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文檔簡介
第二章均相反應的動力學基礎2.1反應速率方程2.2溫度對反應速率的影響2.3復合反應2.4反應速率方程的變換與積分1第二章均相反應的動力學基礎2.1反應速率方程1均相反應是指參予反應的各物質均處同一個相內進行化學反應。均相反應是指在一個相中的反應物料是以分子尺度混合的。反應速率方程2均相反應是指參予反應的各物質均處同一個相內進行化學反應。反應2.1.1化學反應速率*1.定義:單位時間、單位反應體積、關鍵組分A的摩爾數變化量稱為A組分的反應速率。例γAA+γBB→γRR+γSS反應物產物式中:t為時間,nA、nB、nR和nS分別為組分A、B、R和S的摩爾數;VR為反應體積;rA、rB、rR、rS分別為組分A、B、R和S的反應速率。32.1.1化學反應速率*1.定義:單位時間、單位反應體積、關2.幾點說明*:A.反應速率恒為正值;B.原料的反應速率稱為消失速率,產物的反應速率稱為生成速率;C.反應速率與組分有關,同一化學反應不同組分的反應速率在數值上不同,只有各反應組分的化學計量系數相等時各組分的反應速率相等;D.應用時必須指出組分,各組分的反應速率關系為:E.各組分的反應速率的實質是一致的。42.幾點說明*:A.反應速率恒為正值;4思考:下面說法是否正確?1.對于反應方程式γAA+γBB→γRR+γSS,,故rA為副值,rR為正值。2.對于反應方程式γAA+γBB→γRR+γSS,無論γA、γB、γR、γS為何值,都滿足rA=rB=rR=rS。3.對于反應方程式A+B→R+S,用各組分表示的反應速率在數值上都是相等的。4.對于反應方程式γAA+γBB→γRR+γSS,當γA、γB、γR、γS不等時,用各組分表示的反應速率在數值上也是不相等的,這說明用不同組分表示反應速率的實質是不同的。5思考:下面說法是否正確?53.各反應組分的反應速率之間關系:
4.當反應過程中反應物系體積恒定時,各組分的反應速率可簡化為:
5.對于流動反應器
63.各反應組分的反應速率之間關系:65.反應轉化率x和反應進度ξ關鍵組分K轉化率xK
xK
式中:nK0,nK分別表示組分K在反應前和反應后的摩爾數。若進料中各反應組分的含量比不同于其計量系數之比時,各個組分的轉化率是不同的。75.反應轉化率x和反應進度ξ關鍵組分K轉化率xK7可用各組分在反應前后的摩爾數的變化與計量系數的比值來定義反應程度ξ,即反應進度ξ
*不論對哪個組分,其ξ值均是一致的,且恒為正數。對于任何反應組分i均有:
因為所以8可用各組分在反應前后的摩爾數的變化與計量系數的比值來定義反應2.1.2反應速率方程
均相反應速率是反應物系的組成、溫度和壓力的函數。反應壓力通??捎煞磻锵档臓顟B(tài)方程和組成來確定,所以主要是考慮反應物系的組成和溫度對反應速率的影響。即:r=f(C,T)用于均相反應的速率方程有兩類:雙曲函數型和冪函數型。雙曲型速率式通常是由所設定的反應機理而導得的。冪函數型速度方程則是直接由質量作用定律出發(fā)的。92.1.2反應速率方程均相反應速率是反應物系的組成、溫度和注*:當速率方程與由質量作用定律得到的速率方程形式相同時,不能說明該反應一定是基元反應,但反過來說是正確的;如果實驗結果與由所設的使用機理推導得到的速率方程相符合,不能說明所假設的反應機理是正確的,只能說明這是一個可能的反應機理,因為不同的反應機理完全可能推導出形式相同的速率方程。
10注*:當速率方程與由質量作用定律得到的速率方程形式相同時,不例:不可逆反應反應物A的反應速率為:
下面就上式中的動力學參數a、b和k的物理意義加以討論。11例:不可逆反應11(1)反應級數*總反應級數:各濃度項上方的指數a和β分別是反應組分A和B的反應級數;這些指數的代數和稱為總反應級數?!俜磻墧挡荒塥毩⒈硎痉磻俾实拇笮。槐砻鞣磻俾蕦Ω鹘M分濃度的敏感程度。②反應級數的值是由實驗獲得的,與反應機理無直接的關系,也不一定等于計量系數。③反應級數可以是整數、分數,亦可是負數,但總反應級數在數值上不可能大于3。12(1)反應級數*總反應級數:各濃度項上方的指數a和β分別是反(2)速率常數*速率常數:系數k稱為速率常數,它在數值上等于當CA=CB=1.0時的反應速率。當反應速率采用kmol·m-3·h-1為單位時,k的因次應為(kmol·m-3)[1-(a+b)]·h-1;對于氣相反應,常用組分的分壓來代替速率方程中的濃度項,上式可寫成
式中PA和PB分別為組分A和B的分壓,此時kP的因次為kmol·m-3·h-1Pa-(a+b)。13(2)速率常數*速率常數:系數k稱為速率常數,它在數值上等可逆反應速率方程為:υ的物理意義是速率控制步驟出現的次數。稱做化學計量數.與化學計量系數不同.正逆反應的反應級數之差與相應的化學計量系數之比為一定值。
除非υ=1,否則化學平衡常數將不等于正反應速率常數與逆反應速率常數之比。
14可逆反應速率方程為:υ的物理意義是速率控制步驟出現的次數利用反應機理推導速率方程在建立反應機理式和推導速率方程時常采用下述一些基本假定:(1)假定反應實際上是由一系列反應步驟依次地進行,并最后獲得其反應產物,而組成反應機理的每一步反應均為基元反應,可以直接用質量作用定律來確定它們的速率。(2)在構成反應機理的諸個基元反應中,如果有一個基元反應的速率較其它基元反應慢得多,則它就成整個反應的速率控制步驟,它的反應速率即代表整個反應的速率。其它的各基元反應因其速率較快,而視為處于“擬平衡態(tài)”。15利用反應機理推導速率方程在建立反應機理式和推導速率方程時常(3)當構成反應機理的諸個基元反應的速率具有相同數量級時,即不存在速率控制步驟時,可假定所有各步基元反應都處于“擬定常態(tài)”。即假定在構成機理式的諸基元反應中所生成的中間產物(它們可能是活化分子、陰性碳離子或陽性碳離子、游離基或游離的原子等)的濃度在整個反應過程中維持恒定。返回16(3)當構成反應機理的諸個基元反應的速率具有相同數量級時,即2.2溫度對反應速率的影響2.2.1阿累尼烏斯(Arrhenius)方程在冪函數型速率方程中,以溫度函數f1(T)來體現溫度對反應速率的影響。f1(T)也就是k與溫度的關系在催化劑、溶劑等影響因素固定時,k僅僅是反應溫度T的函數,并遵循阿累尼烏斯(Arrhenius)方程。即
A0稱為指前因子或頻率因子,可近似地看成是與溫度無關的常數。Ea為反應的活化能,因次為J/mol其物理意義是把反應分子‘激發(fā)’到可進行反應的“活化狀態(tài)”時所需的能量。Ea愈大,通常所需的反應溫度亦愈高,反應速率對溫度就愈敏感。R為通用氣體常數。172.2溫度對反應速率的影響17反應速率常數的因次與反應速率的表示方式,速率方程的形式以及反應物系組成的表示方式有關。對于氣相反應,常用分壓pi、濃度Ci和摩爾分數yi來表示反應物系的組成,若相應的反應速率常數分別為kp,kc和ky,則它們之間存在下列關系18反應速率常數的因次與反應速率的表示方式,速率方程的形式以及反活化能求?。河蓪嶒灉y得各反應溫度下的速率常數k值后,再按阿累尼烏斯方程來求得:將前式兩邊取對數,得:
按lnk對1/T標繪時,即可得到一條斜率為-Ea/R的直線,由此可獲得Ea值。lnklnAslop=-Ea/R1/T19活化能求?。簂nklnAslop=-Ea/R1/T19活化能與反應熱的關系:阿累尼烏斯方程:如果可逆反應的正逆反應速率常數均符合阿累尼烏斯方程,則有及分別為正逆反應的活化能。對于恒壓過程:正逆反應活化能的關系式對于吸熱反應,ΔHr>0,所以>;若為放熱反應,則ΔHr<0,<。20活化能與反應熱的關系:202.2.2溫度對可逆反應的影響可逆反應的反應速率等于正逆反應速率之差經變換后可得因為r≥0,所以對于可逆吸熱反應>即>0可逆吸熱反應的速率總是隨著溫度的升高而增加
212.2.2溫度對可逆反應的影響可逆反應的反應速率等于正逆反應圖2-2可逆吸熱反應的反應速率與溫度及轉化率的關系如果反應溫度一定,則反應速率隨轉化率的增加而下降;若轉化率一定,則反應速率隨溫度升高而增加。22圖2-2可逆吸熱反應的反應如果反應溫度一定,則反應速率隨轉化可逆放熱反應即可逆放反應的速率隨溫度的升高既可增加,又可能降低,存在最佳溫度。最佳溫度與轉化率有何關系?圖2-3可逆放熱反應的反應速率與溫度及轉化率的關系*23可逆放熱反應圖2-3可逆放熱反應的反應*23圖2.4可逆放熱反應的反應速率與溫度及轉化率的關系24圖2.4可逆放熱反應的反應速率與溫度及轉化率的關系24小結不論可逆反應還是不可逆反應,反應速率總是隨轉化率的升高而降低;不可逆反應及可逆吸熱反應,反應速率總是隨著溫度的升高而加快;至于可逆放熱反應,反應溫度按最佳溫度曲線操作,反應速率最大。25小結不論可逆反應還是不可逆反應,反應速率總是隨轉化率的升高而2.3復合反應用兩個或兩個以上獨立的計量方程來描述的反應即為復合反應。在復合反應中將同時產生許多產物,而往往只有其中某個產物才是我們所需的目標產物,其它產物均是稱副產物。生成目的產物的反應稱為主反應,其它的稱為副反應。262.3復合反應262.3.1反應組分的轉化速率和生成速率把單位時間內單位體積反應混合物中某一組分i的反應量叫做該組分的轉化速率(i為反應物)或生成速率(i是反應產物),并以符號Ri表示。Ri=按組分i計算的第j個反應的反應速率.272.3.1反應組分的轉化速率和生成速率把單位時間內單位體積反2.3.2復合反應的基本類型復合反應包括三個基本類型,即并列反應,平行反應和連串反應。282.3.2復合反應的基本類型復合反應包括三個基本類型,即28(1)并列反應如果反應系統(tǒng)中各個反應的反應組分各不相同時,這類反應叫做并列反應。A→PB→Q各個反應都可按單一反應來處理而得到相應的速率方程。若干個這樣的反應同時進行時,任一個反應的反應速率不受其他反應的反應組分濃度的影響;如果是變容過程,一個反應進行的速率會受到另一個反應速率的影響。29(1)并列反應如果反應系統(tǒng)中各個反應的反應組分各不相同時,(2)平行反應
反應物完全相同而反應產物不相同或不全相同的一類反應,稱為平行反應。
A→P,目的產物,主反應
,rP=k1CAαγAA→Q,副反應
,rQ=k2CAβ力圖加快主反應的速率,降低副反應的速率,是處理一切復合反應問題的著眼點,以便獲得盡可能多的目的產物。通常是用瞬時選擇性來評價主副反應速率的相對大小。30(2)平行反應反應物完全相同而反應產物不相同或不全相同的一根據第一章對反應選擇性所下的定義,瞬時選擇性可表示如下:S=μPARP/∣RA∣
式中μPA為生成1mo1P所消耗A的mol數據此可以分析濃度和溫度對瞬時選擇性的影響。若溫度一定反應物濃度cA改變時,瞬時選擇性的變化與主副反應的反應級數有關。當α=β時即瞬時選擇性與濃度無關,僅為反應溫度的函數。31根據第一章對反應選擇性所下的定義,瞬時選擇性可表示如下:31若主反應級數大于副反應級數,即α>β時,反應物濃度提高,則瞬時選擇性增加。如果β>α,則情況相反,低濃度操作有利。溫度對平行反應瞬時選擇性的影響當濃度一定時,溫度對瞬時選擇性的影響取決于主副反應活化能的相對大小。主反應的活化能E1大于副反應的活化能E2時,溫度越高,反應的瞬時選擇性越大。反之,當E2>E1時,溫度升高將使瞬時選擇性降低。除了正確選擇反應物的濃度和溫度以提高反應選擇性外,選擇一種合適的催化劑是個好辦法。32若主反應級數大于副反應級數,即α>β時,反應物濃度提高,則瞬(3)連串反應
當一個反應的反應產物同時又是另一個反應的反應物時,這類反應稱為連串反應。連串反應A→P→Q無論目的產物是P還是Q,提高反應物A的轉化速率總是有利的,這是連串反應的特點。Q為目的產物時,加速這兩個反應都是有利的??刹捎酶邷馗邼舛鹊姆椒▉韺崿F。若目的產物為P,則應使第二個反應的速率盡可能的慢,以獲得更多的產品P。中間產物P必然存在一最大收率,反應進行應適可而止,不能過度,這是連串反應的另一特點。與平行反應一樣,選擇有利于第一個反應而抑制第二個反應的催化劑,是提高P的收率的有效方法。另一方面則從操作條件和反應器選型上作考慮。33(3)連串反應當一個反應的反應產物同時又是另一個反應的反應2.3.3反應網絡同時兼有這三種基本反應類型的復雜的反應系統(tǒng),構成一個網絡,稱之為反應網絡。隨著反應數目的增多,反應系統(tǒng)的動力學表征將變得越來越復雜,要模擬這樣復雜的反應系統(tǒng)也就極其困難。解決的辦法是將反應網絡簡化。342.3.3反應網絡同時兼有這三種基本反應類型的復雜的反應系2.4反應速率方程的變換與積分2.4.1單一反應(1)恒容情況
=對不同類型的反應速率方程利用上式進行積分,可得到不同類型反應速率方程的積分式。352.4反應速率方程的變換與積分2.4.1單一反應35簡單不可逆反應動力學方程①.一級反應
②.二級反應
36簡單不可逆反應動力學方程
稱為關鍵組分A的膨脹因子,它的物理意義是每反應掉一個摩爾A所引起反應物系總摩爾數的變化量。為反應產物與反應物的化學計量系數之和。若>0,表示反應過程中反應混合物的總摩爾數增加,即>;反之,<0時則減少,即<;=0時不變。
(2)變容過程=37(2)變容過程=372.4.2復合反應反應系統(tǒng)中同時進行數個化學反應時,亦可仿照單一反應的處理方法對速率方程作變換。設氣相反應系統(tǒng)中含有N個反應組分A1、A2...AN,它們之間共進行M個化學反應,為了數學上的處理方便,將這些化學反應式寫成代數式的形式。γ11A1+γ21A2+···γN1AN=0γ12A1+γ22A2+···γN2AN=0·········γ1MA1+γ2MA2+···γNMAN=0即382.4.2復合反應反應系統(tǒng)中同時進行數個化學反應時,亦可關于復合反應速率方程的變換,選各個反應的反應進度作為反應變量最為方便。某組分的總反應量
整個反應系統(tǒng)的總摩爾數變化
39關于復合反應速率方程的變換,選各個反應的反應進度作第二章均相反應的動力學基礎2.1反應速率方程2.2溫度對反應速率的影響2.3復合反應2.4反應速率方程的變換與積分40第二章均相反應的動力學基礎2.1反應速率方程1均相反應是指參予反應的各物質均處同一個相內進行化學反應。均相反應是指在一個相中的反應物料是以分子尺度混合的。反應速率方程41均相反應是指參予反應的各物質均處同一個相內進行化學反應。反應2.1.1化學反應速率*1.定義:單位時間、單位反應體積、關鍵組分A的摩爾數變化量稱為A組分的反應速率。例γAA+γBB→γRR+γSS反應物產物式中:t為時間,nA、nB、nR和nS分別為組分A、B、R和S的摩爾數;VR為反應體積;rA、rB、rR、rS分別為組分A、B、R和S的反應速率。422.1.1化學反應速率*1.定義:單位時間、單位反應體積、關2.幾點說明*:A.反應速率恒為正值;B.原料的反應速率稱為消失速率,產物的反應速率稱為生成速率;C.反應速率與組分有關,同一化學反應不同組分的反應速率在數值上不同,只有各反應組分的化學計量系數相等時各組分的反應速率相等;D.應用時必須指出組分,各組分的反應速率關系為:E.各組分的反應速率的實質是一致的。432.幾點說明*:A.反應速率恒為正值;4思考:下面說法是否正確?1.對于反應方程式γAA+γBB→γRR+γSS,,故rA為副值,rR為正值。2.對于反應方程式γAA+γBB→γRR+γSS,無論γA、γB、γR、γS為何值,都滿足rA=rB=rR=rS。3.對于反應方程式A+B→R+S,用各組分表示的反應速率在數值上都是相等的。4.對于反應方程式γAA+γBB→γRR+γSS,當γA、γB、γR、γS不等時,用各組分表示的反應速率在數值上也是不相等的,這說明用不同組分表示反應速率的實質是不同的。44思考:下面說法是否正確?53.各反應組分的反應速率之間關系:
4.當反應過程中反應物系體積恒定時,各組分的反應速率可簡化為:
5.對于流動反應器
453.各反應組分的反應速率之間關系:65.反應轉化率x和反應進度ξ關鍵組分K轉化率xK
xK
式中:nK0,nK分別表示組分K在反應前和反應后的摩爾數。若進料中各反應組分的含量比不同于其計量系數之比時,各個組分的轉化率是不同的。465.反應轉化率x和反應進度ξ關鍵組分K轉化率xK7可用各組分在反應前后的摩爾數的變化與計量系數的比值來定義反應程度ξ,即反應進度ξ
*不論對哪個組分,其ξ值均是一致的,且恒為正數。對于任何反應組分i均有:
因為所以47可用各組分在反應前后的摩爾數的變化與計量系數的比值來定義反應2.1.2反應速率方程
均相反應速率是反應物系的組成、溫度和壓力的函數。反應壓力通常可由反應物系的狀態(tài)方程和組成來確定,所以主要是考慮反應物系的組成和溫度對反應速率的影響。即:r=f(C,T)用于均相反應的速率方程有兩類:雙曲函數型和冪函數型。雙曲型速率式通常是由所設定的反應機理而導得的。冪函數型速度方程則是直接由質量作用定律出發(fā)的。482.1.2反應速率方程均相反應速率是反應物系的組成、溫度和注*:當速率方程與由質量作用定律得到的速率方程形式相同時,不能說明該反應一定是基元反應,但反過來說是正確的;如果實驗結果與由所設的使用機理推導得到的速率方程相符合,不能說明所假設的反應機理是正確的,只能說明這是一個可能的反應機理,因為不同的反應機理完全可能推導出形式相同的速率方程。
49注*:當速率方程與由質量作用定律得到的速率方程形式相同時,不例:不可逆反應反應物A的反應速率為:
下面就上式中的動力學參數a、b和k的物理意義加以討論。50例:不可逆反應11(1)反應級數*總反應級數:各濃度項上方的指數a和β分別是反應組分A和B的反應級數;這些指數的代數和稱為總反應級數?!俜磻墧挡荒塥毩⒈硎痉磻俾实拇笮?,只表明反應速率對各組分濃度的敏感程度。②反應級數的值是由實驗獲得的,與反應機理無直接的關系,也不一定等于計量系數。③反應級數可以是整數、分數,亦可是負數,但總反應級數在數值上不可能大于3。51(1)反應級數*總反應級數:各濃度項上方的指數a和β分別是反(2)速率常數*速率常數:系數k稱為速率常數,它在數值上等于當CA=CB=1.0時的反應速率。當反應速率采用kmol·m-3·h-1為單位時,k的因次應為(kmol·m-3)[1-(a+b)]·h-1;對于氣相反應,常用組分的分壓來代替速率方程中的濃度項,上式可寫成
式中PA和PB分別為組分A和B的分壓,此時kP的因次為kmol·m-3·h-1Pa-(a+b)。52(2)速率常數*速率常數:系數k稱為速率常數,它在數值上等可逆反應速率方程為:υ的物理意義是速率控制步驟出現的次數。稱做化學計量數.與化學計量系數不同.正逆反應的反應級數之差與相應的化學計量系數之比為一定值。
除非υ=1,否則化學平衡常數將不等于正反應速率常數與逆反應速率常數之比。
53可逆反應速率方程為:υ的物理意義是速率控制步驟出現的次數利用反應機理推導速率方程在建立反應機理式和推導速率方程時常采用下述一些基本假定:(1)假定反應實際上是由一系列反應步驟依次地進行,并最后獲得其反應產物,而組成反應機理的每一步反應均為基元反應,可以直接用質量作用定律來確定它們的速率。(2)在構成反應機理的諸個基元反應中,如果有一個基元反應的速率較其它基元反應慢得多,則它就成整個反應的速率控制步驟,它的反應速率即代表整個反應的速率。其它的各基元反應因其速率較快,而視為處于“擬平衡態(tài)”。54利用反應機理推導速率方程在建立反應機理式和推導速率方程時常(3)當構成反應機理的諸個基元反應的速率具有相同數量級時,即不存在速率控制步驟時,可假定所有各步基元反應都處于“擬定常態(tài)”。即假定在構成機理式的諸基元反應中所生成的中間產物(它們可能是活化分子、陰性碳離子或陽性碳離子、游離基或游離的原子等)的濃度在整個反應過程中維持恒定。返回55(3)當構成反應機理的諸個基元反應的速率具有相同數量級時,即2.2溫度對反應速率的影響2.2.1阿累尼烏斯(Arrhenius)方程在冪函數型速率方程中,以溫度函數f1(T)來體現溫度對反應速率的影響。f1(T)也就是k與溫度的關系在催化劑、溶劑等影響因素固定時,k僅僅是反應溫度T的函數,并遵循阿累尼烏斯(Arrhenius)方程。即
A0稱為指前因子或頻率因子,可近似地看成是與溫度無關的常數。Ea為反應的活化能,因次為J/mol其物理意義是把反應分子‘激發(fā)’到可進行反應的“活化狀態(tài)”時所需的能量。Ea愈大,通常所需的反應溫度亦愈高,反應速率對溫度就愈敏感。R為通用氣體常數。562.2溫度對反應速率的影響17反應速率常數的因次與反應速率的表示方式,速率方程的形式以及反應物系組成的表示方式有關。對于氣相反應,常用分壓pi、濃度Ci和摩爾分數yi來表示反應物系的組成,若相應的反應速率常數分別為kp,kc和ky,則它們之間存在下列關系57反應速率常數的因次與反應速率的表示方式,速率方程的形式以及反活化能求?。河蓪嶒灉y得各反應溫度下的速率常數k值后,再按阿累尼烏斯方程來求得:將前式兩邊取對數,得:
按lnk對1/T標繪時,即可得到一條斜率為-Ea/R的直線,由此可獲得Ea值。lnklnAslop=-Ea/R1/T58活化能求?。簂nklnAslop=-Ea/R1/T19活化能與反應熱的關系:阿累尼烏斯方程:如果可逆反應的正逆反應速率常數均符合阿累尼烏斯方程,則有及分別為正逆反應的活化能。對于恒壓過程:正逆反應活化能的關系式對于吸熱反應,ΔHr>0,所以>;若為放熱反應,則ΔHr<0,<。59活化能與反應熱的關系:202.2.2溫度對可逆反應的影響可逆反應的反應速率等于正逆反應速率之差經變換后可得因為r≥0,所以對于可逆吸熱反應>即>0可逆吸熱反應的速率總是隨著溫度的升高而增加
602.2.2溫度對可逆反應的影響可逆反應的反應速率等于正逆反應圖2-2可逆吸熱反應的反應速率與溫度及轉化率的關系如果反應溫度一定,則反應速率隨轉化率的增加而下降;若轉化率一定,則反應速率隨溫度升高而增加。61圖2-2可逆吸熱反應的反應如果反應溫度一定,則反應速率隨轉化可逆放熱反應即可逆放反應的速率隨溫度的升高既可增加,又可能降低,存在最佳溫度。最佳溫度與轉化率有何關系?圖2-3可逆放熱反應的反應速率與溫度及轉化率的關系*62可逆放熱反應圖2-3可逆放熱反應的反應*23圖2.4可逆放熱反應的反應速率與溫度及轉化率的關系63圖2.4可逆放熱反應的反應速率與溫度及轉化率的關系24小結不論可逆反應還是不可逆反應,反應速率總是隨轉化率的升高而降低;不可逆反應及可逆吸熱反應,反應速率總是隨著溫度的升高而加快;至于可逆放熱反應,反應溫度按最佳溫度曲線操作,反應速率最大。64小結不論可逆反應還是不可逆反應,反應速率總是隨轉化率的升高而2.3復合反應用兩個或兩個以上獨立的計量方程來描述的反應即為復合反應。在復合反應中將同時產生許多產物,而往往只有其中某個產物才是我們所需的目標產物,其它產物均是稱副產物。生成目的產物的反應稱為主反應,其它的稱為副反應。652.3復合反應262.3.1反應組分的轉化速率和生成速率把單位時間內單位體積反應混合物中某一組分i的反應量叫做該組分的轉化速率(i為反應物)或生成速率(i是反應產物),并以符號Ri表示。Ri=按組分i計算的第j個反應的反應速率.662.3.1反應組分的轉化速率和生成速率把單位時間內單位體積反2.3.2復合反應的基本類型復合反應包括三個基本類型,即并列反應,平行反應和連串反應。672.3.2復合反應的基本類型復合反應包括三個基本類型,即28(1)并列反應如果反應系統(tǒng)中各個反應的反應組分各不相同時,這類反應叫做并列反應。A→PB→Q各個反應都可按單一反應來處理而得到相應的速率方程。若干個這樣的反應同時進行時,任一個反應的反應速率不受其他反應的反應組分濃度的影響;如果是變容過程,一個反應進行的速率會受到另一個反應速率的影響。68(1)并列反應如果反應系統(tǒng)中各個反應的反應組分各不相同時,(2)平行反應
反應物完全相同而反應產物不相同或不全相同的一類反應,稱為平行反應。
A→P,目的產物,主反應
,rP=k1CAαγAA→Q,副反應
,rQ=k2CAβ力圖加快主反應的速率,降低副反應的速率,是處理一切復合反應問題的著眼點,以便獲得盡可能多的目的產物。通常是用瞬時選擇性來評價主副反應速率的相對大小。69(2)平行反應反應物完全相同而反應產物不相同或不全相同的一根據第一章對反應選擇性所下的定義,瞬時選擇性可表示如下:S=μPARP/∣RA∣
式中μPA為生成1mo1P所消耗A的mol數據此可以分析濃度和溫度對瞬時選擇性的影響。若溫度一定反應物濃度cA改變時,瞬時選擇性的變化與主副反應的反應級數有關。當α=β時即瞬時選擇性與濃度無關,僅為反應溫度的函數。70根據第一章對反應選擇性所下的定義,瞬時選擇性可表示如下:31若主反應級數大于副反應級數,即α>β時,反應物濃度提高,則瞬時選擇性增加。如果β>α,則情況相反,低濃度操作有利。溫度對平行反應瞬時選擇性的影響當濃度一定時,溫度對瞬時選擇性的影響取決于主副反應活
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