卩申报省级精品课程 《化学反应过程与设备》 精品课程 均相反应动力学 ■均相反应速率 ■均相反应动力学方程 ■单一反应动力学方程 常州工程职业技术学院 《化学反应过程与设备》课程组
均相反应动力学 均相反应速率 均相反应动力学方程 单一反应动力学方程
卩申报省级精品课程 《化学反应过程与设备》 精品课程 概述 ■均相反应 是指在均一的液相或气相中进行的化学反应。有很广泛的应用范围, 如烃类的热裂解为典型的气相均相反应,而酸碱中和、酯化、皂化等则为 典型的液相均相反应 均相反应应满足的两个必要条件 反应系统可以成为均相 预混和速率>>反应速率 预混和指物料在反应前能否达到分子尺度的均匀混和。 实现装置:机械搅拌和高速流体造成的射流混和 ■均相反应的特点:反应过程不存在相界面,过程总速度由化学反应本身 决定。 常州工程职业技术学院 《化学反应过程与设备》课程组
概述 均相反应 是指在均一的液相或气相中进行的化学反应。有很广泛的应用范围, 如烃类的热裂解为典型的气相均相反应,而酸碱中和、酯化、皂化等则为 典型的液相均相反应。 均相反应应满足的两个必要条件 ➢ 反应系统可以成为均相 ➢ 预混和速率>>反应速率 预混和指物料在反应前能否达到分子尺度的均匀混和。 实现装置:机械搅拌和高速流体造成的射流混和 均相反应的特点:反应过程不存在相界面,过程总速度由化学反应本身 决定
卩申报省级精品课程 《化学反应过程与设备》 精品课程 均相反应速率 ■均相反应速率的表达式 士 Kmol/ms h 对于多组分单一反应系统,各个组分的反应速率受化学计量关系的 约束,存在一定比例关系。例如aA+bB—>rR+sS反应,各组分的 反应速率满足下列关系 常州工程职业技术学院 《化学反应过程与设备》课程组
均相反应速率 均相反应速率的表达式 Kmol/m3 .h 对于多组分单一反应系统,各个组分的反应速率受化学计量关系的 约束,存在一定比例关系。例如 反应,各组分的 反应速率满足下列关系: 1 i i dn r V d = aA bB rR sS + ⎯⎯→ + s n n r n n b n n a nA0 nA B0 B R R0 S − S 0 = − = − = −
卩申报省级精品课程 《化学反应过程与设备》 精品课程 ■均相反应速率其他形式的表达式 dF. 流动系统的反应 F=土 Kmol/m3. h 恒容下进行的反应: Kmol/m3. h 气相反应 dP 土P=土 atm/h或Pa/h 常州工程职业技术学院 《化学反应过程与设备》课程组
➢ 流动系统的反应: Kmol/m3 .h ➢ 恒容下进行的反应: Kmol/m3 .h ➢ 气相反应: atm/h或 Pa/h i i R dF r dV = i i dc r d = i i dP r d = 均相反应速率其他形式的表达式
卩申报省级精品课程 《化学反应过程与设备》 精品课程 当均相反应动力学方程式 ■均相反应动力学方程式 >在均相反应系统中只进行如下不可逆化学反应:aA+bBrR+s 其动力学方程一般都可表示成:土=12 1 dn k Cc B aT 常州工程职业技术学院 《化学反应过程与设备》课程组
均相反应动力学方程式 均相反应动力学方程式 ➢ 在均相反应系统中只进行如下不可逆化学反应: 其动力学方程一般都可表示成: aA bB rR sS + ⎯⎯→ + 1 2 i i A B r k c c = ( ) 1 1 1 A A A A B dn r k C C V d − = − =
卩申报省级精品课程 《化学反应过程与设备》 精品课程 于气相反应,由于分压与浓度成正比,也常常使用分压来表示 k 其中:k k (RT)2 (RT kmol kmol kA单位: 3 Kp单位 kmm1” 一般说来,可以用任一与浓度相当的参数来表达反应的速率,但 动力学方程式中各参数的因次单位必须一致。 常州工程职业技术学院 《化学反应过程与设备》课程组
➢ 于气相反应,由于分压与浓度成正比,也常常使用分压来表示: 其中: kA单位: κp单位: kmol/m3 .h.Pan 1 2 1 ( ) A A p A B dn r k p p V d − = − = 1 2 ( ) ( ) A A p n k k k RT RT + = = 1 3 3 3 n n kmol kmol m h m kmol h m − = ➢一般说来,可以用任一与浓度相当的参数来表达反应的速率,但 动力学方程式中各参数的因次单位必须一致
卩申报省级精品课程 《化学反应过程与设备》 精品课程 ■反应分子数与反应级数 基本概念 a单一反应与复杂反应 单一反应:指只用一个化学反应式和一个动力学方程式便能代表 的反应 复杂反应:有几个反应同时进行,要用几个动力学方程式才能加 以描述。 常见的复杂反应有:连串反应、平行反应、平行连串反应等 b基元反应与非基元反应 基元反应:如果反应物分子在碰撞中一步直接转化为产物分子, 则称该反应为基元反应。 非基元反应:若反应物分子要经过若干步,即经由几个基元反应 才能转化成为产物分子的反应,则称为非基元反应 常州工程职业技术学院 《化学反应过程与设备》课程组
反应分子数与反应级数 ➢基本概念 a.单一反应与复杂反应 单一反应:指只用一个化学反应式和一个动力学方程式便能代表 的反应 复杂反应:有几个反应同时进行,要用几个动力学方程式才能加 以描述。 常见的复杂反应有:连串反应、平行反应、平行-连串反应等 b.基元反应与非基元反应 基元反应:如果反应物分子在碰撞中一步直接转化为产物分子, 则称该反应为基元反应。 非基元反应:若反应物分子要经过若干步,即经由几个基元反应 才能转化成为产物分子的反应,则称为非基元反应
卩申报省级精品课程 《化学反应过程与设备》 精品课程 C单分子、双分子、三分子反应 单分子、双分子、三分子反应,是针对基元反应而言的。参加反应的 分子数是一个,称之为单分子反应;反应是由两个分子碰撞接触的, 称为双分子反应。 d反应级数 反应级数:是指动力学方程式中浓度项的指数。它是由实验确定的常 数。可以是分数,也可以是负数 常州工程职业技术学院 《化学反应过程与设备》课程组
c.单分子、双分子、三分子反应 单分子、双分子、三分子反应,是针对基元反应而言的。参加反应的 分子数是一个,称之为单分子反应;反应是由两个分子碰撞接触的, 称为双分子反应。 d.反应级数 反应级数:是指动力学方程式中浓度项的指数。它是由实验确定的常 数。可以是分数,也可以是负数
卩申报省级精品课程 《化学反应过程与设备》 精品课程 >理解反应级数时应特别注意 a反应级数不同于反应的分子数,前者是在动力学意义上讲的, 后者是在计量化学意义上讲的。 对基元反应,反应级数a1a2…即等于化学反应式的计量系数 值,而对非基元反应,应通过实验来确定。 b反应级数高低并不单独决定反应速率的快慢,反应级数只反 映反应速率对浓度的敏感程度。级数愈高,浓度对反应速率的 影响愈大。 常州工程职业技术学院 《化学反应过程与设备》课程组
a.反应级数不同于反应的分子数,前者是在动力学意义上讲的, 后者是在计量化学意义上讲的。 对基元反应,反应级数 …即等于化学反应式的计量系数 值,而对非基元反应,应通过实验来确定。 b.反应级数高低并不单独决定反应速率的快慢,反应级数只反 映反应速率对浓度的敏感程度。级数愈高,浓度对反应速率的 影响愈大。 1 2 , ➢ 理解反应级数时应特别注意:
卩申报省级精品课程 《化学反应过程与设备》 精品课程 反应速率常数k和活化能E ■反应速率常数k k就是当反应物浓度为1时的反应速率,又称反应的比速率。 k值大小直接决定了反应速率的高低和反应进行的难易程度。不同的反应有 不同的反应速率常数,对于同一个反应,速率常数随温度、溶剂、催化剂 的变化而变化。 E k随温度的变化规律符合阿累尼乌斯关系式 k=Ao exp(- RT ■活化能E 反应活化能是为使反应物分子“激发”所需给予的能量。 活化能的大小是表征化学反应进行难易程度的标志。活化能高,反应难于 进行;活化能低,则容易进行。 但是活化能E不是决定反应难易程度的唯一因素,它与频率因子A共同决 定反应速率。 常州工程职业技术学院 《化学反应过程与设备》课程组
反应速率常数k和活化能E 0 exp( ) E k A RT = − 反应速率常数k k就是当反应物浓度为1时的反应速率,又称反应的比速率。 k值大小直接决定了反应速率的高低和反应进行的难易程度。不同的反应有 不同的反应速率常数,对于同一个反应,速率常数随温度、溶剂、催化剂 的变化而变化。 k随温度的变化规律符合阿累尼乌斯关系式: 活化能E 反应活化能是为使反应物分子“激发”所需给予的能量。 活化能的大小是表征化学反应进行难易程度的标志。活化能高,反应难于 进行;活化能低,则容易进行。 但是活化能E不是决定反应难易程度的唯一因素,它与频率因子A0共同决 定反应速率