化学计量学及应用21页PPT

式中：Ai表示i组分，αi为i组分的计量系数。
规定反2021应/3/9物的计量系数为负，反应产物的计量系数为正。 3
注意：
①计量方程仅表示由于反应引起的各反应物之 间量的变化关系，与反应的实际历程无关。
②在计量方程的计量系数之间不应含有除1以外 的任何公因子。
③用—个计量方程即可描述各反应组分之间量 变化关系的反应称之为单一反应；必须用两个 (或更多)计量方程才能确定各反应组分在反应 时量变化关系的反应，称为复合反应。
解：C2H4＋0.5O2→C2H4O C2H4＋3O2→2CO2＋2H2O
xA=(15mol－13mol)/15mol=0.133 第一个反应所消耗的乙烯＝转化的乙烯×S
第二个反应所消耗的乙烯＝转化的乙烯×（1－S）
有：2mol ×S ×0.5+2mol ×(1－S) ×3=7mol－4.76mol
恒温恒压条件：
n PV RT
V n V0 n0
V V0
n n0
(1yAOxAA)
气相浓度 变化间关系：
C An V AV 0(n 1 A 0(x 1 A y x A A 0 )A )(1 C A 0 x (A 1 y A x 0 A A ))
等 容 条 件 下 ： 液 相 反 应 或 等 m o l 气 相 反 应 A ＝ 0
An
0
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2.2 收率=转化率×选择性
转化率xA
nA0 nA nA0
收率Y A
nD / d nA0 / a
S=
消 耗 于 L上 的 转化了的A
A
Y
=
消
耗 加
于 入
L 的
上 总
的 A
A
x
＝
A
转 加
化 入
了 的
wenku.baidu.com
的 总
A A
quantityofLform ed
S=
A
m ax.quantityoffrom A converted
S=0.752
Y=第一个反应所消耗的乙烯÷加入的乙烯总量（15mol）
故Y＝2 × 0.752÷15=0.100
或Y＝2021x/3/A9 S=0.100
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2.3 气相变容过程
气相反应物浓度变化的原因: (1)分子数量的变化（反应所致） (2)体积的变化（温度、压力和反应分子数变化所致）
A
膨胀因子 A
化学计量学及应用
人的差异在于业余时间
补充章 STOICHIOMETRY化学计量学
化学计量学(stoichiometry)是以化学反应式形式表达的质量守恒定律，
用于计算某一时刻化学组成和各组分的数量变化。
运用数学、统计学、计算机科学以及其他相关学科的理论与方法， 优化化学量测过程，并从化学量测数据中最大限度地提取有用的 化学信息。是一门新兴的化学交叉学科。
C O + H 2 C H 3 O HC H 3 O C H 3 + H 2 O
C2H4＋ O2
＋ O2
C2H4O
CO2＋ H2O
CO2＋ H2O
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多重反应举例：乙烯氧化生成环氧乙烷。进料乙烯15mol, 氧气7mol。出料乙烯13 mol,氧气4.76mol,计算乙烯转化率， 环氧乙烷收率及选择率。
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多重反应举例：氨的氧化
NH3 O2
NO H2O N2 H2O N2O H2O
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多重反应举例：苯氧化制顺酐
O
CHC
O ＋H2O
O2
CHC
O
CO2 ＋H2O
n－C4H10＋1.5O2
CHC CHC
O O＋4H2O O
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多重反应举例： CO加氢、乙烯氧化
同时反应： Simultaneous reactions
k1
k2
A L，B M
连串反应： Consecutive reactions 平行反应： Parallel reactions
k1
k2
AL
M
k1
L
A
k2 M
复合反应（平行－连串反应）
Combination reactions
A
k1
k3
L
P
k2 M
与基于量子化学的计算化学(Computational Chemistry)的不同之点在 于化学计量学是以化学测量为其基点，实质上是化学量测的基础 理论与方法学，为化学量测提供理论和方法，为各类波谱及化学 量测数据的解析，为化学化工过程的机理研究和优化提供新途径， 涵盖了化学量测的全过程，包括采样理论与方法、试验设计与化 学化工过程优化控制、化学信号处理、分析信号的校正与分辨、 化学模式识别、化学过程和化学量测过程的计算机模拟、化学定 量构202效1/3/9关系、化学数据库、人工智能与化学专家系统等。 2
每转化掉1mol的反应物A时，反应混合物mol量的变化。
对于反应:
n
iAi 0(i 1,2,...n)
i1
则 A
1
A
n
i
i=1
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膨胀因子应用P.31
反应： AABBLLM M A1ALMAB
n n 0 n A 0 x AA n 0 (1 n n A 0 0x AA ) n 0 (1 y A O x AA )
2.1 化学计量方程及其应用 （结合习题解和参考书）
（1）表示各反应物、生成物在反应过程中量的变化关系的方程。
如：
N2＋3H2＝2NH3
可以写成如下一般化形式： N2＋3H2－2NH3＝0
一个由S个组分参予的反应体系，其计量方程可写成：
α1Al＋α2A2＋……＋αSAS＝0
S
或
i Ai 0
i1
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CAn VAnA0(1 V0 xA)=CA0(1 13xA)
2.4 独立反应 确定独立反应的3种方法
观察法
计量系数矩阵法
已知反应式 已知反应式
原子矩阵法 未知反应式
独立反应的意义与应用
例：
写成矩阵：
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（2）线性方程组：
如果有m个反应同时进行，则第j个反应和总反应的化学计量
式可分别表达为
n
ijAi 0(i 1,2,...n)
i1
（3）矩阵：
11 21 ... n1 A1 0
12
22
...
n1
A2
0
... ... ... ... ... 0
1m
2m
...
nm
Y=quantityofLactuallyform ed m ax.possiblequantityofL
对于单一反应，收率等于转化率，而选择性等于1 转化率202是1/3/9针对反应物的，而收率选择性则是针对目的产物的。6
多重反应的收率（Yield）及选择性 （Selectivity）
多重反应是指有多个反应同时进行的体系