化学反应动力学修订

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1、第二章化学反应动力学晋梅Tel：189861460091概述化学反应动力学内容微观动力学（本征动力学）---物理化学研究内容研究影响化学反应速率的各种因素，将影响程度归纳为等效的数学模型方程，有效的掌握化学反应规律---实现反应过程的优化本章内容均相反应化学反应动力学表达式非均相化学反应动力学表达式基础章节22.1化学反应速率的工程表示化学反应速率反应系统中，某一物质在单位时间、单位反应区内的反应量表达式3定义补充说明反应速率：针对某一物质而言反应物、产物反应区：反应场所的大小反应体积、反应面积符号问题

2、反应物：负号，消失速率产物：正号，生成速率按照不同物质计算的反应速率在数值上是不同的4反应物反应速率数学表达式对于多组分系统各组份的变化量关系各组份反应速率关系恒容过程5反应速率单位表示：均相反应kmol/(m3h)非均相反应--气固催化反应催化剂堆密度AP催化剂的比表面积6非均相反应—气液催化反应选液相体积：rL为kmol/(m3h)选反应器体积：rV为kmol/(m3h)液相体积VL与气液混合物体积V之间关系：ε气含率7宏观反应速率与微观/本征反应速率宏观反应速率---R物理过程是宏观动力学-

3、-包含物理过程的反应速率本征反应速率---r化学反应微观动力学/本征动力学--没有物理过程的反应速率8不同操作方式下的反应速率方程间歇反应系统：等容间歇反应过程：连续反应系统：dtdnVrii1±=dtdFVrii1±=92.2均相反应动力学均相概念均相与预混合均相反应动力学表达式动力学表达式中的温度效应与活化能动力学表达式中的浓度效应与反应级数复杂反应的反应速率表达式基本概念内容，要求掌握10均相反应参与反应的所有物料达到分子尺度上的均匀，成为均一的气相或液相气相均相反应：若反应在均一的气相中进行如烃类

4、的热裂解反应液相均相反应：若反应在均一的液相中进行如酸碱中和反应基本特点：反应系统达到了分子尺度的均匀混合排除了反应物和反应产物的扩散传递问题实现的可能性两种或两种以上的反应物之间互溶反应的两种或两种以上的反应物可溶于某一种反应介质中112.2.1均相与预混合均相反应反应在同一相中进行，参与反应的所有物质达到分子尺度的均匀预混合为使物料在进行反应之前达到分子尺度的均匀而采取的措施实现预混合的手段：机械搅拌、射流等预混合的目的：达到分子尺度的均匀预混合与均相反应之间的关系：反应速率缓慢，预混合时间短暂---

5、均相反应反应速率较快，预混合时间过长---非均相反应如何达到？12满足均相反应的条件反应系统可以成为均相预混合过程的时间远小于反应时间在满足均相条件下测得的反应动力学为本征动力学排除物理过程132.2.2反应动力学表达式影响化学反应的主要影响因素温度、浓度反应动力学表达式反应动力学表达式14大量实验测定结果表明，多数情况下浓度和温度可以进行变量分离变量分离的作用温度效应浓度效应给动力学数据的测定和整理带来方便温度和浓度是两个独立变量15多组分反应若A为着眼组分/关键组分，其它量与A之间的关系例2-316设

6、两个独立液相反应若反应初始浓度为。其中A为关键组分，转化率为xA，目的产物P的收率为，假定反应过程中物料密度变化可忽略不计，求反应组分B和产物P、S的浓度。17温度效应—反应速率常数kk与T关系—阿伦尼乌斯(Arrhenius)公式适合多数反应2.2.3反应速率的温度效应和反应活化能18k—重要的动力学参数意义：各反应物c＝1时的反应速率单位：反应速率的单位、浓度单位及压力单位已知，则由推导出k的单位k0--频率因子，与T无关R--气体普适常数：R=8.314J/molK=1.987cal/molKT-

7、-t+273.15，温度升高，反应速率常数增大E--反应活化能；重要的动力学参数，通过实验测定。19E的测定方法Arrhenius公式求对数在lnk-1/T图上为一条直线直线截距＝lnk0lnklnk020只有被激发的反应物分子—活化分子的碰撞才能进行反应反应物分子被“激发”为活化分子所需的能量---活化能E的意义化学反应进行难易程度的标志活化能E和反应热ΔH是两个不同的概念没有必然的大小关系21E的动力学意义在一定浓度的条件下，反应速率对T求导：以Arrhenius公式中反应速率常数k对温度T进行求导：

8、Arrhenius参数E和T的大小决定了r对T的相对变化率大小22E的动力学意义E是反应速率对温度敏感程度的一种度量E增大，表明r对T变化愈敏感T的变化会使r发生较大的变化横向：同一T下，E，，r对T变化敏感纵向：同一E下，T，，r对T变化敏感232.2.3小结活化能不同于反应的热效应，只表示使反应分子达到活化态所需的能量；活化能的动力学意义是反应速率对温度的敏感程度；活化能愈大，表示温度对反应速率的影响愈大，即反