最新反应工程第二篇课件-(天大)课件ppt
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反应体系的简化方法主要取决于反应物系的特性 针对于反应组分十分复杂的物系，一般是将性质相近的 物质合并为一种虚拟物质进行对待：例如催化裂化反应：
2.5 反应速率方程的变换与积分
反应过程中经常伴随着反应体积的变化， 对此体系浓度的变化对反应速率的影响如何处理？
2.5 反应速率方程的变换与积分
2.5 反应速率方程的变换与积分
2.7 多相催化反应动力学
反应速率由R脱附净速率决定 其他各步达到平衡 活性位分率归一性
k(pApBpR/KP)
1KApAKBP BKRKPpApB
2.7 多相催化反应动力学
2.7 多相催化反应动力学
2.7 多相催化反应动力学
2.8 动力学参数的确定
吸附平衡常数（吸附热和指前因子） 反应速率常数（活化能和指前因子) 反应因子
解：
2.2 反应速率方程
理想气体
例题2.1
图解法
2.2 反应速率方程
温度
影
浓度
响 因 素
压力
溶剂 固定 速率方程或动力学方程
催化剂
定量描述反应速率和温度 及浓度的关系式
反应速率方程的确定方法
1 基元反应
质量作用定律
vA AvB BvR R
rA k cAAcBB
2 非基元反应
反应速率方程的确定方法
例如对于反应
反应速率方程的确定方法
机理1：
机理2：
机理
速率方程
？ 机理
速率方程
机理未明反应 反应速率方程的确定方法
3、反应机理未知 幂函数形速率方程
可逆反应
正逆反应速率常数及反应级数之间的关系？
机理未明可逆反应 反应速率方程的确定方法
对于反应
机理未明反应 反应速率方程的确定方法
根据热力学分析，反应达到平衡时：
2.5 反应速率方程的变换与积分
2.5 反应速率方程的变换与积分
*根据上述两式就可以对方程进行积分，得出转化率随时间的变化
普遍化的浓度、分压、摩尔分率表达式（变容系统）
2.5 反应速率方程的变换与积分
例如：针对气相反应
A＋B＝P
1/11
2.5 反应速率方程的变换与积分
例题2.5
rBf(XB)
气相反应 理想气体
正逆反应活化能的关系
等压反应Van’t Hoff 方程
可逆反应
Relationship?
正逆反应活化能的关系
温度对可逆反应速率的影响
可逆反应
温度对可逆反应速率的影响
温度对可逆反应速率的影响
温度低 最佳温度 温度高
可逆放热反应的最佳反应温度
＝0
反应达到平衡时
可逆放热反应的最佳反应温度
可逆放热反应的最佳反应温度确定实例
求可逆放热反应
在不同反应条件下 的最佳反应温度
已知：
可逆放热反应的最佳反应温度确定实例
解: (1) 混合气的组成为：
可逆放热反应的最佳反应温度确定实例
（2） （3）
2.4 复合反应
反应中任何一个反应都不可能由其他反应经过线性组合而得到
例如：
（2）－（1）＝（3） 独立反应数为2
1. 例如：反应
2.7 多相催化反应动力学
2.
速率控制 步骤并非 一成不变
其他各步近似认为达到平衡
2.7 多相催化反应动力学
反应速率由表面反应速率决定 其他各步达到平衡 活性位分率归一性
2.7 多相催化反应动力学
其中：
2.7 多相催化反应动力学
反应速率由A吸附净速率决定 其他各步达到平衡 活性位分率归一性
瞬时选择性
综合选择性
综合收率
XA
Y S0XA SdXA
0
复合反应的基本类型
例如： 2 N O O 2 2 N 2 O N 2 O 4
连串反应中 各组分浓度 随时间变化
2.4.3 反应网络
实际的反应体系中既有连串反应，又有平行反应， 往往构成一个网络，因此称之为反应网络 例如：萘氧化反应
2.5 反应速率方程的变换与积分
解：
rBf(XB)
2.5 反应速率方程的变换与积分
独立反应数为M ＝
2.5 反应速率方程的变换与积分
2.6 多相催化与吸附
催化剂的作用：改变化学反应的速度（提高主反应速率、 改善反应选择性） 例如：
2.6 多相催化与吸附
反应物的吸附 多相催化反应 表面反应
产物的脱附 例如多相催化反应
2.8 动力学参数的确定
2.8 动力学参数的确定
例题：2－9 ， 2－10
2.8 建立速率方程的步骤
（1）设想各种反应机理，导出不同的速率方程 （2）进行反应动力学实验，测定所需的动力学数据 （3）根据实验数据对可能的速率方程进行筛选
和参数估值，确定合适的速率方程
2.6 多相催化与吸附
十分 重要
2.6 多相催化与吸附
单分子吸附
2.6 多相催化与吸附
双分子吸附
多分子吸附
2.6 多相催化与吸附
解离吸附
平衡时
2.6 多相催化与吸附
(考虑到吸附表面吸附的不均匀性的模型)
qEaEd
பைடு நூலகம் 2.6 多相催化与吸附
pA0 ,
A0
另外一种吸附等温式：
A可能大于 1
2.7 多相催化反应动力学
一定要注明反应速率是按哪一个组分计算的
例题2.1
在350度等温恒容下纯丁二烯进行二聚反应，测得反 应系统总压 p 与反应时间 t 的关系如下：
t/min 0 6 12 26 38 60 p/kPa 66.7 62.3 58.9 53.5 50.4 46.7 试求时间为26min时的反应速率。
反应工程第二篇课件-(天大)
化学反应动力学
2.1 化学反应速率此只式是并在非间反歇应反速应率系定统义中式的，
表达方式
定义：单位时间，单位体积反应物系中某一反应组分 的反应量。
AABB RR
rAV 1ddAn ,trBV 1d dBn ,trRV 1ddRnt
1. 反应速率恒为正值 2. 按不同组分计算的反应速率数值上不等，因此
（1）＋（3）＝（2）
复合反应体系独立方程数的确定方法
复合反应的基本类型
各个反应独立进行，互相不影响 但变容反应过程 速率会受一定影响
A的反应速率 P的瞬时选择性：
复合反应的基本类型
CA S CA S
浓度高有利于反应级数大的反应
S与温度T无关 TS TS
温度升高有利于活化能大的反应
复合反应的基本类型
反应速率方程的确定方法
例如针对于此反应机理 化学计量系数为 2
反应速率方程的确定方法
实验测得不同时刻醋酸转化量如下表
反应速率方程的确定方法
解： 因为丁醇大大过量，因此在此反应条件下可不考虑 丁醇浓度的影响，同时不考虑逆反应，则可假设：
CA CAoekt
图解法
参数拟合法 图解法 参数拟合法
2.3 温度对反应速率的影响
2.5 反应速率方程的变换与积分
反应过程中经常伴随着反应体积的变化， 对此体系浓度的变化对反应速率的影响如何处理？
2.5 反应速率方程的变换与积分
2.5 反应速率方程的变换与积分
2.7 多相催化反应动力学
反应速率由R脱附净速率决定 其他各步达到平衡 活性位分率归一性
k(pApBpR/KP)
1KApAKBP BKRKPpApB
2.7 多相催化反应动力学
2.7 多相催化反应动力学
2.7 多相催化反应动力学
2.8 动力学参数的确定
吸附平衡常数（吸附热和指前因子） 反应速率常数（活化能和指前因子) 反应因子
解：
2.2 反应速率方程
理想气体
例题2.1
图解法
2.2 反应速率方程
温度
影
浓度
响 因 素
压力
溶剂 固定 速率方程或动力学方程
催化剂
定量描述反应速率和温度 及浓度的关系式
反应速率方程的确定方法
1 基元反应
质量作用定律
vA AvB BvR R
rA k cAAcBB
2 非基元反应
反应速率方程的确定方法
例如对于反应
反应速率方程的确定方法
机理1：
机理2：
机理
速率方程
？ 机理
速率方程
机理未明反应 反应速率方程的确定方法
3、反应机理未知 幂函数形速率方程
可逆反应
正逆反应速率常数及反应级数之间的关系？
机理未明可逆反应 反应速率方程的确定方法
对于反应
机理未明反应 反应速率方程的确定方法
根据热力学分析，反应达到平衡时：
2.5 反应速率方程的变换与积分
2.5 反应速率方程的变换与积分
*根据上述两式就可以对方程进行积分，得出转化率随时间的变化
普遍化的浓度、分压、摩尔分率表达式（变容系统）
2.5 反应速率方程的变换与积分
例如：针对气相反应
A＋B＝P
1/11
2.5 反应速率方程的变换与积分
例题2.5
rBf(XB)
气相反应 理想气体
正逆反应活化能的关系
等压反应Van’t Hoff 方程
可逆反应
Relationship?
正逆反应活化能的关系
温度对可逆反应速率的影响
可逆反应
温度对可逆反应速率的影响
温度对可逆反应速率的影响
温度低 最佳温度 温度高
可逆放热反应的最佳反应温度
＝0
反应达到平衡时
可逆放热反应的最佳反应温度
可逆放热反应的最佳反应温度确定实例
求可逆放热反应
在不同反应条件下 的最佳反应温度
已知：
可逆放热反应的最佳反应温度确定实例
解: (1) 混合气的组成为：
可逆放热反应的最佳反应温度确定实例
（2） （3）
2.4 复合反应
反应中任何一个反应都不可能由其他反应经过线性组合而得到
例如：
（2）－（1）＝（3） 独立反应数为2
1. 例如：反应
2.7 多相催化反应动力学
2.
速率控制 步骤并非 一成不变
其他各步近似认为达到平衡
2.7 多相催化反应动力学
反应速率由表面反应速率决定 其他各步达到平衡 活性位分率归一性
2.7 多相催化反应动力学
其中：
2.7 多相催化反应动力学
反应速率由A吸附净速率决定 其他各步达到平衡 活性位分率归一性
瞬时选择性
综合选择性
综合收率
XA
Y S0XA SdXA
0
复合反应的基本类型
例如： 2 N O O 2 2 N 2 O N 2 O 4
连串反应中 各组分浓度 随时间变化
2.4.3 反应网络
实际的反应体系中既有连串反应，又有平行反应， 往往构成一个网络，因此称之为反应网络 例如：萘氧化反应
2.5 反应速率方程的变换与积分
解：
rBf(XB)
2.5 反应速率方程的变换与积分
独立反应数为M ＝
2.5 反应速率方程的变换与积分
2.6 多相催化与吸附
催化剂的作用：改变化学反应的速度（提高主反应速率、 改善反应选择性） 例如：
2.6 多相催化与吸附
反应物的吸附 多相催化反应 表面反应
产物的脱附 例如多相催化反应
2.8 动力学参数的确定
2.8 动力学参数的确定
例题：2－9 ， 2－10
2.8 建立速率方程的步骤
（1）设想各种反应机理，导出不同的速率方程 （2）进行反应动力学实验，测定所需的动力学数据 （3）根据实验数据对可能的速率方程进行筛选
和参数估值，确定合适的速率方程
2.6 多相催化与吸附
十分 重要
2.6 多相催化与吸附
单分子吸附
2.6 多相催化与吸附
双分子吸附
多分子吸附
2.6 多相催化与吸附
解离吸附
平衡时
2.6 多相催化与吸附
(考虑到吸附表面吸附的不均匀性的模型)
qEaEd
பைடு நூலகம் 2.6 多相催化与吸附
pA0 ,
A0
另外一种吸附等温式：
A可能大于 1
2.7 多相催化反应动力学
一定要注明反应速率是按哪一个组分计算的
例题2.1
在350度等温恒容下纯丁二烯进行二聚反应，测得反 应系统总压 p 与反应时间 t 的关系如下：
t/min 0 6 12 26 38 60 p/kPa 66.7 62.3 58.9 53.5 50.4 46.7 试求时间为26min时的反应速率。
反应工程第二篇课件-(天大)
化学反应动力学
2.1 化学反应速率此只式是并在非间反歇应反速应率系定统义中式的，
表达方式
定义：单位时间，单位体积反应物系中某一反应组分 的反应量。
AABB RR
rAV 1ddAn ,trBV 1d dBn ,trRV 1ddRnt
1. 反应速率恒为正值 2. 按不同组分计算的反应速率数值上不等，因此
（1）＋（3）＝（2）
复合反应体系独立方程数的确定方法
复合反应的基本类型
各个反应独立进行，互相不影响 但变容反应过程 速率会受一定影响
A的反应速率 P的瞬时选择性：
复合反应的基本类型
CA S CA S
浓度高有利于反应级数大的反应
S与温度T无关 TS TS
温度升高有利于活化能大的反应
复合反应的基本类型
反应速率方程的确定方法
例如针对于此反应机理 化学计量系数为 2
反应速率方程的确定方法
实验测得不同时刻醋酸转化量如下表
反应速率方程的确定方法
解： 因为丁醇大大过量，因此在此反应条件下可不考虑 丁醇浓度的影响，同时不考虑逆反应，则可假设：
CA CAoekt
图解法
参数拟合法 图解法 参数拟合法
2.3 温度对反应速率的影响