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1.1 燃烧的本质

1.1.1物质的氧化与燃烧现象

物质的氧化反应现象是普遍存在的,根据反应的速度不同,可以分为一般的氧化现象和燃烧现象。当氧化反应速度比较慢时,如油脂或煤堆在空气中缓慢与氧的化合、铁的氧化生锈等,虽然在氧化反应时放热,但其反应缓慢,同时很快散失掉,没有发光现象。如果是剧烈的氧化反应,放出光和热,即是燃烧。例如,散热不良,热量积聚,不断加快煤堆的氧化速度,使温度升高至自燃点而导致煤堆的燃烧;铁在通常情况下被认为是不可燃物质,然而炽热的铁块在纯氧中却会剧烈氧化燃烧等。也就是说,氧化和燃烧都是同一种化学反应,只是反应的速度和发生的物理现象(热和光)不同。在生产和日常生活中发生的燃烧现象,大都是可燃物质与空气(氧)的化合反应,有的是分解反应。

简单的可燃物质燃烧时,只是该物质与氧的化合,如碳和硫的燃烧反应。其反应式为

C+O 2 →CO 2 +Q

S+O 2 →SO 2 +Q

复杂物质的燃烧,先是物质受热分解,然后发生化合反应,如丁烷和乙炔的燃烧反应。其反应式为

2C 4 H 10 +13O 2 8CO 2 +10H 2 O+Q

2C 2 H 2 +5O 2 4CO 2 +2H 2 O+Q

而含氧的炸药燃烧时,则是一个复杂的分解反应,如硝化甘油的分解爆炸反应。其反应式为

4C 3 H 5 (ONO 2 3 12CO 2 +10H 2 O+O 2 +6N 2

1.1.2燃烧的氧化反应

现已知道,燃烧是一种放热、发光的氧化反应。

最初,氧化被认为仅是氧气与物质的化合,但现在则被理解为:凡是物质的元素失去电子的反应就是氧化反应。反应中,失掉电子的物质被氧化,而获得电子的物质被还原。以氯和氢的化合为例,其反应式为

H 2 +Cl 2 2HCl+Q

氯从氢中得到一个电子,氯在此反应中即为氧化剂。也就是说,氢被氯所氧化并放出热量和呈现出火焰,此时虽然没有氧气参与反应,但发生了燃烧。又如,铁能在硫中燃烧,铜能在氯中燃烧,虽然铁和铜没有和氧化合,但所发生的反应是剧烈的氧化反应,并伴有热和光发生。也就是说,能助燃的氧化剂不仅只有氧气,其他能在反应中获取电子的氧化剂都可以助燃。

燃烧是可燃物与氧化剂作用发生的放热反应,氧化反应是燃烧过程的化学实质。燃烧会生成完全不同的新物质,放热、发光、发烟是燃烧现象的 3 个物理特征。燃烧是一种发光放热的氧化反应。据此可区别燃烧现象与其他的氧化现象。例如,灯泡中的灯丝当电流通过时,虽然同时放热发光,但没有氧化反应,而是仅发生了由电能转化为热能和内能的能量转换,属于物理现象。还有前述铁的缓慢氧化反应,虽生成了新物质,但没有同时出现放热发光现象,故也不属于燃烧。 d+QzGgJLZkTtAQFJChlJeIjcZ0GuxKS2dg1d21qOTa1okLjmXYjos6ddjLeWi0JM

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