幾種典型的復(fù)雜反應(yīng)

1、§10.3幾種典型的復(fù)雜反應(yīng)一、對峙反應(yīng)(opposing reaction)定義：在正、反兩個方向同時進(jìn)行的反應(yīng)稱為對峙反應(yīng)，俗稱可逆反應(yīng)。正、反反應(yīng)可以為相同級數(shù)，也可以為具有不同級數(shù)的反應(yīng)；可以是基元反應(yīng)，也可以是非基元反應(yīng)。例如：Ak1Bk-1k1AB +Ck-2A + Bk2C + Dk-2為簡單起見，考慮1-1 級對峙反應(yīng)：Ak1Bk-1t=0a0t=ta-xxt=t ea-xexedxrf rbk1 (a x)k 1x(1)rdt對峙反應(yīng)的凈速率等于正向速率減去逆向速率，當(dāng)達(dá)到平衡時，凈速率為零。即： k1 (a xe )k 1 xe 0 得k-1k1 (axe )xe

2、(2)dxk1 (ax)k1 ( axe )k1a( xex)xxedtxedxk1a( xe x)dtxe對上式作定積分得k1xe lnxexatxek 1axe lnxeatxex測定了 t 時刻的產(chǎn)物濃度 x，已知 a和 xe，就可分別求出 k1和 k-1 注：對峙反應(yīng)的特點(diǎn)1. 凈速率等于正、逆反應(yīng)速率之差值；2. 達(dá)到平衡時，反應(yīng)凈速率等于零；3. 正、逆速率系數(shù)之比等于平衡常數(shù)K=kf / kb；4. 在 ct 圖上，達(dá)到平衡后，反應(yīng)物和產(chǎn)物的濃度不再隨時間而改變。OO二、平行反應(yīng)(parallel or side reaction)定義：相同反應(yīng)物同時進(jìn)行若干個不同的反應(yīng)稱為平行

3、反應(yīng)。這種情況在有機(jī)反應(yīng)中較多， 通常將生成期望產(chǎn)物的一個反應(yīng)稱為主反應(yīng)， 其余為副反應(yīng)?？偟姆磻?yīng)速率等于所有平行反應(yīng)速率之和。平行反應(yīng)的級數(shù)可以相同，也可以不同，前者數(shù)學(xué)處理較為簡單。例：兩個都是一級反應(yīng)的平行反應(yīng)k1BAk2CABCt=0a00t=ta-x1-x2x1x2 令 x=x1+x2rr1r2dx2(a-x)=(k1+k2)(a-x)=k1(a-x)+kdxdtax(k1t(k1 k2 )taxk2 ) dt得ln00ax注：平行反應(yīng)的特點(diǎn)1. 平行反應(yīng)的總速率等于各平行反應(yīng)速率之和。2. 速率方程的微分式和積分式與同級的簡單反應(yīng)的速率方程相似，只是速率常數(shù)為各個平行反應(yīng)速率常數(shù)的

4、和。3. 當(dāng)各產(chǎn)物的起始濃度為零時，在任一瞬間，各產(chǎn)物濃度之比等于速率常數(shù)之比，即：k1x1若各平行反應(yīng)的級數(shù)不同，則無此特點(diǎn)。k2x24. 用合適的催化劑可以改變某一反應(yīng)的速率，從而提高主反應(yīng)產(chǎn)物的產(chǎn)量。5. 用改變溫度的辦法， 可以改變產(chǎn)物的相對含量。 活化能高的反應(yīng)， 速率系數(shù)隨溫度的變化率也大。三、連續(xù)反應(yīng) (consecutive reaction)有很多化學(xué)反應(yīng)是經(jīng)過連續(xù)幾步才完成的，前一步生成物中的一部分或全部作為下一步反應(yīng)的部分或全部反應(yīng)物，依次連續(xù)進(jìn)行，這種反應(yīng)稱為連續(xù)反應(yīng)或連串反應(yīng)連續(xù)反應(yīng)的數(shù)學(xué)處理極為復(fù)雜，我們只考慮最簡單的由兩個單向一級反應(yīng)組成的連續(xù)反應(yīng)。k1Bk2CAt=0a00t=txyzx+y+z=adxk1 xxdxt（1）ak1 dtdtx0ak1tak1txae k1tlnlnxxdyk1 xk2 yk1 ae k1tk2 y(2)dt解線性微分方程得：yk1a(e k1te k2t )dz z=a-x-yk2k1(3)k2 ydt解得z = a 1k2e k1tk1e k2tk2 k1k2k1連續(xù)反應(yīng)的 ct關(guān)系曲線因為中間產(chǎn)物既是前一步反應(yīng)的生成物，又是后一步反應(yīng)的反應(yīng)物，它