化学反应工程均相反应动力学基础省公开课一等奖全国示范课微课金奖PPT课件.pptxVIP

第二章均相反应动力学基础2.1概述2.2等温恒容过程2.3等温变容过程1/1472·1概述化学计量方程化学反应方程如：N2+3H2=2NH3化学计量方程为：2NH3-2N2-3H2=0普通式：aA+bB+cC+…=0a,b,c…称为计量系数，对产物为正，反应物为负。化学计量方程仅仅表示了参加反应各物质间量改变关系，并不代表实际反应历程(反应机理)。2/147第二章均相反应动力学基础2·1概述均相反应－－在均一液相或气相中进行反应均相反应动力学是处理均相反应器选型、操作与设计计算所需主要理论基础研究均相反应首先掌握反应动力学3/147第二章均相反应动力学基础1、化学反应速率及其表示对于均相反应aA+bB=rR+sS反应速率定义为：我们选中哪个组分求反应速率，就称做是着眼组分式中rA取负值表示反应物消失速率4/147因为反应物在化学反应过程中不停消耗，所认为防止反应速率出现负值，在反应速率前加个负号。而若A为产物则为：对于物料体积改变较小反应，液相反应即使不是等摩尔反应体积改变也都很小都能够看做是恒容反应，即可视为恒容反应，V可视作恒定值，则n/V=cA反应速率还可用浓度表示V直接除到微分式里，摩尔数除以体积就是摩尔浓度c反应式就变更简单。5/147前提是恒容反应对于反应：aA+bB=rR+sS，若无副反应，则反应物与产物浓度改变应符合化学计量式计量系数关系，可写成：6/147或可说，我们用不一样着眼级分来描述化学反应速率，那么反应速率与计量系数之比是相等。若以浓度表示则为：7/147冪数型动力学方程和双曲型动力学方程1）幂数型动力学方程aA+bB=rR+sS反应速率定义为：试验研究得知，均相反应速率取决于物料浓度和温度，反应速率符合下述方程，称之为冪数型动力学方程，是经验方程。式中kA称作反应速率常数；α、β是反应级数。8/147对于(恒容)气相反应，因为分压与浓度成正比，也可用分压来表示。注意各参数量纲单位要一致，若分压单位为Pa，则kp单位：9/147H2＋Br22HBr2）双曲型动力学方程如：氢气与溴反应生成溴化氢试验得知此反应系由以下几个基元反应组成：试验得知H2和Br2反应生成溴化氢反应由几个基元反应组成10/147计量方程仅表示参加反应各物质间量改变关系与实际反应历程（反应机理）无关计量方程整个反应为非基元反应而每一步都是一个基元反应。基元反应中反应物分子或离子个数称为分子数。左边反应中除第一步反应分子数是1其它都是2反应历程（机理）化学计量式仅表示参加反应各物质间量改变关系，与实际反应历程(反应机理无关)。11/147第一步链引发第二步链传递对于化学反应机理研究是困难：中间物种浓度低、寿命短捕捉困难，又不具备正常化合物性质，就算捕捉到也难测定。∴反应机理就有一定不确定性。我们是经过试验求动力学参数，反过来验证机理是否反正确，是正确往往称做本征动力学方程。假如已知反应机理，则可依据一定假设，推导出反应速率方程。12/147计量方程仅表示参加反应各物质间量改变关系，与实际反应历程（反应机理）无关。计量方程与实际反应历程一致，则称该反应为基元反应，反之为非基元反应。基元反应--计量方程与实际反应历程一致；非基元反应—与实际反应历程不一致。比如：氢气与氮气合成氨-非基元反应；氢气与溴生成溴化氢-非基元反应；13/147通常要求计量系数之间不含1以外任何公因子，以防止计量方程不确定性。单一反应和复合反应单一反应：只用一个化学计量方程能够表示出反应体系计量关系反应。复合反应：是有几个反应同时进行用几个动力学方程才能描述反应。14/147RARSAARS平行反应ST连串反应平行连串反应常见复合反应有15/147表2－1表2－1列举了一些不一样反应动力学方程，式中浓度项幂次有与计量系数不一致，是因为有是单一反应有是复合反应。16/147分子数：对于基元反应：aA+bB=rR+sS分子数：基元反应中反应物分子或离子个数。对于基元反应来讲α,β必须是正整数，α+β是基元反应分子数，不能大于3（依据碰撞理论，α+β取值不能大于3，必须是一个小于等于3正整数）。17/147反应级数――指动力学方程中浓度项幂数，如式中α和β，α和β分别称作组分A和组分B反应级数α+β=n，n是基元反应总反应级数。AR与2A2R意义不一样，前者–rA=kACA后者–rA=kACA218/147非基元反应：aA+bB=rR+Ssα+β=n，n为非基元反应总反应级数，取值能够是小于或等于3任何数，α和β值与计量系数a和b值无关。取值是经过试验测定。注意：区分反应级数和反应分子数。19/147相同点：非基元反应中反应级数与基元反应中分子数，取值n≤3；α、β仍称做反应物A或B反应