化学反应工程知识点复习PPT
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5
• 答：(A)
•答：(A)
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•答：1/3 1/2
7
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
型动力学方程，是经验方程。
rA
, ( mm3ols )
(
r A
)
kcA cB
k
A
c
根据直线的斜率求出活化能
E
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 。
19
速率常数k及活化能E的求取
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 k 0eE / RT1 k 2 k 0eE / RT2
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）。
12
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
A
c
A
c
B
A
R与2A 2R意义不同，前者 –rA=kACA
后者 –rA=kACA2
化学反应工程
三传一反
动量传递
热量传递 递
反应工程
质量传
1
2·1 概 述
• 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
2
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：
rA
1 V
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。
11
分子数：
对于基元反应：aA+bB=rR+sS
(rA )
k
A
c
A
c
B
• 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
AΒιβλιοθήκη Baidu
c
B
式中k称作反应速率常数；α、β是反应级数。
8
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，
rA
K
C
C
A
C
B
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
9
10
（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。
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)
17
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
ln k 2
ln k1
E R
1 T2
1 T1
20
• 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。
21
将分压换算成浓度：
pA cART 400K下：
rA 23pA2kmol m3s1
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。
15
2、速率常数k
• 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。
16
2.1反应速率常数
13
非基元反应：
aA+bB=rR+Ss
(rA )
k
Ac
A
c
B
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。
14
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。
dnA dt
由于反应而消耗的 A物质的量 （单位体积）（单位时 间)
我们选中哪个组分求反应速率，就称做是着眼组分
rA
1 V
dnA dt
,rB
1 V
dnB dt
, rR
1 V
dnR dt
式中r A取负值表示反应物消失的速率
3
-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
rA 23cA2 400R2
同理：
500K下：
rA 23cA2 500R2
rA 400 rA 500
16 25
exp
E 8.314
1 400
1 500
E 7421J mol1
22
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
物的浓度变化应符合化学计量式的计量系数关系，可写 成：
(rA )
a b
(rB )
a r
(rr )
a s
(rS
)
4
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：
1 dc A 1 dcB 1 dcR 1 dcS a dt b dt r dt s dt
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。
18
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
k CACB
k CA0 1 xA CB0 CA0 xA
k CA20 1 xA xA
CB0 / CA0
当CA0=CB0时，积分结果为：
1 CA
1 CA0
• 答：(A)
•答：(A)
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•答：1/3 1/2
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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
型动力学方程，是经验方程。
rA
, ( mm3ols )
(
r A
)
kcA cB
k
A
c
根据直线的斜率求出活化能
E
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 。
19
速率常数k及活化能E的求取
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 k 0eE / RT1 k 2 k 0eE / RT2
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）。
12
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
A
c
A
c
B
A
R与2A 2R意义不同，前者 –rA=kACA
后者 –rA=kACA2
化学反应工程
三传一反
动量传递
热量传递 递
反应工程
质量传
1
2·1 概 述
• 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
2
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：
rA
1 V
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。
11
分子数：
对于基元反应：aA+bB=rR+sS
(rA )
k
A
c
A
c
B
• 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
AΒιβλιοθήκη Baidu
c
B
式中k称作反应速率常数；α、β是反应级数。
8
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，
rA
K
C
C
A
C
B
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
9
10
（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。
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)
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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
ln k 2
ln k1
E R
1 T2
1 T1
20
• 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。
21
将分压换算成浓度：
pA cART 400K下：
rA 23pA2kmol m3s1
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。
15
2、速率常数k
• 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。
16
2.1反应速率常数
13
非基元反应：
aA+bB=rR+Ss
(rA )
k
Ac
A
c
B
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。
14
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。
dnA dt
由于反应而消耗的 A物质的量 （单位体积）（单位时 间)
我们选中哪个组分求反应速率，就称做是着眼组分
rA
1 V
dnA dt
,rB
1 V
dnB dt
, rR
1 V
dnR dt
式中r A取负值表示反应物消失的速率
3
-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
rA 23cA2 400R2
同理：
500K下：
rA 23cA2 500R2
rA 400 rA 500
16 25
exp
E 8.314
1 400
1 500
E 7421J mol1
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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
物的浓度变化应符合化学计量式的计量系数关系，可写 成：
(rA )
a b
(rB )
a r
(rr )
a s
(rS
)
4
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：
1 dc A 1 dcB 1 dcR 1 dcS a dt b dt r dt s dt
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。
18
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
k CACB
k CA0 1 xA CB0 CA0 xA
k CA20 1 xA xA
CB0 / CA0
当CA0=CB0时，积分结果为：
1 CA
1 CA0