化学反应动力学PPT讲稿

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对多相反应：
ri d Ni ;ri d Ni;ri d Ni
三者之关系: d VR
dS
dW
因 d W ρbd VR dS SrdVR
d Ni d VR
S r
d Ni dS
ρb
d Ni dW
Sr
式中:b ---单位堆体积固体或催化剂中反应的
表面积, m2/m3
二、连续流动系统反应速率表示方式 6
流动系统：
反应物料处于连续稳定流动状态，物料在反应器
内没有积累，物系参数随空间位置变化
表示方式： ri
dNi dVR
ri r 1 dNi
i
i dVR
V a、对气相反应，
R为反应器体积
b、对液相反应，VR为液相所占体积
V c、对气固相催化反应，
R
为催化剂堆体积
C C （1）基元反应
k
动力学平衡时： 1
k
C C 1
3 3
L
1 1
A
4 4
M
2 2
B
热力学平衡时：
CC CC Kc
L
M
L
M
A
B
A
B
12
等价比较得：
Kc
1
k1
1 k1
A,,2
2
B
3 3 L,, 4 4 M
（2）非基元反应
C C k
动力学平衡时： 1 k
C C 1
3 3
L
1 1
A
4 4
M
2 2
B
L
M
K C C 热力学平衡时：
1
r
r
r
c
L
A
M
B
C Cr
r
A
B
13
等价比较得:
K 1/ r C
k1 k 1
1 1 2 2 3 3 4 4 1
A
B
L
M
r
3.控制步骤的化学计算数 r：
14
（1） r 概念：
例： N2 3H2 Fe 2NH3
反应步骤
3
r 1 dnA A V dt
r 1 dnL L V dt
r 1 dnB B V dt
r 1 dnM M V dt
dnA : dnB : dnL : dnM A : B : L : M
因
rA rB rL rM
_
r
1
dni
故有： A B L M
iV dt
i
2. 多相反应速率表示方式
即R：i
§2 化学反应速率方程（幂函数型）
ri f T、C、P、催化剂或溶剂
P
对特定反应，且 P
10%
时可忽略P对ri的影
响 ri f T、C
则： 型)
(反应动力学模
型式： a. 幂函数型----经验模型
9
一、单一反应动力学方程
10
简单反应、并列反应、自催化反应
1.不可逆反应
例 1A1 2A2 3A3
Ri
Kg/m3 ---固体反应物或固体催化剂R的i 堆密r度i ,
8
2.复合反应
例
入Ri
对Q、P有rQ、rP 对 A、S 用 ri 无 法 描 述 ， 引
对献复，合某反一应组需分R考i的虑 每m一组ij 分r_j 在整体反应中的贡 j 1
Ri的应代等数_于ij和按该组分计算的各个反应的反应速率
rj
复杂可逆反应中控制步骤的那个基元反应
所
进行的r次数
i
①1 M与反应机理和化学计量系数
有关
r
②
（活化分子数）
K1
r
K1 ;
（2）动力学参数和热力学K参数1 之间的关系：
1 E 1 E1 Qr MQr
r 15
二、复合反应动力学方程
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1、平行（竞争）反应
r k A B 1 U
A1
B1
u
u
C C r r 1
a A
b
B;
1
u
u
r k C C r r A B 2 Q
A2
B2
Q
; Q
Q
2AB2
A转化速率R：A
“-”
m
j1
Aj
rj
A1
ru u
A 2
rQ Q
Q
m
R r r r B j1
Bj j
u
B1 u
Q
B2 Q
B转化速率R：u
“-”
m
j1
rUj j
u
ru u
化学反应动力学课件
§1 化学反应速率的工程表示
一、间歇系统反应速率表示方式
间歇系统：非定态过程，反应器内物系参数随t变化
1.均相反应速率表示方式
例：均相反应 A A BB LL M M
r 定义：
1 dni i V dt
对等容过程： ri dCi dt
2
以不同组分为准表示的反应速率:
C C C ri f T、C f 1T f 2C k
1 A1
2 A2
3 A3
通式: ri kim 1Ci i
对基元反应：i反 i反，i产 0
对非基元反应：i由试验测定
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2.可逆反应
例 : AA BB LL MM
ri ri1 ri1
k1CA1CB2 CL3 CM4 k 1CA1CB2 CL3 CM4
⑴ 气-液相反应、流—固相反应
ri 1 dni S dt
S--反应表面积
a．对气---液相反应，S为相界面积
b．对流固相非催化反应，S为固体反应物表面积
c．对流固相催化反应，S为固体催化剂内表面积
4
（2）流---固相反应
ri 1 dni W dt
5
W--固体质量
a. 对流固相非催化反应，W为固体反应物质量 b. 对流固相催化反应，W为固体催化剂质量
ru
k C C a b 1AB
m
R r
Q
r r k C C Q
Qj j
Q
Q
2AB
j1
Q
2.连串（串级）反应
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例：
A 1
A
U 2
u
Q
Q
rA
r
,,, A
k C r 1
1A
1
A
rQ
2
k C 2U
,,,r2
rQ
Q
R r r r k C A转化速率：
m
A
A
Aj j
A
A
1A
j 1
A
m
R r r r k C Q生成速率：
Q
Qj j
j 1
Q
Q
Q
Q
2
u
U转化速率m 或生成速率：
R r r
A Q U
U
r k C k C U
Uj j
U
U
1A
2U
j1
A
Q
A
Q
3.复杂反应
例:
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r k C r
A1
1 A1
1
r k C r
A2
3 A2
2
r k C r
A3
2 A1
3
r k C r
A4
4 A2
4
r k C r
A5
5 A5
5
m源自文库
R υ r r r k k C A1
A1
j 1
1 1
3 (
1
)
2 A1
j1
m
R υ r r r r k C k k C A2
A2
j 1
1 1
2 1
4
1
A 1 (
3
)
4 A2
j1
m
R r r r r k C k C k C
基元反应
基元反应进行次数
I 1N 2 1 2K 1 2NK
1
II 3H2 3 2K 3 2HK
3
III 2NK 2HK 2NHK 2K
2
IV
2NHK 2HK 2NH2K 2K
2
V
2NH2K 2HK 2NH3 2 2K
2
N 2 3H 2 2NH3
r 的物理意义：