《北学反应工程》教橐 第二章反应动力学基础 2.2单一反应速率究的解析 复习旧课] 复习化学反应速率的定义,转化率,膨胀因子的定义、物理意义和计算 根据机理推导双曲函数型的方法 引入新课] 根据动力学方程,我们可以了解到反应的速率以及各种因素(如分子结 构、温度、压力、浓度、介质、催化剂等)对反应速率的影响,从而给人们 提供选择反应条件,掌握控制反应进行的主动权,使化学反应按我们所希望 的速率进行,从而在生产上达到多快好省的目的。动力学方程都是根据大量 实验数据来确定的,确定动力学方程的关键是解定反应级数nsn不同,速 率方程的形式也不同(反应级数的确定在后面讲)。 旦反应级数确定,我们常需要根据确定的反应级数推导出其速率式的 积分式,从而了解其动力学特征。本节首先对可用幂函数型来描述的不可逆 和可逆反应(解释这两个概念)的单一反应的速率式的动力学特征进行讨论, 然后对均相催化和自催化反应的动力学特征进行讨论。 [板书]22-1不可逆反应 [讲解]、推导积分式的一般方法 任何由式(2.2-1)所示的不可逆单一反应,如果能应用幂函数速率式来 关联其动力学数据: Aapb (22-1) 其速率式可写成: [分析] 上式中速率常数是与反应组份浓度无关而仅与反应温度有关的常数。这 样,速率式(2.2-2)本身就将影响反应速率的温度变量和浓度变量加以分离 幂函数型速率方程的这一特点给动力学数据的测量和整理带来极大方便 如对于等温恒容的均相反应,式(2.2-2)可以改写成 (22-3) 经积分后得: CaCB 该式称为速率方程的积分式,式中组份B的浓度CB和CA不是相互独立的, 它们是受计量方程和物料衡算关系等的约束,可以把CB化为CA的函数, 后代入式(2-2-4)中求其解析解。 [板书]二、举例 [举例]例221由A和B进行均相二级不可逆反应,其计量方程为 速率方程:-rA kC,c 作者:傅杨武重庆三峡学院化学工程系 第2页共14页《化学反应工程》教案 第二章 均相反应动力学基础 2.2 单一反应速率式的解析 ［复习旧课］ ［引入新课］ ［板 书］ ［讲 解］ ［分 析］ ［板 书］ ［举 例］ 复习化学反应速率的定义，转化率，膨胀因子的定义、物理意义和计算， 根据机理推导双曲函数型的方法。 根据动力学方程，我们可以了解到反应的速率以及各种因素（如分子结 构、温度、压力、浓度、介质、催化剂等）对反应速率的影响，从而给人们 提供选择反应条件，掌握控制反应进行的主动权，使化学反应按我们所希望 的速率进行，从而在生产上达到多快好省的目的。动力学方程都是根据大量 实验数据来确定的，确定动力学方程的关键是解定反应级数 n。n 不同，速 率方程的形式也不同（反应级数的确定在后面讲）。 一旦反应级数确定，我们常需要根据确定的反应级数推导出其速率式的 积分式，从而了解其动力学特征。本节首先对可用幂函数型来描述的不可逆 和可逆反应（解释这两个概念）的单一反应的速率式的动力学特征进行讨论， 然后对均相催化和自催化反应的动力学特征进行讨论。 2.2-1 不可逆反应 一、推导积分式的一般方法 任何由式(2.2-1)所示的不可逆单一反应，如果能应用幂函数速率式来 关联其动力学数据： A SS k α A + aB B → a （2.2-1） 其速率式可写成： （2.2-2） 上式中速率常数是与反应组份浓度无关而仅与反应温度有关的常数。这 样，速率式(2.2-2)本身就将影响反应速率的温度变量和浓度变量加以分离。 幂函数型速率方程的这—特点给动力学数据的测量和整理带来极大方便。例 如对于等温恒容的均相反应，式(2.2-2)可以改写成： b B a A A A kC C dt dC − r = − = （2.2-3） 经积分后得： ∫ = A0 A C C b B a A A C C dC kt （2.2-4） 该式称为速率方程的积分式，式中组份B 的浓度CB和CA不是相互独立的， 它们是受计量方程和物料衡算关系等的约束，可以把 CB化为 CA的函数，然 后代入式(2-2-4)中求其解析解。 二、举例 例 2.2-1 由 A 和 B 进行均相二级不可逆反应，其计量方程为： A SS k α A + aB B → a （1） 速率方程： A B A A kC C dt dC − r = − = （2） 作者：傅杨武 重庆三峡学院化学工程系 第 2 页 共 14 页