化学反应工程知识点复习 ppt课件

k ∝T 0~1 0
k之所以称之为常数，是指当反应温度不变时，k是个 常数，当反应温度变化较大时它就不再是常数。 活化能E，根据过度状态理论，反应物生成产物，要 超过一个能垒，因此E的取值永远是正值。
图2－1
lnk与1/T是直线关系 －E/R为斜率 lnk0为截距
通过实验测出不同温度下的 速率常数k，作图根据截距 就可以求出指前因子k0，再 根据直线的斜率求出活化能 E
对于(恒容)气相反应，由于分压与浓度成正比，也可 用分压来表示。
( r )
1
dn A
k
P P
A V dt
pA B
问题：
化学反应速率式为，rAKCC ACB
如用浓度表示的速率常数为Kc， 用压力表 示的速率常数Kp，则Kc= Kp
化学反应工程知识点复习
（3） 基元反应 基元反应指反应物分子一步直接转化为产物分子的反应 。 凡是基元反应，其反应速率遵循质量作用定律，即根据 化学计量关系，就可以写出反应速率方程。 （4）反应级数 反应级数：指浓度函数中各组分浓度的幂数。
•答：1/3 1/2
冪数型动力学方程和双曲型动力学方程
1）幂数型动力学方程 aA+bB=rR+sS
实验研究得知，均相反应速率取决于物料的浓度
和温度，反应速率符合下述方程，称之为幂数型
动力学方( r A ) k A c A c B
k cA cB
式中k称作反应速率常数；α、β是反应级数。
对二级不可逆反应：
A + B → 产物
其反应速率方程为：
rA
dCA dt
CA0
dxA dt
k CACB
k CA01 xACB0 CA0xA
k CA 20 1 xA xA
CB0/CA0
当CA0=CB0时，积分结果为：
1 1 CA CA0
C1A01xx AAkt
工程
知识 •点复在计量0℃方时程纯反气应相：组A分→A2.在5P一，恒实容验间测歇得反如应下器数依据以：下
rA
1 V
dnA dt
由（于单反位应体而积消） A物 耗（质 的 间 单)的位量时
我们选中哪个组分求反应速率，就称做是着眼组分
rA V 1d dA n , trB V 1d dBn ,trR V 1d dRn t
式中r A取负值表示反应物消失的速率
-r - A
dcA dt
恒容过程
对于反应：aA+bB=rR+sS，若无副反应，则反应物与 产物的浓度变化应符合化学计量式的计量系数关系，可 写成：
在一般情况下，反应速率常数 kc与绝对温度T之间的关系可以用 Arrhenius 经验方程表示，即：
k k0eE / RT
k0 指前因子，其单位与反应速率常数相同 Ec 化学反应的活化能，J/mol Rg 气体常数，8.314J/(mol.K)
对于恒温反应因为影响不大 k0指前因子或频率因子，看做与温度无关的常数
(rA)b a(rB)a r(rr)a s(rS)
或可说，我们用不同的着眼组分来描述化学反应速 率，那么反应速率与计量系数之比是相等的。
rA rB rr rs a b rs
若以浓度表示则为：
1dcA1dBc1dRc1dSc a dt b dt r dt s dt
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• 答：(A) •答：(A)
反应的反应级数或总反应级数：指浓度函数中各组分 浓度的幂数之和。
对可逆反应，有正反应的反应级数和逆反应的反应级数 。
分子数：
对于基元反应：aA+bB=rR+sS
(rA ) k AcA cB
• 分子数：基元反应中反应物分子或离子的个数。 对于基元反应来讲α,β必须是正整数，α+β是基
元反应的分子数，不能大于3（根据碰撞理论， α+β的取值不能大于3，必须是一个小于等于3 的正整数）。
习
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• 解：
• 当t→∞时，pAe=0.02，故为可逆反应，设 此反应为一级可逆反应，则
dpA dt
k1 pA
k2 pP
化学反应工程
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动量传递 热量传递 质量传递 反应工程
化学反应工程知识点复习
• 均相反应－－在均一液相或气相中进行的反应 • 均相反应动力学是解决均相反应器的选型、操
作与设计计算所需的重要理论基础 • 公式：P15
1、化学反应速率及其表示
对于均相反应aA+bB=rR+sS反应速率定义为：
反应级数――指动力学方程中浓度项的幂数，如式中的
α和β，
α和β分别称作组分A和组分B的反应级数α+β=n，n是
基元反应的总反应级数。
, ( mm3ols )
(rA ) k AcA cB
A
R与2A 2R意义不同，前者 –rA=kACA
后者 –rA=kACA2
非基元反应：
aA+bB=rR+Ss
(rA ) k AcA cB
反应级数的大小反映了该物料浓度对反应速率影响的程 度。级数愈高，则该物料浓度的变化对反应速率的影响 愈显著。
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• 化学反应速率方程体现了浓度和温度两方面 的影响，浓度的影响体现在浓度项上，反应 级数表明了反应速率对浓度变化的敏感程度。
• 温度的影响则是由速率常数k体现的。
2.1反应速率常数
对给定的反应，反应速率与 温度的关系在低温时比高温 时更加敏感 。
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选择几组不同的反应温度，在等温、恒 容下得到均相反应的实验数据，并据此求 出相应的k值，进而就可以求得活化能E的 值。
k1 k0eE/ RT1 k2 k0eE/ RT2
lnk2lnk1R ET12 T11
• 一气相分解反应在常压间歇反应器中 进行，在400K和500K温度下，其反应 速率均可表达为−rA=23pA2 mol·m-3s-1， 式中pA 的单位为kPa。求该反应的活化 能。
α+β=n，n为非基元反应的总反应级数，取值可以是小于或
等于3的任何数，α和β的值与计量系数a和b的值无关。 取值是通过实验测定的。
注意：区分反应级数和反应的分子数。
相同点：非基元反应中的反应级数与基元反应中的分子数 ，取值n≤3；α、β仍称做反应物A或B的反应级数。 不同点：非基元反应n的取值还可以是负数、0、小数； 分子数是专对基元反应而言的，非基元过程因为不反映直 接碰撞的情况，故不能称作单分子或双分子反应。