G武汉理工大学研究生精品课程水污染控制原理环境工程学硕学位课主讲人：方继敏
武汉理工大学研究生精品课程 水污染控制原理 环境工程学硕学位课 主讲人：方继敏
水污染控制原理第一讲反应速率与反应级数主讲人：方继敏E-mail: 196379@163.com
第一讲 反应速率与反应级数 主讲人：方继敏 E-mail：196379@163.com 水污染控制原理
水污染控制原理主要内容：（1）反应速率、基元反应的概念（2）反应速率的表示方法重点：掌握基元反应、反应级数的意义
水污染控制原理 ⚫ 主要内容： （1）反应速率、基元反应的概念 （2）反应速率的表示方法 ⚫ 重点： 掌握基元反应、反应级数的意义
第一节反应速率与反应级数水污染控制原理1.1反应速率反应速率表示为r：d[A]dndc(1.1)dtdtdt式中[A]及c，均代表A的浓度，A为反应物A为产物的单位为mol·m-3.sl。当式中ACt代表反应物时，由于其浓度是随时间降低的，反应速率r应为负值，反之，当A代表产物时则为正值，如图1-1所示。图1-1反应物及产物的历时曲线
水污染控制原理 1.1反应速率 反应速率表示为 ： （1.1） dt dc dt d A dt dn V r A A A = = = 1 式中:[A]及 均代表A的浓度， 的单位为molm-3 s -1 。当式中A 代表反应物时，由于其浓度是 随时间降低的，反应速率 应 为负值，反之，当A代表产物时， 则为正值，如图1-1所示。 A c A r 图1-1 反应物及产物的历时曲线 A r 第一节 反应速率与反应级数
第一节反应速率与反应级数水污染控制原理1.2化学计量方程(1.2)xA+yB-→uP+vQ这个方程式主要是表示一个质量守恒的关系，只是说明反应物A的x个分子与B的y个分子的质量与产物P的u个分子及Q的v个分子的质量相等，这种关系称为化学计量方程式。dnodnd =-dns _-dng _ dnp -(1.3)xyuVVid称为反应进度，v为物种的化学计量方程系数，反应物取负号，产物取正号
水污染控制原理 1.2化学计量方程 xA+yB→uP+vQ （1.2） 这个方程式主要是表示一个质量守恒的关系，只是说明反应 物A的x个分子与B的y个分子的质量与产物P的u个分子及Q的v个分 子的质量相等，这种关系称为化学计量方程式。 （1.3） 1 1 v dn v dn u dn y dn x dn d A B P Q = = = − = − = dξ称为反应进度， vi为物种i的化学计量方程系数，反应物 取负号，产物取正号。 第一节 反应速率与反应级数
第一节反应速率与反应级数水污染控制原理1.3反应级数反应级数表示为：d[P]dckc1PACB(1.4)dtdt那么，产物P的反应称为：反应物A的a级反应；反应物B的b级反应：总称为（a+b）级反应。K称为反应的速率常数（rateconstant），其单位为（浓度）1-(a+b)/时间
水污染控制原理 1.3 反应级数 反应级数表示为： （1.4） 那么，产物P的反应称为：反应物A的a级反应；反应物B的b级反 应；总称为（a+b）级反应。K称为反应的速率常数（rate constant）， 其单位为（浓度）1-(a+b)/时间。 b B a A p p k c c dt dc dt d P r = = = 第一节 反应速率与反应级数
第一节反应速率与反应级数水污染控制原理1.4基元反应定义：构成化学计量方程的反应序列中的反应称为基元反应(elementaryreaction）。特点：·绝大多数的基元反应，其反应级数与化学计量系数完全相等。·构成一个化学计量方程的反应序列称为原来反应的机理
水污染控制原理 1.4 基元反应 定义：构成化学计量方程的反应序列中的反应称为基元反应 （elementary reaction）。 特点： • 绝大多数的基元反应，其反应级数与化学计量系数完全相等。 • 构成一个化学计量方程的反应序列称为原来反应的机理。 第一节 反应速率与反应级数
第二节简单的基元反应水污染控制原理基元反应有哪些呢单一组分的零三级和更高级级反应的反应基元反应两种反应物的单一组分的？伪一级反应级反应两种反应物的二级反应
第二节 简单的基元反应 水污染控制原理 基元反应 两种反应物的 二级反应 三级和更高级 的反应 单一组分的零 级反应 两种反应物的 伪一级反应 单一组分的一 级反应 基 元 反 应 有 哪 些 呢 ？
第二节简单的基元反应水污染控制原理2.1单一组分的零级反应单一组分的反应A一→>P为零级反应，A的初始浓度为cAO，k为反应物CA产物Cp反应的速率常数，则在反应时刻t浓度c的表达式为：cCA =CA -kt(1.5)零级反应速率和反应物的浓度无关。生物化学反应中，底物（受生化催化剂酶作用的化合物称为底0I物）浓度很高时的酶促反应都属于图1-2零级反应的c-t曲线零级反应
第二节 简单的基元反应 水污染控制原理 2.1 单一组分的零级反应 单一组分的反应 为零 级反应，A的初始浓度为c A0，k为 反应的速率常数，则在反应时刻t 浓度cA的表达式为： （1.5） 零级反应速率和反应物的浓度 无关。生物化学反应中，底物（受 生化催化剂酶作用的化合物称为底 物）浓度很高时的酶促反应都属于 零级反应。 c c kt A = A −0 A P ⎯k→ 图1-2 零级反应的c-t曲线
第二节简单的基元反应水污染控制原理2.2单一组分的一级反应CA = CA. exp(-kt)(1.6)CA式（1.6）可写成式（1.7）形式，在半对数坐标纸上得出一条直线，由5直线的坡度可以求出速率常数k来。如图1-4所示。k(1.7)Ig cs+gc2.3030t放射性元素的衰变属于一级反应，图1-3一级反应的c-t曲线因此常用半衰期来表示它们的衰变速率
第二节 简单的基元反应 水污染控制原理 2.2 单一组分的一级反应 （1.6） 式（1.6）可写成式（1.7）形式， 在半对数坐标纸上得出一条直线，由 直线的坡度可以求出速率常数k来。如 图1-4所示。 （1.7） exp( ) 0 c c kt A = A − 0 lg 2.303 lg A A t c k c = − + 放射性元素的衰变属于一级反应， 图1-3 一级反应的c-t曲线 因此常用半衰期来表示它们的衰变速 率