冶金动力学基础ppt课件.ppt

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1、2冶金动力学基础HebeiPolytechnicUniversitySchoolofMetallurgyandEnergy利用化学动力学的原理及物质、能量、动量传输的原理来研究冶金过程的速率和机理，确定反应过程速率的限制环节，从而得到控制或提高反应的速率，缩短冶炼时间，增加生产率的途径。冶金过程动力学(KineticofProcessMetallurgy)热力学肯定的过程（∆rGm<0）不一定明显发生，要进行动力学研究，热力学否定的过程（∆rGm>0）一定不发生，无需进行动力学研究。冶金过程动力学(Kinetico

2、fProcessMetallurgy)热力学与动力学的关系物理过程化学过程化学过程化学过程冶金反应动力学研究步骤化学反应过程分析（基元反应）基元反应速率反应限制性环节调节参数反应机理调节速率实现冶金目的三个概念（1）基元过程或基元反应：一个化学反应由反应物到产物，不能由宏观实验方法探测到中间产物的反应；（2）复合反应：由两个以上的基元反应组合而成的反应；（3）反应机理：复合反应组合的方式或次序叫反应机理。内容大纲2.1化学反应的速率2.2分子扩散及对流传质2.3吸附化学反应的速率2.4反应过程动力学方程的建立2.5

3、新相形成的动力学HebeiPolytechnicUniversity化学过程以化学反应动力学为基础，研究化学反应速率与浓度、温度的关系等。2.1化学反应的速率化学过程是反应物相接触后的纯粹的化学反应过程，化学反应速率是化学反应本身的速率。2.1.1.1化学反应速率的表示方法2.1化学反应的速率2.1.1化学反应的速率式化学反应的速率表示单位时间消耗物质的量，与反应物和生成物的浓度有关的，其定义式为：对于化学反应：aA+bB=AaBb1）以反应物浓度表示化学反应的速率2）以产物浓度表示化学反应的速率表示方法：2.1.

4、1.1化学反应速率的表示方法2.1化学反应的速率2.1.1化学反应的速率式对于化学反应：aA+bB=AaBb1）以反应物浓度表示化学反应的速率若体系的体积V不变（反应前后反应体系体积没有变化），则化学反应速率为：2.1.1.1化学反应速率的表示方法2.1化学反应的速率2.1.1化学反应的速率式式中：CA和CB为反应物浓度（体积摩尔分数）；dCA/dt和dCB/dt为负值（随着反应的进行，反应物浓度逐渐减小），为了保证化学反应速率为正，在dCi/dt前就人为地加一个负号。2.1.1.1化学反应速率的表示方法2.1化学

5、反应的速率2.1.1化学反应的速率式对于化学反应：aA+bB=AaBb2）以产物浓度表示化学反应的速率以上可见，欲求反应速率，就必须求反应物或生成物浓度对时间的变化率，如何求解？该变化率可以通过质量作用定律来计算。若体系的体积V不变（反应前后反应体系体积没有变化），则化学反应速率为：2.1.1.2质量作用定律2.1化学反应的速率2.1.1化学反应的速率式对于化学反应：aA+bB=AaBb式中：kA、kB和KAB都成为化学反应速率常数；n＝a+b称为反应级数。一定温度下的反应速率与各个反应物浓度的若干次方成正比：2.

6、1.1.2质量作用定律2.1化学反应的速率2.1.1化学反应的速率式式中kA、kB和KAB都成为化学反应速率常数，但三者的值都不一样，需要注意的两个问题1）若反应物和生成物的化学计量系数不同，则以各物质浓度随时间变化所表示的反应速率亦不同2.1.1.2质量作用定律2.1化学反应的速率2.1.1化学反应的速率式kA、kB和KAB的关系：这是由于反应物与生成物化学计量系数不同，引起的化学反应速率常数的不同。因此：2.1.1.2质量作用定律2.1化学反应的速率2.1.1化学反应的速率式2）物质浓度表示方法不同，在处理不同

7、类型的反应时，应该采用相应的反应速率表示(1)以质量百分数表示时，如炼钢过程钢液的降碳速率(2)在均相反应中，浓度采用单位体积内物质的量表示2.1.1.2质量作用定律2.1化学反应的速率2.1.1化学反应的速率式(3)在流体与固体的反应中，以单位质量固体中所含物质A的物质的量来表示浓度(4)在两流体间进行的界面反应，用单位界面上所含的物质的量来表示浓度2.1.1.2质量作用定律2.1化学反应的速率2.1.1化学反应的速率式(5)在气－固相反应中，有时也以固体物质的单位体积来表示浓度2.1.1.2质量作用定律2.1化

8、学反应的速率2.1.1化学反应的速率式不同级数的反应速率公式及特征不同级数的反应速率公式及特征见P57表2-1表2-1中应用的浓度为体积摩尔分数C(单位体积内物质的量)，这在工程上少用（常用质量分数浓度），因此需要进行转换：因此，转换系数为：2.1.1.2质量作用定律2.1化学反应的速率2.1.1化学反应的速率式表2-1中的微分式和积分式改为质量分数浓度的表