青海大学化学反应工程01应用化学反应动力学及反应器设计基础案例分析.ppt

2）k和温度的关系 对于单反应，k和绝对温度T之间的关系可用阿累尼乌斯经验方程表示： 式中，k0指前因子，Ec活化能，Rg气体常数，k0和Ec由实验确定。 活化能在一定的温度范围内是定值。一般化学反应的活化能为4×104～4×105J / mol，大多数在6×104～2.4×105 J/mol。活化能越小，反应速率常数越大，反应速率也就越快。当活化能小于4×104 J/mol时，反应速率常常快到不易测定。 Ec的大小直接反映了反应的难易程度，也反映了反应速率对温度的敏感程度。 3）k的单位 可见，k的单位与反应速率的表示方式有关，还与反应组分的表示方式有关。 A、kv、ks和kw 例如对于连续系统，反应速率的表示方式有： 均相反应常采用以反应体积为基准表示反应速率，此时称为体积反应速率常数kv；对于气固相催化反应或流－固相非催化反应，常以反应表面或反应物质量为基准表示反应速率，相应的称为表面反应速率常数kS和质量反应速率常数kw,三者的关系如下 反应速率的量纲：[浓度] .[时间]-1 ri = kCAn 反应速率常数的量纲：[浓度]1-n .[时间]-1例如：反应 A B + C，如果浓度的单位为mol.m-3，当速率常数k分别等于下例值时，判断反应级数n。 k=2.0s-1, n=? k=3.0mol.m-3.s-1, n=? k=2.0(mol.m-3)2.s-1, n=? B、 kc、kp和ky 对于上述任一种反应速率常数而言，气相反应组分可以用浓度、分压、逸度和摩尔分率表示，相应的反应速率常数分别为kc、kp和ky。若为理想气体，它们之间的关系推导如下： 设： 例： rA=kCCAaCBb 则：kC= ·kP 4）温度对k影响的异常现象 对于单反应： 在一定范围内，活化能为定值，所以lnk~1/T为直线。但有时会出现异常情况，即lnk~1/T不是直线关系。 温度升高 反应速率 常数K增大 反应速率增大 A、 例如气固相催化反应过程中往往出现活化能随温度而变化的情况，此时lnk∽1/T就不为直线，而是呈曲线关系。这种情况将在第二章中讨论。 B、多重反应是由不同的单反应组成的，所以往往出lnk~1/T为曲线的情况。要针对特定的反应加以研究，不能一概而论。 一氧化氮的氧化反应： 总反应：2NO + O2 = 2NO2 r = kpPNO2PO2 T升高， r降低 实际反应分两步: (1) 2NO = (NO)2 很快（可逆放热） (2) (NO)2 + O2 = 2NO2 控制步骤 对（2）式 r = k1P（NO）2PO2 由（1）式 K = P（NO）2/PNO2 , P（NO）2 =PNO2 K 则: r = k1 K PNO2PO2 , kp= k1 K , T升高, k1增大, K降低，而实际反应中K的影响大，所以T升高，kp降低， r降低 温度是影响化学反应速率的主要因素，对于不同类型的反应，其影响程度是不相同的。 1.4.1 温度对单反应速率的影响及最佳温度 1）温度对不同类型单反应速率的影响 2）可逆放热反应的最佳温度曲线 3）最佳温度的实现 1.4.2 温度对多重反应速率的影响 1）平行反应 2）连串反应 1.4 温度对反应速率的影响及最佳反应温度 1.2.4 多重反应的收率及选择率 1) 单一反应和多重反应 （1）单一反应：一组特定的反应物反应生成一组特定的产物。 （2）多重反应：一组特定的反应物同时进行n个不同的单反应，生成n组不同的产物，称为多重反应（复合反应，复杂反应）； 主反应：生成目的产物的反应； 副反应：生成副产物的反应。 CaCO3+H2SO4=CaSO4+CO2+H2O Ca5F(PO4)3+5H2SO4+2.5H2O=3H3PO4+5CaSO4.0.5H2O+HF MgCO3+H2SO4=MgSO4+CO2+H2O Fe2O3+H2SO4=..... , Al2O3+H2SO4=..... (A）同