物理化學(xué)典型復(fù)雜反應(yīng)

1、簡(jiǎn)單反應(yīng)簡(jiǎn)單反應(yīng)復(fù)雜反應(yīng)復(fù)雜反應(yīng)對(duì)峙反應(yīng)對(duì)峙反應(yīng)連串反應(yīng)連串反應(yīng)平行反應(yīng)平行反應(yīng)簡(jiǎn)單級(jí)數(shù)反應(yīng)簡(jiǎn)單級(jí)數(shù)反應(yīng) CBA=cckc基元反應(yīng)基元反應(yīng)由反應(yīng)物一步生成產(chǎn)物的反應(yīng)，沒由反應(yīng)物一步生成產(chǎn)物的反應(yīng)，沒有可用宏觀實(shí)驗(yàn)方法探測(cè)到的中間產(chǎn)物。有可用宏觀實(shí)驗(yàn)方法探測(cè)到的中間產(chǎn)物。復(fù)合反應(yīng)復(fù)合反應(yīng)由兩個(gè)以上的基元反應(yīng)組合而成的由兩個(gè)以上的基元反應(yīng)組合而成的反應(yīng)。組合的方式或先后次序稱為反應(yīng)。組合的方式或先后次序稱為反應(yīng)機(jī)理反應(yīng)機(jī)理。對(duì)峙反應(yīng)對(duì)峙反應(yīng)一個(gè)反應(yīng)是另一個(gè)反應(yīng)的逆反應(yīng)，一個(gè)反應(yīng)是另一個(gè)反應(yīng)的逆反應(yīng)，兩者組合起來(lái)稱為對(duì)峙反應(yīng)。兩者組合起來(lái)稱為對(duì)峙反應(yīng)。3222NH 3HN 222HCO OHCO 一

2、級(jí)對(duì)峙反應(yīng)一級(jí)對(duì)峙反應(yīng)B A11kk A11ck B11ck B1A111ckck xkkcktx)(dd11A01 tkkxkkkcctxxkkcktx)()ln(lndd)(1111110A0A00110A1 一級(jí)對(duì)峙反應(yīng)速率方程的積分形式一級(jí)對(duì)峙反應(yīng)速率方程的積分形式一級(jí)對(duì)峙反應(yīng)的速率方程一級(jí)對(duì)峙反應(yīng)的速率方程設(shè)設(shè)t=0時(shí)，時(shí)，A的濃度為的濃度為cA0，cB0=0；t=t時(shí)，時(shí)，cA=cA0-x，cB=x。tkkxkkkcctxxkkcktx)()ln(lndd)(1111110A0A00110A1 若平衡時(shí)產(chǎn)物濃度為若平衡時(shí)產(chǎn)物濃度為xe，e1110Ae1e0A1,)(xkkkcxkx

3、ck tkkxxx)(ln11ee 一級(jí)對(duì)峙反應(yīng)的特征一級(jí)對(duì)峙反應(yīng)的特征與與 t 呈線性關(guān)系。呈線性關(guān)系。lnexx 反應(yīng)完成一半所需時(shí)間為反應(yīng)完成一半所需時(shí)間為 。)(2ln11 kk羥基丁酸在水中轉(zhuǎn)變成內(nèi)酯的動(dòng)力學(xué)曲線羥基丁酸在水中轉(zhuǎn)變成內(nèi)酯的動(dòng)力學(xué)曲線 。和和可得可得結(jié)合結(jié)合直線的斜率可得直線的斜率可得由由11110A11e,ln kkkkxcxKkktxxeectkkxxx)(ln11ee 放熱對(duì)峙反應(yīng)的最適宜溫度放熱對(duì)峙反應(yīng)的最適宜溫度xKkxcktxc1A01)(dd 不同轉(zhuǎn)化率下不同轉(zhuǎn)化率下SO2的相對(duì)反應(yīng)速率與溫度的關(guān)系的相對(duì)反應(yīng)速率與溫度的關(guān)系SO2氧化四段反應(yīng)器及操作示意圖

4、氧化四段反應(yīng)器及操作示意圖 1,2,3,4催化劑層；催化劑層； 1,2,3換熱器換熱器特征特征在確定的轉(zhuǎn)化率下存在一個(gè)在確定的轉(zhuǎn)化率下存在一個(gè)最適宜溫度最適宜溫度連串反應(yīng)連串反應(yīng)一個(gè)反應(yīng)的某產(chǎn)物是另一個(gè)非逆向一個(gè)反應(yīng)的某產(chǎn)物是另一個(gè)非逆向反應(yīng)的反應(yīng)物，如此組合的反應(yīng)稱為連串反應(yīng)。反應(yīng)的反應(yīng)物，如此組合的反應(yīng)稱為連串反應(yīng)。HClClHCClHC56266 HClClHCClClHC246256 HClClHCClClHC3362246 A1AAddcktc B2A1BBddckcktc B2CCddcktc 一級(jí)連串反應(yīng)一級(jí)連串反應(yīng)CBA21kkCAB 一級(jí)連串反應(yīng)的速率方程一級(jí)連串反應(yīng)的速率方

5、程設(shè)設(shè)t=0時(shí)，時(shí)，A的濃度為的濃度為cA0，cB0=cC0=0。tkcc1eA0A )ee (21121A0Btktkkkkcc 1212A0C21ee1kkkkcctktktkckcktc1-A01B2Bedd A0CBAcccc 一級(jí)連串反應(yīng)速率方程的積分形式一級(jí)連串反應(yīng)速率方程的積分形式tkcc1eA0A )ee (21121A0Btktkkkkcc 1212A0C21ee1kkkkcctktk特征特征中間產(chǎn)物在反應(yīng)過程中出現(xiàn)中間產(chǎn)物在反應(yīng)過程中出現(xiàn)濃度極大值濃度極大值。各物質(zhì)濃度隨時(shí)間變化的特點(diǎn)各物質(zhì)濃度隨時(shí)間變化的特點(diǎn)一級(jí)連串反應(yīng)各物質(zhì)濃度隨時(shí)間的變化一級(jí)連串反應(yīng)各物質(zhì)濃度隨時(shí)間的

6、變化0eedd12121A0Bmax1max2 kkkkkctctktk)ee (2121A0Btktkkkkcc 1212maxln1kkkkt )/(21A0maxB,122kkkkkcc k1 , k2一級(jí)連串反應(yīng)各物質(zhì)濃度隨時(shí)間的變化一級(jí)連串反應(yīng)各物質(zhì)濃度隨時(shí)間的變化穩(wěn)定中間物穩(wěn)定中間物不穩(wěn)定中間物不穩(wěn)定中間物)/(21A0maxB,122kkkkkcc 處處于于恒恒穩(wěn)穩(wěn)狀狀態(tài)態(tài), 0ddB tcB2A1ckck 穩(wěn)定和不穩(wěn)定的中間物穩(wěn)定和不穩(wěn)定的中間物平行反應(yīng)平行反應(yīng)反應(yīng)物同時(shí)獨(dú)立地參與兩個(gè)或多個(gè)反應(yīng)物同時(shí)獨(dú)立地參與兩個(gè)或多個(gè)反應(yīng)，如此組合的反應(yīng)稱為平行反應(yīng)，又稱反應(yīng)，如此組合的反應(yīng)

7、稱為平行反應(yīng)，又稱聯(lián)立聯(lián)立反應(yīng)反應(yīng)。甲苯硝化生成鄰、間、對(duì)位硝基甲苯甲苯硝化生成鄰、間、對(duì)位硝基甲苯OHCHHCNOOHCHHCNOHNOCHHCOHCHHCNO2346223462335623462 pmo一級(jí)平行反應(yīng)的速率方程一級(jí)平行反應(yīng)的速率方程 A2CCddcktc A1BBddcktc A21CBAA)(ddckktc C AB2kk1設(shè)設(shè)t=0時(shí)，時(shí)，A的濃度為的濃度為cA0，cB0=cC0=0。一級(jí)平行反應(yīng)速率方程的積分形式一級(jí)平行反應(yīng)速率方程的積分形式 tkkcc21eA0A 211)(A0B)e1(21kkkcctkk 212)(A0C)e1(21kkkcctkk 21CBk

8、kcc 特征特征產(chǎn)物濃度比等于反應(yīng)速率系數(shù)比。產(chǎn)物濃度比等于反應(yīng)速率系數(shù)比。硝硝酸酸甲甲苯苯鄰鄰鄰鄰ccktc dd硝酸硝酸甲苯甲苯間間間間ccktc ddA+BEFk1k2硝酸硝酸甲苯甲苯對(duì)對(duì)對(duì)對(duì)ccktc dd鄰位鄰位 58.8間位間位 4.4對(duì)位對(duì)位 36.82211BA2FBA1E cckvcckv 1、 溫度溫度T 時(shí)，反應(yīng)時(shí)，反應(yīng) 由純由純A開始，開始， 下列說法何者不對(duì)下列說法何者不對(duì)? (1) t = 0 時(shí)，時(shí)，A 的消耗速率最快；的消耗速率最快； (2) 反應(yīng)的凈速率為正、逆反應(yīng)速率之差；反應(yīng)的凈速率為正、逆反應(yīng)速率之差； (3) k1 / k-1值恒定；值恒定； (4) 反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)反應(yīng)達(dá)平衡時(shí) k1和和 k-1相等。相等。 BA11kk 2、對(duì)于連串反應(yīng)，下列說法何者不對(duì)？、對(duì)于連串反應(yīng)，下列說法何者不對(duì)？ (1) 前步反應(yīng)的產(chǎn)物為下步反應(yīng)的反應(yīng)物；前步反應(yīng)的產(chǎn)物為下步反應(yīng)的反應(yīng)物； (2) 對(duì)所有連串反應(yīng)均可提出穩(wěn)定態(tài)假設(shè)；對(duì)所有連串反應(yīng)均可提出穩(wěn)定態(tài)假設(shè)； (3) 中間產(chǎn)物的濃度在反應(yīng)過程中有極大中間產(chǎn)物的濃度在反應(yīng)過程中有極大值。值。 解解: : 、 、一級(jí)平行反應(yīng)一級(jí)平行反應(yīng) 在一定溫度下進(jìn)行，在一定溫度下進(jìn)行，反應(yīng)開始時(shí)只有反應(yīng)開始時(shí)只有A存在，反應(yīng)時(shí)間為存在，反應(yīng)時(shí)間為 t