化学反应动力学.ppt

《化学反应动力学.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、第二章化学反应动力学§1化学反应速率的工程表示§2化学反应速率方程（幂函数型）§3动力学方程的转换§4多相催化反应的表面反应动力学（双曲型动力学方程）1一、间歇系统反应速率表示方式间歇系统：非定态过程，反应器内物系参数随t变化1.均相反应速率表示方式例：均相反应定义：对等容过程：§1化学反应速率的工程表示2以不同组分为准表示的反应速率:因故有：其中：—反应物为“-”；反应产物为“+”32.多相反应速率表示方式⑴气-液相反应、流—固相反应S--反应表面积a．对气---液相反应，S为相界面积b．对流固相非催化反应，S为固体反应物表面积c．

2、对流固相催化反应，S为固体催化剂内表面积4（2）流---固相反应W--固体质量a.对流固相非催化反应，W为固体反应物质量b.对流固相催化反应，W为固体催化剂质量5二、连续流动系统反应速率表示方式流动系统：反应物料处于连续稳定流动状态，物料在反应器内没有积累，物系参数随空间位置变化表示方式：a、对气相反应，为反应器体积b、对液相反应，为液相所占体积c、对气固相催化反应，为催化剂堆体积6对多相反应：三者之关系:因式中:---单位堆体积固体或催化剂中反应的表面积,m2/m3---固体反应物或固体催化剂的堆密度,Kg/m3三、反应组分的转化速率

3、和生成速率1.简单反应、并列反应、自催化反应：72.复合反应例对Q、P有rQ、rP对A、S用ri无法描述，引入Ri对复合反应需考虑每一组分在整体反应中的贡献，某一组分的Ri应等于按该组分计算的各个反应的反应速率的代数和即：式中：—组分i在第j个反应中的化学计量系数（反应物为“-”，产物为“+”）—第j个反应的反应速率—为“-”时表示转化速率，为“+”时表示生成速率8§2化学反应速率方程（幂函数型）对特定反应，且时可忽略P对ri的影响则：(反应动力学模型)型式：a.幂函数型----经验模型b.双曲函数型----机理模型c.级数型----经

4、验模型9一、单一反应动力学方程简单反应、并列反应、自催化反应1.不可逆反应例通式:102.可逆反应例:（1）基元反应动力学平衡时：热力学平衡时：11等价比较得：（2）非基元反应动力学平衡时：热力学平衡时：12等价比较得:133.控制步骤的化学计算数：（1）概念：例：反应步骤基元反应基元反应进行次数I1II3III2IV2V214的物理意义：复杂可逆反应中控制步骤的那个基元反应所进行的次数①与反应机理和化学计量系数有关②（活化分子数）（2）动力学参数和热力学参数之间的关系：15二、复合反应动力学方程1、平行（竞争）反应A转化速率：“-”B

5、转化速率：“-”U生成速率：“+”Q生成速率：“+”162.连串（串级）反应例：A转化速率：Q生成速率：U转化速率或生成速率：173.复杂反应例:1819三、化学反应速率常数k1.k物理意义：反应组分各浓度为1时的反应速率2.k与T的关系：3.k的工程表示方式间歇系统流动系统反应速率常数20§3动力学方程的转换一、接触时间与空间速度（流动系统）1.接触时间接触时间：标准接触时间：212.空间速度a.定义：b.物理意义：标准状况下单位时间内单位反应体积所能处理的物料量当一定，22二、动力学方程的转换（单一反应）例：23二、动力学方程的转换

6、（单一反应）1.反应速率的转化间歇反应系统：流动反应系统：242.动力学方程幂函数项的转化25反应混合物密度26则：273.动力学方程转换形式式中:28例题：在等温下进行液相反应，反应速率方程为，若将A和B组份的初始浓度均为3moL/L的原料进行反应，试求4min时A组份的转化率。29题意分析：(1)等温液相反应，间歇操作：等温反应液相反应反应速率(2)A和B组分初始浓度相同：30(3)动力学方程：解：积分求取反应4min时A组份的转化率31§4多相催化反应的表面反应动力学（双曲型）一、多相催化反应的阶段与控制阶段1.多相催化反应的阶段

7、：7个阶段(1)反应物由气流主体通过滞流膜向催化剂外表面扩散(2)反应物由催化剂外表面向内表面扩散(3)反应物在催化剂内表面上进行化学吸附(4)在催化剂内表面上进行表面反应(5)反应产物在催化剂内表面上进行化学脱附(6)反应产物由催化剂内表面向外表面扩散(7)反应产物由通过滞流膜向气流主体扩散32332.控制阶段外扩散控制：第1或7步速率最慢内扩散控制：第2或6步速率最慢化学动力学控制：第3、4、5步其中一步速率最慢(1)有控制步骤的反应：(2)无控制步骤的反应：各反应步骤速率接近34二、化学吸附与平衡1.化学吸附与物理吸附(1)物理吸

8、附---固体表面上的原子价已被相邻原子所饱和，表面分子与被吸附物之间靠分子间引力进行的吸附(2)化学吸附---固体表面上的原子价未被相邻原子所饱和，还有剩余成键能力，吸附剂和被吸附物之间有电子转移，靠化学键