化学反应工程课件

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2.2 反应速率方程
定 溶剂、催化剂和压力一定的情况 义 下，描述反应速率与温度和浓度
的定量关系，即速率方程或动力 学方程。
r f c,T
基元反应
A A BB RR
rA
k
c A A
c B B
非 基
APD
元 反 A A* P
应 A* D
rA
rA
k
2
c
A
c*Ac p cA K1
ln
k
1 T
气相反应
kc
(RT) k 实用精品课件PPTp
(RT /
p) ky
12
●正逆反应活化能与反应热的关系
ln k ln A E RT
d ln k E dT RT 2
d ln k E dT RT 2
d ln k dT
E RT 2
d ln k d ln k E E dT dT RT 2 RT 2
第二章 反应动力学基础
天津大学化工学院 反应工程教学组
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1
2.1 化学反应速率
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。
A A BB RR
rA
1 V
dnA dt
, rB
1 V
dnB dt
, rR
1 V
dnR dt
1. 对反应物dn/dt<0,对产物dn/dt>0
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2.3 温度对反应速率的影响
r f1(T ) f2 (c) kf2 (c)
阿累尼乌斯方程 k Aexp(E / RT)
指前因子
活化能
k又称为比反应速率，其意义是所有反应组分 的浓度均为1时的反应速率。它的因次与速率 方程的形式和反应速率及浓度的因次有关。
ln k ln A E RT
r
dk
dk
(T ) xA f ( X A ) dT g( X A ) dT
dk kE dT RT 2
dk kE dT RT 2
r
E
E
( T )xA
R
k f ( X 2
A
T实用精品课件PPT
)
RT 2
k
g(X A)
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吸热反应
r
E
E
(T )xA RT 2 k f ( X A ) RT 2 k g( X A )
ci i
i 1
iFra Baidu bibliotek1
A A BB RR
rA
k
cA A
cB B
cR R
k
cA A
cB B
cR R
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8
平衡时，r＝0
k
cA A
cB B
cR R
k
c c c A B R ABR
c c c A A B B R R
A
B
R
k/ k
c c c A B R ABR
Kc
1
A A B B R R
2. 不同机理可以导出相同形式的速率方程；
3. 动力学实验数据与速率方程相符合，仅是证明机理
正确的必要条件，而实用不精品是课件充PPT要条件。
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速率方程经验形式 幂函数型速率方程
r f1(T ) f2 (c)
N
r kcAA cBB ... k
ci i
i 1
可逆反应
N
N
r k
ci i
k
r≥0
k f (X A) k g(X A)
吸热反应
EE
E RT 2
k
f
(X
A)
E RT 2
k
g(X
A)
r 0 T X A
可逆吸热反
应与温度及 XA 转化率的关
平衡曲线
系图
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可逆 放热 反应
r≥0 k f ( X A ) k g( X A )
可逆放热反应
EE
r 0, 0, 0 T X A
k/
k
K
1/ p
E
E
1
H
r
ln
k
ln
k
1
ln
K
p
d ln k d ln k 1 d ln K p 1 Hr
dT 实用精品课件PPT dT dT
1R3 T 2
1
E E H r
对于吸热反应，ΔHr>0 对于放热反应，ΔHr<0
EE
EE
●反应 速率与 温度的 关系
r k f (X A) k g(X A)
反应速率 普遍化 定义式
rA rB
A
B
rR
R
r
r 1 dni 1 d iV dt V dt
恒容
rA
1 V
d (cAV ) dt
dcA dt
cA dV 实V用精品d课t 件PPT
过程
rA
dcA dt3
流动床反应器（定常态过程）
FA0
FA
M
Vr
FA
dVr
FA+dFA
连续反应器 反应速率
2. 按不同组分计算的反应速率数值上不等，因此
一定要注明反应速率是按哪一个组分计算的。
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2
A A BB RR
rA
1 V
dnA dt
, rB
1 V
dnB dt
, rR
1 V
dnR dt
各组分r
间关系
dnA : dnB : dnR A : B : R
(rA ) : (rB ) : rR A : B : R
(1) A ↔ A*
(2) A* + B ↔ X
(3) A* + X ↔ R
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例2.2 等温下进行醋酸（A）和丁醇（B）酯化反应
CH3COOH+C4H9OH ↔ CH3COOC4H9+H2O 醋酸和丁醇的初始浓度分别为0.2332和1.16kmol/m3,测 得不同时间下醋酸转化量,试求该反应的速率方程。
r
可逆放热 反应反应 速率与温 度的关系
T 实用精品课件PPT op
T
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●最佳反应温度Top
r
E
E
(T )xA RT 2 k f ( X A ) RT 2 k g( X A )
c
* A
K1c A
cP
r k K c 实用精品课A件PPT 2 1 A / cP kcA / cP6
例：2NO+O2→ 2NO2
机理（1）： NO+NO＝(NO)2
(NO)2+O2→ 2NO2
机理（2）： NO + O2 ＝ NO3 NO3 + NO → 2NO2
r kcN2OcO2
1. 某些非基元反应，其速率方程符合质量作用定律;
rA
dFA dVr
多相反应 反应速率
r'A
dFA da
r'
'
A
dFA dW
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rA aV r'A
br''A
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例2.1 在350℃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。
A
B
R
A B C
c
A
cB
cR
k/ k
c c c K A / B / R /
1/
ABR
c
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A A B B R R 1
A
B
R
k/
k
K
1/ C
1. 正逆反应的反应级数之差与相应的化学计量系 数之比为一定值;
2. 化学计量数ν，为速率控制步骤出现的次数。
设 2A＋B ↔ R 的反应机理为