化学反应工程02_均相反应动力学基础.ppt

第二章 均相反应动力学基础 等分子反应缩体反应膨体反应 积分得： 根据实验数据，以（CP-CP0）对（CS-CS0）作图，得到斜率为k1/k2的直线。结合上述（k1+k2），从而可确定k1和k2。 对上述平行反应，有： 则有： CA的浓度代入到 2.2 等温恒容过程 得： 分离变量积分： 类似地可得： 这样，就可以以Ci对t作图，得到各组分浓度随时间的分布曲线。 2.2 等温恒容过程 k1k2 Cp0=Cs0=0 平行反应的特征： ① 反应物的浓度单调下降， 产物P和S浓度单调增加 ② 若各处的CP/CS值都等于比值 k1/k2,说明所考察的反应为平行 反应，且两平行反应等级数。 ③ 生成产物P和S的初始速率 （dcp/dt）t=0都与CA0成正比关系 2.2 等温恒容过程 k1k2 Cp0=Cs0=0 2.2.2 复合反应 2.2.2.1 平行反应 （2）产物分布 则瞬时选择性为： 当a1a2，主反应级数比副反应大，在高浓度下进行反应有利于p的生成； 当a1a2, 副反应级数比主反应大，在低浓度下进行反应有利于P的生成； 当a1=a2, E1＞E2时，高温下进行反应有利于p的生成，反之在低温下进行； 采用促进主反应进行的催化剂，可提高选择性 2.2 等温恒容过程 主 副 对于主副反应级数都是一级时， 对（1）（2）分离变量，求积分，代入初始条件：t=0时， CA=CA0, CP=CS=0 2.2 等温恒容过程 主 副 因此， 对于主副反应级数都是一级时， 2.2 等温恒容过程 主 副 因此，Ψp=Φp 结论：对于两个都是一级、不可逆的平行反应，瞬间选择 性和总选择性相同；瞬间收率和总收率相同; 反应的收率和选择性均与组分的浓度无关而仅是温度的函数 2.2.2 复合反应 2.2.2.2 串联反应 对反应： 2.2 等温恒容过程 对于两步均为一级的反应 各组分的浓度分布情况？ 2.2.2 复合反应 2.2.2.2 串联反应 对反应： 对rA分离变量积分得： 2.2 等温恒容过程 以ln(CA0/CA)对t作图应得到一条直线，其斜率为k1。 对rP整理得到下式； 此方程为一阶线性微分方程。其解的一般式为： 边界条件为： 当k1≠k2时，解得： 2.2 等温恒容过程 对A作物料衡算，则有： 于是有： 2.2 等温恒容过程 对这种反应，中间物P存在一最高浓度，对应时间为topt。以CP对topt求导： 从而得到对应此最高浓度的反应时间为： 2.2 等温恒容过程 串联反应的特征： ① 反应足够久，混合物中存在中间产物，则为串联反应； ② 若反应为不可逆反应，根据测定的反应物浓度随时间 变化 的数据求第一步反应的级数和反应速率常数 ③ 测定产物的最大浓度CPmax与CA0的函数关系，如第一步 为一级反应，且（CPmax/CA0）与 CA0无关，则串联反应的第二步也是一级反应。如果（CPmax/CA0）随 CA0的升高而降低，表明P的消失速率大于其生成速率，第二步反应对浓度的影响更敏感，因此第二步的速率比第一步的反应级数要高，反之，则低。 ④ 对于两步均是一级反应，根据CA-t的数据，CPmax或topt的值，求出k1,k2 2.2 等温恒容过程 2.2 等温恒容过程 分离变量，积分代入初始条件, t=0 CA=CA0 CP=0; CA=CA0e-k1t xp和S0的计算 * 2.1 概述 2.2 等温恒容过程 2.3 等温变容过程 2.1.1 化学反应速率 化学反应速率是指单位时间、单位体积的物料数量的变化量。 物料：反应物或产物 因此，均相反应速率定义式为： 式中，对反应物，取“－”，而对产物，取“+”。 2.1 概述 均相反应是指在均匀的液相或气相中进行的反应。 均相反应动力学研究各种外界因素对反应速率和反应产物分布的影响以及它们之间的定量