第一章 化學(xué)動(dòng)力學(xué)-第四版

1、1第一章應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)及第一章應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)及 反應(yīng)器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)反應(yīng)器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第一節(jié) 化學(xué)反應(yīng)和工業(yè)反應(yīng)器的分類第二節(jié) 化學(xué)計(jì)量學(xué)第四節(jié) 化學(xué)反應(yīng)速率及動(dòng)力學(xué)方程第五節(jié) 溫度對(duì)單一反應(yīng)速率的影響及最佳反應(yīng)溫度第六節(jié) 反應(yīng)器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)及基本設(shè)計(jì)方程第七節(jié) 思考題及作業(yè)一、化學(xué)反應(yīng)的分類二、工業(yè)反應(yīng)器的分類一、化學(xué)計(jì)量式二、反應(yīng)進(jìn)度、轉(zhuǎn)化率及化學(xué)膨脹因子三、多重反應(yīng)的收率及選擇性1-8 動(dòng)力學(xué)方程的表示方式1-9 反應(yīng)速率常數(shù)一、間歇系統(tǒng)及連續(xù)系統(tǒng)的化學(xué)反應(yīng)速率二、動(dòng)力學(xué)方程三、溫度對(duì)反應(yīng)速率常數(shù)影響的異常現(xiàn)象一、溫度對(duì)單一反應(yīng)速率的影響及最佳溫度曲線二、溫度對(duì)平行和連串反應(yīng)速率的影響一、反應(yīng)

2、器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)二、反應(yīng)器設(shè)計(jì)的基本方程2第一節(jié)第一節(jié) 化學(xué)反應(yīng)和工業(yè)反應(yīng)器的分類化學(xué)反應(yīng)和工業(yè)反應(yīng)器的分類一、化學(xué)反應(yīng)的分類一、化學(xué)反應(yīng)的分類3化學(xué)反應(yīng)，按照反應(yīng)的特性或過程進(jìn)行的條件進(jìn)行分類：1、按反應(yīng)的特性分類(1) 反應(yīng)機(jī)理 單一、復(fù)雜(平行反應(yīng)、連串反應(yīng)等)(2) 可逆性 可逆和不可逆反應(yīng)(3) 分子數(shù) 單分子、雙分子及多分子反應(yīng)(4) 反應(yīng)級(jí)數(shù) 零級(jí)、1級(jí)、2級(jí)、3級(jí)、分?jǐn)?shù)級(jí)等反應(yīng)4(5) 反應(yīng)熱效應(yīng) 吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)2、按物系的相態(tài)分類(1) 均相反應(yīng) 氣相、液相(催化、非催化) (2) 非均相反應(yīng) 氣液、氣固、液液、液固、 氣液固(催化、非催化)53、按反應(yīng)過程進(jìn)行的條件分類(1)

3、 溫度 等溫、絕熱、非絕熱變溫反應(yīng)(2) 壓力 常壓、加壓、減壓反應(yīng)(3) 操作方法 連續(xù)、間歇、半間歇操作 6二、工業(yè)反應(yīng)器的分類1、按操作方法分類1) 間歇反應(yīng)器2) 管式及釜式連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器3) 半間歇反應(yīng)器72、按流動(dòng)模型分類由流體的流動(dòng)狀態(tài)分類：1) 平推流模型(活塞流、理想置換)指反應(yīng)物在反應(yīng)器中流體流動(dòng)方向的垂直截面上，各點(diǎn)的流速、流向相同。特點(diǎn)： (1) 物料的停留時(shí)間相同； (2) 在同一截面上濃度、溫度相同； (3) 返混程度最小。 用PFR表示。82、全混流模型(理想混和模型) 理想化的條件： (1) 假定反應(yīng)器攪拌完全良好； (2) 物料完全混和均勻； (3) 反應(yīng)器內(nèi)

4、各處物料的濃度、溫度相同。指剛進(jìn)入反應(yīng)器的物料與已存在的物料達(dá)到瞬間混和。特點(diǎn)： (1) 反應(yīng)器內(nèi)各點(diǎn)的溫度、濃度均相同；9(2) 返混程度最大；(3) 各粒子的停留時(shí)間不同，具有停留時(shí)間 分布。用CSTR表示。二、非理想流動(dòng)模型非理想流動(dòng)：凡是流體流動(dòng)狀態(tài)偏離PFR和CSTR兩種理想情況的流動(dòng)，稱為非理想流動(dòng)。非理想流動(dòng)模型介于PFR和CSTR之間；非理想流動(dòng)停留時(shí)間介于PFR和CSTR之間。10圖 偏離平推流的幾種情況1112非理想流動(dòng)產(chǎn)生的影響：(1) 影響化學(xué)反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率、選擇性等；(2) 各種參數(shù)不同。非理想流動(dòng)的形成：(1) 流體流動(dòng)速度發(fā)生變化；(2) 分子的擴(kuò)散效應(yīng)。年齡：流體

5、粒子在反應(yīng)器內(nèi)停留的時(shí)間。返混：指不同年齡的粒子之間的混和。131.管式反應(yīng)器管式反應(yīng)器 化學(xué)反應(yīng)器的類型介紹化學(xué)反應(yīng)器的類型介紹特征：特征：長度長度管徑。內(nèi)部是空的，不設(shè)置任何構(gòu)件。管徑。內(nèi)部是空的，不設(shè)置任何構(gòu)件。多用于均相反應(yīng)。如裂解爐。多用于均相反應(yīng)。如裂解爐。142. 釜式反應(yīng)器釜式反應(yīng)器 特征特征:反應(yīng)器高度與直徑相當(dāng)或稍高。 釜內(nèi)設(shè)有攪拌裝置和擋板。 常帶夾套或釜內(nèi)放置蛇管，傳熱以維持釜內(nèi)所需溫度。 適用于液相均相反應(yīng)、氣液反應(yīng)、液液反應(yīng)、液固反應(yīng)、氣液固三相反應(yīng)。 1516各種各種 攪拌槳的形式攪拌槳的形式 17攪拌釜的各種換熱形式攪拌釜的各種換熱形式 183.塔式反應(yīng)器塔式反

6、應(yīng)器特 征 ：特 征 ： 反 應(yīng) 器 高 度 為 直 徑 的 數(shù) 倍 以 至 十 幾 倍 。反 應(yīng) 器 高 度 為 直 徑 的 數(shù) 倍 以 至 十 幾 倍 。 內(nèi)部常設(shè)置能增加兩相接觸的構(gòu)件，如填料，篩板等。內(nèi)部常設(shè)置能增加兩相接觸的構(gòu)件，如填料，篩板等。 適用于兩種流體相反應(yīng)的過程。如氣液反應(yīng)、液液反應(yīng)。適用于兩種流體相反應(yīng)的過程。如氣液反應(yīng)、液液反應(yīng)。194.循環(huán)流反應(yīng)器循環(huán)流反應(yīng)器2021特征：特征：反應(yīng)器內(nèi)填充有固定不動(dòng)的固體顆粒。反應(yīng)器內(nèi)填充有固定不動(dòng)的固體顆粒。 可以是催化劑，也可以是固體反應(yīng)物。可以是催化劑，也可以是固體反應(yīng)物。 適用于氣固催化反應(yīng)，固相加工反應(yīng)，適用于氣固催化反

7、應(yīng)，固相加工反應(yīng)， 應(yīng)用非常廣泛。應(yīng)用非常廣泛。 根據(jù)換熱方式不同根據(jù)換熱方式不同,可分為三種型式可分為三種型式:5.固定床反應(yīng)器固定床反應(yīng)器22(1)換熱式固定床反應(yīng)器換熱式固定床反應(yīng)器管內(nèi)裝填管內(nèi)裝填催化劑催化劑，反，反應(yīng)物料自上而下通過應(yīng)物料自上而下通過床層；管間為載熱體，床層；管間為載熱體，與管內(nèi)物料進(jìn)行換熱，與管內(nèi)物料進(jìn)行換熱，以維持所需的溫度條以維持所需的溫度條件。件。列管式固定床反應(yīng)器列管式固定床反應(yīng)器23(2)絕熱式固定床反應(yīng)器絕熱式固定床反應(yīng)器 床層與外界沒有床層與外界沒有熱量熱量交換交換 絕熱式固定床反應(yīng)器絕熱式固定床反應(yīng)器 結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低廉，但適用熱低廉，

8、但適用熱效應(yīng)不大或催化效應(yīng)不大或催化劑對(duì)溫度要求不劑對(duì)溫度要求不高的反應(yīng)高的反應(yīng)24(3)自熱式固定床反應(yīng)器自熱式固定床反應(yīng)器自熱式固定床反應(yīng)器自熱式固定床反應(yīng)器 以冷的原料作為載以冷的原料作為載熱體，使冷原料本熱體，使冷原料本身預(yù)熱到反應(yīng)所需身預(yù)熱到反應(yīng)所需的溫度，然后進(jìn)入的溫度，然后進(jìn)入床層進(jìn)行反應(yīng)。床層進(jìn)行反應(yīng)。使用前提：放使用前提：放熱反應(yīng)，熱量熱反應(yīng)，熱量大致平衡。大致平衡。256.流化床反應(yīng)器流化床反應(yīng)器特征：特征：反應(yīng)器反應(yīng)器內(nèi)固體粒子可內(nèi)固體粒子可以象流體一樣以象流體一樣被流化起來。被流化起來。適用于適用于氣固，液固，氣液固反應(yīng)氣固，液固，氣液固反應(yīng)。如如:催化劑快速失活需立即

9、再生的：催化劑快速失活需立即再生的：催化裂化裝置催化裂化裝置 強(qiáng)放熱反應(yīng)：丙烯氨氧化，萘氧強(qiáng)放熱反應(yīng)：丙烯氨氧化，萘氧化，丁烯氧化脫氫化，丁烯氧化脫氫 固相加工反應(yīng)：黃鐵礦，閃鋅礦固相加工反應(yīng)：黃鐵礦，閃鋅礦的焙燒，石灰石的煅燒等的焙燒，石灰石的煅燒等267.移動(dòng)床反應(yīng)器移動(dòng)床反應(yīng)器 特征：特征：固體顆粒自反應(yīng)器頂部連續(xù)加入，自上而下移動(dòng)，固體顆粒自反應(yīng)器頂部連續(xù)加入，自上而下移動(dòng)， 由底部卸出。反應(yīng)流體與顆粒成逆流接觸。由底部卸出。反應(yīng)流體與顆粒成逆流接觸。 適用：適用：催化劑需要連續(xù)再生的催化反應(yīng)、固相加工反應(yīng)。催化劑需要連續(xù)再生的催化反應(yīng)、固相加工反應(yīng)。 特征：特征：反應(yīng)器內(nèi)催化劑也是固

10、定不動(dòng)的。反應(yīng)器內(nèi)催化劑也是固定不動(dòng)的。 廣義上的固定床反應(yīng)器。廣義上的固定床反應(yīng)器。 適用：適用： 液固及氣液固三相反應(yīng)。液固及氣液固三相反應(yīng)。 如石油餾份加氫精制、脫硫等。如石油餾份加氫精制、脫硫等。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 液體不需要加熱變成氣體，節(jié)省能源。液體不需要加熱變成氣體，節(jié)省能源。 8.滴流床反應(yīng)器滴流床反應(yīng)器271. 間歇反應(yīng)器（間歇反應(yīng)器（BR）1、是一個(gè)非定態(tài)反應(yīng)過程。反應(yīng)器內(nèi)物料組成隨時(shí)間而變。、是一個(gè)非定態(tài)反應(yīng)過程。反應(yīng)器內(nèi)物料組成隨時(shí)間而變。2、沒有物料流入，也沒有物料流出，因此不存在物料流動(dòng)。、沒有物料流入，也沒有物料流出，因此不存在物料流動(dòng)。3、整個(gè)反應(yīng)過程都是在恒容下進(jìn)

11、行的。、整個(gè)反應(yīng)過程都是在恒容下進(jìn)行的。4、反應(yīng)器幾乎都是釜式反應(yīng)器。、反應(yīng)器幾乎都是釜式反應(yīng)器。5、適用于品種多、批量小的產(chǎn)品。如醫(yī)藥工業(yè)。、適用于品種多、批量小的產(chǎn)品。如醫(yī)藥工業(yè)。特點(diǎn)：特點(diǎn)：按操作方式分按操作方式分28多屬于定（常）態(tài)操作。反應(yīng)器內(nèi)物料濃度及溫度都不隨時(shí)多屬于定（常）態(tài)操作。反應(yīng)器內(nèi)物料濃度及溫度都不隨時(shí)間變化間變化,但隨位置而變。但隨位置而變。 2.連續(xù)反應(yīng)器連續(xù)反應(yīng)器原料連續(xù)地流入反應(yīng)器，反應(yīng)產(chǎn)物也連續(xù)地從反應(yīng)器中原料連續(xù)地流入反應(yīng)器，反應(yīng)產(chǎn)物也連續(xù)地從反應(yīng)器中流出（連續(xù)進(jìn)，連續(xù)出）所有反應(yīng)器均可采用連續(xù)操作。流出（連續(xù)進(jìn)，連續(xù)出）所有反應(yīng)器均可采用連續(xù)操作。 特點(diǎn)：

12、特點(diǎn)：連續(xù)反應(yīng)器適用于大規(guī)模生產(chǎn)。它產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，勞動(dòng)連續(xù)反應(yīng)器適用于大規(guī)模生產(chǎn)。它產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，勞動(dòng)生產(chǎn)率高，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理生產(chǎn)。但要改變產(chǎn)品品種生產(chǎn)率高，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理生產(chǎn)。但要改變產(chǎn)品品種十分困難。十分困難。29 原料與產(chǎn)物只要其中有一種為連續(xù)流入或流出，而其余原料與產(chǎn)物只要其中有一種為連續(xù)流入或流出，而其余則為分批加入或卸出，這樣的操作方式則為分批加入或卸出，這樣的操作方式半連續(xù)操作半連續(xù)操作。 3.半連續(xù)半連續(xù)(半間歇半間歇)操作操作 30第二節(jié)第二節(jié) 化學(xué)計(jì)量學(xué)化學(xué)計(jì)量學(xué) 一、 化學(xué)計(jì)量式1、反應(yīng)程度 對(duì)于任一個(gè)反應(yīng)： RvBvAvRBA 根據(jù)質(zhì)量守恒定律寫出配平的化學(xué)反應(yīng)方程

13、式，與化學(xué)反應(yīng)方程式不同。如： 2H2+O2=2H2O二、反應(yīng)程度、轉(zhuǎn)化率及化學(xué)膨脹因子 作業(yè)31 各組分起始摩爾數(shù)為ni0，反應(yīng)達(dá)到某一程度時(shí)，摩爾數(shù)為ni，起始到終了時(shí)系統(tǒng)各組分摩爾數(shù)的變化有： iiiRRRBBBAAAvnnvnnvnnvnn0000iiivnn0其中反應(yīng)程度。所以反應(yīng)程度的定義式為： 作業(yè)32iiiiinnn0式中ni為i組分的轉(zhuǎn)化量。當(dāng)0時(shí)，化學(xué)反應(yīng)向右進(jìn)行；當(dāng)0時(shí)，化學(xué)反應(yīng)向左進(jìn)行；當(dāng)=0時(shí)，化學(xué)反應(yīng)不進(jìn)行或達(dá)到平衡狀態(tài)。 作業(yè)332、轉(zhuǎn)化率反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率定義式： 0000AAAAAAAAnnnnnnx通入反應(yīng)器的原料量參加反應(yīng)的物料量此處轉(zhuǎn)化率是指限制組分的轉(zhuǎn)化率

14、(或稱關(guān)鍵組分)限制組分：是指在反應(yīng)過程中最先反應(yīng)完的組分，或是計(jì)量系數(shù)小的組分。 作業(yè)343、化學(xué)膨脹因子如反應(yīng)： ， SPBA00000SPBAtnnnnnAASAAPAABAAtxnnxnnxnnxnn00000001經(jīng)過時(shí)間t后，轉(zhuǎn)化率為xA，則有：00000tSPBAnnnnn如反應(yīng)SPA0000SPAtnnnn作業(yè)35經(jīng)過時(shí)間t后，轉(zhuǎn)化率為xA，則有：AASAAPAAtxnnxnnxnn000001AASPAxnnnn0000即反應(yīng)后總摩爾數(shù)增加。如反應(yīng)PBA23經(jīng)過時(shí)間t后，轉(zhuǎn)化率為xA，則有：AAPAABAAtxnnxnnxnn00000231AAPBAxnnnn00002即反

15、應(yīng)后總摩爾數(shù)減少。作業(yè)36由以上三式可寫出通式：AAittxnnn00式中ii組分的化學(xué)膨脹因子。物理意義：反應(yīng)物消耗1mol時(shí)，引起系統(tǒng)總摩爾數(shù)的變化值。對(duì)于反應(yīng)：MLBAMLBA以A組分為基準(zhǔn)的化學(xué)膨脹因子：ABAMLA作業(yè)37對(duì)于變分子的反應(yīng)，系統(tǒng)體積的變化可表示為：000VxyVVAAA則A組分的濃度表示為：AAAAAAAxyVxnVnC00011AAAAAxyxC0011AAAxyV001作業(yè)38多重反應(yīng)的分類：1、同時(shí)反應(yīng)：反應(yīng)系統(tǒng)中同時(shí)進(jìn)行二個(gè)或二個(gè)以上的反應(yīng)物與產(chǎn)物都不相同的反應(yīng)，稱為同時(shí)反應(yīng)。如：LAk1MBk22、平行反應(yīng)：由一種反應(yīng)物同時(shí)反應(yīng)生成多種產(chǎn)物的反應(yīng)稱為平行反應(yīng)

16、。目的產(chǎn)物L(fēng)Ak1如：副產(chǎn)物MAk1四、多重反應(yīng)的收率及選擇性作業(yè)39如：氨氧化反應(yīng)產(chǎn)物有：NO、N2O、N2平行反應(yīng)。3、連串反應(yīng)：反應(yīng)生成的中間物繼續(xù)反應(yīng)形成最終產(chǎn)物的反應(yīng)稱為連串反應(yīng)。副產(chǎn)物目的產(chǎn)物MLAkk21如：如：CO+2H2CH3OH(CH3)2O4、平行連串反應(yīng)：反應(yīng)物和中間產(chǎn)物都能繼續(xù)反應(yīng)生成多種產(chǎn)物的反應(yīng)稱為平行連串反應(yīng)。如：苯酐，而苯和產(chǎn)物均能進(jìn)行深度氧化生成CO、CO2、H2O。作業(yè)40對(duì)于多重反應(yīng)，除轉(zhuǎn)化率外，還需引入收率和選擇性的概念。數(shù)分進(jìn)入反應(yīng)系統(tǒng)的關(guān)鍵組數(shù)關(guān)鍵組分生成目的產(chǎn)物所消耗的收率100molmolY數(shù)進(jìn)入反應(yīng)器的原料數(shù)料實(shí)際所得目的產(chǎn)物的原100mol

17、mol數(shù)參加反應(yīng)的原料數(shù)料實(shí)際所得目的產(chǎn)物的原選擇性100molmolS由轉(zhuǎn)化率的定義式：AxSY作業(yè)41例例 在銀催化劑上進(jìn)行乙烯氧化反應(yīng)以生產(chǎn)環(huán)在銀催化劑上進(jìn)行乙烯氧化反應(yīng)以生產(chǎn)環(huán)氧乙烷，進(jìn)入氧乙烷，進(jìn)入 催化反應(yīng)器的氣體中各組分的催化反應(yīng)器的氣體中各組分的摩爾分?jǐn)?shù)分別為摩爾分?jǐn)?shù)分別為反應(yīng)器出口氣體中含反應(yīng)器出口氣體中含C2H4和和O2的摩爾分?jǐn)?shù)分別的摩爾分?jǐn)?shù)分別為為13.1%,4.8%。試計(jì)算乙烯的轉(zhuǎn)化率、環(huán)氧乙。試計(jì)算乙烯的轉(zhuǎn)化率、環(huán)氧乙烷的收率和反應(yīng)的選擇性烷的收率和反應(yīng)的選擇性。42解：解：以以100mol進(jìn)料為計(jì)算基準(zhǔn)，并設(shè)進(jìn)料為計(jì)算基準(zhǔn)，并設(shè)x和和y分別表示環(huán)氧分別表示環(huán)氧乙烷

18、和二氧化碳的生成量。乙烷和二氧化碳的生成量。 4344乙烯的轉(zhuǎn)化量為乙烯的轉(zhuǎn)化量為所以所以,乙烯的轉(zhuǎn)化率等于乙烯的轉(zhuǎn)化率等于環(huán)氧乙燒的收率環(huán)氧乙燒的收率將乙烯轉(zhuǎn)化率及環(huán)氧乙燒收率代入式將乙烯轉(zhuǎn)化率及環(huán)氧乙燒收率代入式1.12,得反應(yīng)選擇性為得反應(yīng)選擇性為45第四節(jié) 化學(xué)反應(yīng)速率及動(dòng)力學(xué)方程 一、間歇系統(tǒng)與連續(xù)系統(tǒng)的化學(xué)反應(yīng)速率化學(xué)反應(yīng)速率：單位時(shí)間單位反應(yīng)混合物體積中反應(yīng)物的反應(yīng)量或產(chǎn)物的生成量。特點(diǎn)：t，反應(yīng)物濃度t，生產(chǎn)物濃度。1、反應(yīng)速率的表示方法反應(yīng)速率的表示方法：dtdnVrAA1slmol作業(yè)46式中：ArVAntA組分的瞬時(shí)反應(yīng)速率，反應(yīng)混合物體積A組分的瞬時(shí)mol量反應(yīng)時(shí)間負(fù)號(hào)

19、反應(yīng)物A的量隨時(shí)間的增加而減少對(duì)于恒容系統(tǒng)：dtdCrii對(duì)于反應(yīng)：MLBAMLBA作業(yè)47各組分表示的反應(yīng)速率與化學(xué)計(jì)量系數(shù)之間的關(guān)系：MLBAMLBArrrr:或：dtdCdtdCdtdCdtdCMMLLBBAA1111對(duì)于多相系統(tǒng)：表面積SdtdnSrii1質(zhì)量或：WdtdnWrii1作業(yè)481) 均相系統(tǒng)RiidVdNr其中RV反應(yīng)混合物體積或床層體積(包括孔隙率、空 隙率)2) 非均相系統(tǒng)dSdNriidWdNrii或作業(yè)492、空間速度(空速)空速：單位反應(yīng)器體積能處理的反應(yīng)混合物的體 積流量。或：單位時(shí)間通過單位反應(yīng)器體積的物料體積。組成不變，空速，反應(yīng)器的生產(chǎn)能力?？账俜譃椋阂?/p>

20、空速、干空速、濕空速等。計(jì)算：以標(biāo)準(zhǔn)狀況下標(biāo)準(zhǔn)狀況下和不含產(chǎn)物不含產(chǎn)物的反應(yīng)混合物反應(yīng)混合物為計(jì)算基準(zhǔn)，用VS0表示。 RSVVSV0作業(yè)503、標(biāo)準(zhǔn)接觸時(shí)間SVVVSR100對(duì)于連續(xù)系統(tǒng)：00AAAANNNxAAAxNN10AAAdxNdN0作業(yè)51接觸時(shí)間（接觸時(shí)間（空空間間時(shí)時(shí)間）間）0VVRV0：進(jìn)口溫度、壓力下初態(tài)反應(yīng)混合物體積流量：進(jìn)口溫度、壓力下初態(tài)反應(yīng)混合物體積流量恒容下，流體的溫度和組成不變恒容下，流體的溫度和組成不變，則平均停留時(shí)間，則平均停留時(shí)間tmtm = VR / V052則有：RAARAAAdVdxNdVdxNr00由于00dVdVSR000SAAVNC00ddxC

21、rAAA作業(yè)534、 反應(yīng)物的消耗速率和產(chǎn)物的生成速率對(duì)于反應(yīng)：MLBAMLBA反應(yīng)物的消耗速率：dtdCVrAA1dtdCVrBB1產(chǎn)物的生成速率：dtdCVrLL1dtdCVrMM1作業(yè)54二、 動(dòng)力學(xué)方程 反應(yīng)速率的函數(shù)關(guān)系：CTPfr、當(dāng)溫度、壓力一定時(shí)， Cfr 即為動(dòng)力學(xué)方程或速率方程?；磻?yīng)：化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)式能代表反應(yīng)的真正過程，稱為基元反應(yīng)。非基元反應(yīng)：化學(xué)反應(yīng)是由多個(gè)基元反應(yīng)綜合而成的反應(yīng)，稱為非基元反應(yīng)。作業(yè)55對(duì)于反應(yīng)：MLBAMLBA動(dòng)力學(xué)方程：mMlLbBACmMlLbBaACACCCCkCCCCkra正反應(yīng)級(jí)數(shù)：mlban逆反應(yīng)級(jí)數(shù)：mlban式中：CCkk 、正

22、、逆反應(yīng)的反應(yīng)速率常數(shù)。如果上述反應(yīng)為基元反應(yīng)，則有：AaBb0l0m0a0bLlMm作業(yè)56若3hmkmolr3mkmolC 則113hmkmolcrknn若此反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，即基元反應(yīng)0Ar則有：CBAMLccKCCCCkkBAML對(duì)于非基元反應(yīng)平衡時(shí)，則有：CbbBaaAmmMllLccKCCCCkk其中取決于平衡常數(shù)及動(dòng)力學(xué)方程的表示方法。作業(yè)57例題：氨合成反應(yīng)(生成1mol氨) 3222123NHNH5 . 15 . 0223HNNHPPPPK 平衡常數(shù)：鐵催化劑上的動(dòng)力學(xué)方程式為(實(shí)驗(yàn))：5 . 125 . 112332233HNHNHHNNHNHPPkPPPkdSdNr平衡時(shí)，

23、03NHr，則有：作業(yè)5823221223PNHNHKPPPkk此時(shí)2對(duì)于氣固相反應(yīng)，動(dòng)力學(xué)方程可寫為：qniiiMLBAAPbPPkPPkrMLBA121其中i是所有化合物，q是正整數(shù)，為活性中心數(shù)。作業(yè)59三、溫度對(duì)反應(yīng)速率常數(shù)影響的異?，F(xiàn)象 反應(yīng)速率常數(shù)：RTEcekk0其中：molJECKmolJR314. 80k指前因子的表示方法：kVksk體積反應(yīng)速率常數(shù)，以反應(yīng)體積為基準(zhǔn)，表面反應(yīng)速率常數(shù)，以反應(yīng)表面為基準(zhǔn)，作業(yè)60Wk質(zhì)量反應(yīng)速率常數(shù)，以催化劑質(zhì)量為基準(zhǔn)。以上三者的關(guān)系：bWRsVkSkk其中RS單位體積的反應(yīng)表面，b床層堆密度由于所用單位不同，相應(yīng)的反應(yīng)速率常數(shù)分別為：yfp

24、ckkkk、它們之間的關(guān)系為(理想狀態(tài))：ynfnpnckPRTkRTkRTk作業(yè)61對(duì)反應(yīng)速率常數(shù)式取對(duì)數(shù)：RTEkkC0lnln以klnT1作圖，得一直線T，k少數(shù)情況：T，k(NO氧化)2222ONOPONOPNOPKPkPPkr如：T，K，PkKkP作業(yè)62四、 恒容反應(yīng)器中動(dòng)力學(xué)方程積分式 一、不可逆反應(yīng)1、一級(jí)反應(yīng)：A產(chǎn)物AAAkCdtdCrktAAeCC0ktAAAeCCx1102、二級(jí)反應(yīng)：A+B產(chǎn)物作業(yè)63(1)00BACC2AAAkCdtdCrAAAAAxCxCCkt11100(2)00BACCAABABAAACCCkCCkCdtdCr00AABAACCCkCdtdC00作

25、業(yè)64kdtCCCCdCAABAA00kdtdCCCCCCCAAABAAB0000111ktCCCCCCCCBAABAABA000000lnln1ktCCCCCCBABABA0000ln作業(yè)65二、可逆反應(yīng)(一級(jí)可逆反應(yīng))：LALAAACkCkdtdCr21AAAACCkCkdtdC0210221AAACkCkkdtdC作業(yè)66dtCkCkkdCAAA022121022101lnkktCkCkkCkAAA平衡時(shí)，則有：0021AeAAeACCkCkdtdCAeAeACCCkk021tkkCCCCAeAAeA210ln作業(yè)67第五節(jié) 溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響及最佳反應(yīng)溫度 一、 溫度對(duì)單一反應(yīng)速率的

26、影響及最佳溫度曲線 1、溫度對(duì)不同類型單一反應(yīng)速率的影響 (1) 不可逆反應(yīng)溫度，速率常數(shù)，反應(yīng)速度(2) 可逆吸熱反應(yīng)反應(yīng)速率方程： yfKyfyfkyfkyfkryA121122111作業(yè)68其中： yfyf21、與溫度無關(guān)。T，Ky，則有 yfKyfy121，k1，反應(yīng)速度(3) 可逆放熱反應(yīng)反應(yīng)速率方程： yfKyfyfkyfkyfkryA121122111作業(yè)69其中： yfyf21、與溫度無關(guān)。T，Ky，則有 yfKyfy121，k1(1) 在較低溫度范圍內(nèi)：AArTTr，0(2) 溫度升到某一值時(shí)：達(dá)最大值，AArTr0(3) 溫度繼續(xù)增加：AArTTr，0作業(yè)70二、可逆放熱單一反應(yīng)的最佳溫度曲線各溫度的Tx 曲線如圖1-3。作業(yè)71最佳溫度曲線：由相應(yīng)于各轉(zhuǎn)化率的最佳溫度所組成的曲線，稱為最佳溫度曲線?？赡娣磻?yīng)的動(dòng)力學(xué)方程： yfkyfkr2211其中：R