度的高低决定吸附的分子)

    (2)然后是CxOy 的分解,生成 mCO2+nCO