化學(xué)反應(yīng)過程及設(shè)備

中央電大開放教育?？茟?yīng)用化工技術(shù)(jìshù)專業(yè)

化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備課程輔導(dǎo)課件

輔導(dǎo)時間：2013年9月-12月輔導(dǎo)教師：余歡

精品資料第一(dìyī)講

本講內(nèi)容：1.化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備概述2.化學(xué)反應(yīng)器的分類(fēnlèi)3.化學(xué)反應(yīng)器的操作方式、基本方法4.均相反應(yīng)的基本概念5..反應(yīng)動力學(xué)精品資料1.緒論(xùlùn)

1.1化學(xué)反應(yīng)與設(shè)備概述任何化學(xué)品的生產(chǎn)，都離不開三個階段：原料預(yù)處理、化學(xué)反應(yīng)(huàxuéfǎnyìng)、產(chǎn)品精制。化學(xué)反應(yīng)(huàxuéfǎnyìng)過程是化工生產(chǎn)過程的核心物理過程的原理和操作設(shè)備——《流體流動與傳熱》和《傳質(zhì)與分離技術(shù)》化學(xué)反應(yīng)(huàxuéfǎnyìng)過程的原理和反應(yīng)設(shè)備——《化學(xué)反應(yīng)(huàxuéfǎnyìng)過程與設(shè)備》，屬于化學(xué)反應(yīng)(huàxuéfǎnyìng)工程的范疇

精品資料★化學(xué)反應(yīng)(huàxuéfǎnyìng)過程與設(shè)備研究的目的研究目的：使化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)中的反應(yīng)過程最優(yōu)化。

（1）設(shè)計最優(yōu)化：由給定的生產(chǎn)任務(wù)，確定反應(yīng)器的型式和適宜的尺寸及其相應(yīng)的操作(cāozuò)條件（2）操作(cāozuò)最優(yōu)化：在反應(yīng)器投產(chǎn)運行之后，還必須根據(jù)各種因素和條件的變化作相應(yīng)的修正，以使它仍能處于最優(yōu)的條件下操作(cāozuò)精品資料★化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備的研究(yánjiū)內(nèi)容從實驗室開發(fā)到工業(yè)生產(chǎn)存在放大(fàngdà)效應(yīng)。在工業(yè)反應(yīng)器中實際進行的過程不但包括有化學(xué)反應(yīng)，還伴隨有各種物理過程，如熱量的傳遞、物質(zhì)的流動、混和和傳遞等，所有這些傳遞過程使得反應(yīng)器內(nèi)產(chǎn)生溫度分布和濃度分布，從而影響反應(yīng)的最終結(jié)果。精品資料化學(xué)動力學(xué)特性的研究：在實驗室的小反應(yīng)(fǎnyìng)器內(nèi)進行，完全排除傳遞過程的影響。流動、傳遞過程對反應(yīng)(fǎnyìng)的影響處理整個反應(yīng)(fǎnyìng)工程的問題需要具備三個方面的知識（三傳一反）：a.化學(xué)反應(yīng)(fǎnyìng)的規(guī)律（反應(yīng)(fǎnyìng)動力學(xué)）；b.傳遞過程的規(guī)律（質(zhì)量、熱量和動量的傳遞）；c.上述兩者的結(jié)合。精品資料化學(xué)反應(yīng)過程(guòchéng)與設(shè)備的研究作用作用：（1）反應(yīng)器的合理(hélǐ)選型（2）反應(yīng)器操作的優(yōu)選條件（3）反應(yīng)器的工程放大精品資料化學(xué)反應(yīng)過程(guòchéng)與設(shè)備的基本研究方法以相似論和因次論為基礎(chǔ)的經(jīng)驗法基本程序：確定影響因素(yīnsù)；用因次分析法確定準(zhǔn)數(shù)；實驗數(shù)據(jù)回歸，得出準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式；根據(jù)相似論，用準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式進行放大。精品資料數(shù)學(xué)模型法數(shù)學(xué)模型方法用數(shù)學(xué)模型來分析和研究化學(xué)反應(yīng)過程與設(shè)備的工程問題。數(shù)學(xué)模型就是用數(shù)學(xué)語言來表達過程各種變量(biànliàng)之間的關(guān)系。數(shù)學(xué)模型方法的一般過程:基本特征是過程的分解和過程的簡化將化學(xué)反應(yīng)器內(nèi)進行的過程分解為化學(xué)反應(yīng)過程和物理傳遞過程，然后分別研究化學(xué)反應(yīng)規(guī)律和傳遞過程規(guī)律。經(jīng)過合理簡化，這些子過程都能建立數(shù)學(xué)方程表述，化學(xué)反應(yīng)過程的性質(zhì)、行為和結(jié)果通過方程的聯(lián)立求解獲得。

精品資料合理地簡化來源于對過程有深刻的、本質(zhì)的理解。要求：不失真；能滿足應(yīng)用的要求；能適應(yīng)當(dāng)前實驗條件，以便進行模型鑒別和參數(shù)估值;能適應(yīng)現(xiàn)有計算機的能力。數(shù)學(xué)模型方法的實質(zhì)將復(fù)雜的實際過程按等效性原則做出合理的簡化，使之易于數(shù)學(xué)描述。實驗是基礎(chǔ)，數(shù)學(xué)方法和計算技術(shù)是成功(chénggōng)的關(guān)鍵。精品資料1.2化學(xué)反應(yīng)(huàxuéfǎnyìng)器的分類按物料的聚集狀態(tài)分均相：氣相：如石油烴管式裂解爐液相：如乙酸丁酯的生產(chǎn)非均相：g-l相：如苯的烷基化g-s相：如合成氨l-l相：如已內(nèi)酰胺縮合l-s相：如離子交換(lízǐjiāohuàn)g-l-s相：如焦油加氫精制實質(zhì)是按宏觀動力學(xué)特性分類，相同聚集狀態(tài)反應(yīng)有相同的動力學(xué)規(guī)律。均相反應(yīng)，反應(yīng)速率主要考慮溫度、濃度等因素，傳質(zhì)不是主要矛盾；非均相反應(yīng)過程，反應(yīng)速率除考慮溫度、濃度等因素外還與相間傳質(zhì)速率有關(guān)。精品資料據(jù)反應(yīng)器結(jié)構(gòu)(jiégòu)分（a）管式反應(yīng)器；（b）釜式反應(yīng)器；（c）板式塔；（d）填料塔；（e）鼓泡塔；（f）噴霧塔；（g）固定床反應(yīng)器；（h）流化床反應(yīng)器；（i）移動床反應(yīng)器；（j）滴流床反應(yīng)器實質(zhì)是按傳遞過程(guòchéng)的特征分類，相同結(jié)構(gòu)反應(yīng)器內(nèi)物料具有相同流動、混和、傳質(zhì)、傳熱等特征。精品資料根據(jù)溫度條件和傳熱(chuánrè)方式分類根據(jù)溫度條件(tiáojiàn)分：等溫、非等溫式反應(yīng)器根據(jù)傳熱方式分絕熱式：不與外界進行熱交換外熱式：由熱載體供給或移走熱量，又有間壁傳熱式、直接傳熱式、外循環(huán)傳熱式之分。蒸發(fā)傳熱式：靠揮發(fā)性反應(yīng)物、產(chǎn)物、溶劑的蒸發(fā)移除熱量。精品資料按操作(cāozuò)方式分分批(或稱間歇)式操作一次性加入反應(yīng)物料，在一定條件下，經(jīng)過一定的反應(yīng)時間，達到所要求的轉(zhuǎn)化率時，取出全部物料的生產(chǎn)過程。屬非定態(tài)過程，反應(yīng)器內(nèi)參數(shù)隨時間而變。適用：小批量、多品種的生產(chǎn)過程。半分批(或稱半連續(xù))式操作原料與產(chǎn)物只要其中的一種為連續(xù)輸入(shūrù)或輸出而其余則為分批加入或卸出的操作。屬于非定態(tài)過程，反應(yīng)器內(nèi)參數(shù)隨時間而變，也隨反應(yīng)器內(nèi)位置而變。連續(xù)式操作連續(xù)加入反應(yīng)物料和取出產(chǎn)物的生產(chǎn)過程。屬定態(tài)過程，反應(yīng)器內(nèi)參數(shù)不隨時間而改變，適于大規(guī)模生產(chǎn)。11精品資料1.3化學(xué)反應(yīng)器的操作(cāozuò)方式間歇式操作：一次性投料、卸料，反應(yīng)物系數(shù)參數(shù)（濃度或組成等）隨時間變化。連續(xù)操作：原料不斷加入，產(chǎn)物不斷引出，反應(yīng)物內(nèi)物系參數(shù)均不隨時間變化。半間歇操作：半連續(xù)（或半間歇）兼有以上兩種過程(guòchéng)的特點，情況比較復(fù)雜。精品資料2.均相反應(yīng)(fǎnyìng)動力學(xué)基礎(chǔ)

2.1基本概念（1）化學(xué)計量(jìliàng)方程化學(xué)反應(yīng)方程如：N2+3H2=2NH3化學(xué)計量方程為：2NH3-2N2-3H2=0一般式：aA+bB+cC+…=0a,b,c…稱為計量系數(shù)，對產(chǎn)物為正，反應(yīng)物為負?；瘜W(xué)計量方程僅僅表示了參與反應(yīng)的各物質(zhì)間的量的變化關(guān)系，并不代表實際反應(yīng)歷程(反應(yīng)機理)。精品資料均相反應(yīng)－－在均一液相或氣相中進行(jìnxíng)的反應(yīng)均相反應(yīng)動力學(xué)是解決均相反應(yīng)器的選型、操作與設(shè)計計算所需的重要理論基礎(chǔ)！研究均相反應(yīng)的首先掌握反應(yīng)動力學(xué)精品資料（2）化學(xué)反應(yīng)速率(sùlǜ)及其表示對于均相反應(yīng)(fǎnyìng)aA+bB=rR+sS反應(yīng)(fǎnyìng)速率定義為：我們選中哪個組分求反應(yīng)速率，就稱做是著眼組分式中rA取負值表示反應(yīng)物消失的速率精品資料因為反應(yīng)物在化學(xué)反應(yīng)過程(guòchéng)中不斷消耗，所以為避免反應(yīng)速率出現(xiàn)負值，在反應(yīng)速率前加個負號。而若A為產(chǎn)物則為：對于物料體積變化較小的反應(yīng)，液相反應(yīng)即使不是等摩爾反應(yīng)體積變化也都很小都可以看做是恒容反應(yīng)，即可視為恒容反應(yīng)，V可視作恒定值，則n/V=CA反應(yīng)速率還可用濃度表示V直接除到微分(wēifēn)式里，摩爾數(shù)除以體積就是摩爾濃度C反應(yīng)式就變的更簡單。（2）化學(xué)反應(yīng)速率及其表示精品資料對于反應(yīng)：aA+bB=rR+sS，若無副反應(yīng)，則反應(yīng)物與產(chǎn)物的濃度變化應(yīng)符合化學(xué)計量(jìliàng)式的計量(jìliàng)系數(shù)關(guān)系，可寫成：前提(qiántí)是恒容反應(yīng)（2）化學(xué)反應(yīng)速率及其表示精品資料或可說，我們用不同的著眼級分來描述化學(xué)反應(yīng)速率，那么反應(yīng)速率與計量(jìliàng)系數(shù)之比是相等的。若以濃度(nóngdù)表示則為：（2）化學(xué)反應(yīng)速率及其表示精品資料實驗研究得知(dézhī)，均相反應(yīng)速率取決于物料的濃度和溫度，反應(yīng)速率符合下述方程，稱之為冪數(shù)型動力學(xué)方程，是經(jīng)驗方程。冪數(shù)型動力學(xué)方程(fāngchéng)和雙曲型動力學(xué)方程(fāngchéng)式中kA稱作反應(yīng)速率常數(shù)；α、β是反應(yīng)級數(shù)。1）冪數(shù)型動力學(xué)方程aA+bB=rR+sS反應(yīng)速率定義為：（2）化學(xué)反應(yīng)速率及其表示精品資料對于(恒容)氣相反應(yīng)，由于分壓與濃度(nóngdù)成正比，也可用分壓來表示。注意各參數(shù)的量綱單位(dānwèi)要一致，若分壓的單位(dānwèi)為Pa，則kp的單位(dānwèi)：（2）化學(xué)反應(yīng)速率及其表示精品資料2）雙曲型動力學(xué)方程(fāngchéng)H2＋Br22HBr實驗(shíyàn)得知此反應(yīng)系由以下幾個基元反應(yīng)組成：如：氫氣與溴反應(yīng)生成溴化氫（2）化學(xué)反應(yīng)速率及其表示精品資料實驗得知H2和Br2反應(yīng)生成(shēnɡchénɡ)溴化氫反應(yīng)由幾個基元反應(yīng)組成計量(jìliàng)方程反應(yīng)歷程（機理）計量方程僅表示參與反應(yīng)的各物質(zhì)間的量的變化關(guān)系與實際反應(yīng)歷程（反應(yīng)機理）無關(guān)整個反應(yīng)為非基元反應(yīng)而每一步都是一個基元反應(yīng)?；磻?yīng)中反應(yīng)物分子或離子的個數(shù)稱為分子數(shù)。左邊的反應(yīng)中除第一步反應(yīng)的分子數(shù)是1其它都是2化學(xué)計量式僅表示參與反應(yīng)的各物質(zhì)間的量的變化關(guān)系，與實際反應(yīng)歷程(反應(yīng)機理無關(guān))。（2）化學(xué)反應(yīng)速率及其表示精品資料第一步鏈引發(fā)第二步鏈傳遞對于化學(xué)反應(yīng)的機理的研究是困難(kùnnɑn)的：中間物種濃度低、壽命短捕捉困難(kùnnɑn)，又不具備正常化合物的性質(zhì)，就算捕捉到也難測定?！喾磻?yīng)機理就有一定的不確定性。我們是通過實驗求動力學(xué)參數(shù)，反過來驗證機理是否反正確，是正確的往往稱做本征動力學(xué)方程。如果已知反應(yīng)機理，則可根據(jù)一定的假設(shè)，推導(dǎo)出反應(yīng)的速率方程。（2）化學(xué)反應(yīng)(huàxuéfǎnyìng)速率及其表示精品資料如果反應(yīng)物分子在碰撞中一步直接(zhíjiē)轉(zhuǎn)化為生成物分子，則稱該反應(yīng)為基元反應(yīng)，反之為非基元反應(yīng)?；磻?yīng)--計量方程與實際(shíjì)反應(yīng)歷程一致；非基元反應(yīng)—與實際(shíjì)反應(yīng)歷程不一致的。通常規(guī)定計量系數(shù)之間不含1以外的任何公因子，以避免計量方程的不確定性。（2）化學(xué)反應(yīng)速率及其表示精品資料（3）單一(dānyī)反應(yīng)單一反應(yīng)：只用一個化學(xué)計量方程(fāngchéng)可以表示出反應(yīng)體系的計量關(guān)系的反應(yīng)。復(fù)合反應(yīng)：是有幾個反應(yīng)同時進行的用幾個動力學(xué)方程(fāngchéng)才能描述的反應(yīng)。精品資料（3）單一(dānyī)反應(yīng)RAS平行反應(yīng)RAS連串反應(yīng)RAS平行連串反應(yīng)T常見(chánɡjiàn)的復(fù)合反應(yīng)有精品資料（3）單一(dānyī)反應(yīng)表2－1列舉了一些不同反應(yīng)的動力學(xué)方程(fāngchéng)，式中濃度項的冪次有的與計量系數(shù)不一致，是因為有的是單一反應(yīng)有的是復(fù)合反應(yīng)。精品資料對于基元反應(yīng)：αA+βB=rR+sS

分子(fēnzǐ)數(shù)：基元反應(yīng)中反應(yīng)物分子(fēnzǐ)或離子的個數(shù)。對于基元反應(yīng)來講α,β必須是正整數(shù)，α+β是基元反應(yīng)的分子(fēnzǐ)數(shù)，不能大于3（根據(jù)碰撞理論，α+β的取值不能大于3，必須是一個小于等于3的正整數(shù)）。（3）單一反應(yīng)(fǎnyìng)

——分子數(shù)

精品資料（3）單一反應(yīng)(fǎnyìng)

——反應(yīng)(fǎnyìng)級數(shù)反應(yīng)級數(shù)――指動力學(xué)方程中濃度項的冪數(shù)，如式中的α和β，α和β分別(fēnbié)稱作組分A和組分B的反應(yīng)級數(shù)α+β=n，n是基元反應(yīng)的總反應(yīng)級數(shù)。AR與2A2R意義不同，前者–rA=kACA后者–rA=kACA2精品資料（3）單一(dānyī)反應(yīng)

——反應(yīng)級數(shù)非基元反應(yīng)(fǎnyìng)：

aA+bB=rR+Ss

α+β=n，n為非基元反應(yīng)的總反應(yīng)級數(shù)，取值可以是小于或等于3的任何數(shù)，α和β的值與計量系數(shù)a和b的值無關(guān)。取值是通過實驗測定的。精品資料（3）單一反應(yīng)(fǎnyìng)

——反應(yīng)(fǎnyìng)級數(shù)相同點：非基元反應(yīng)中的反應(yīng)級數(shù)與基元反應(yīng)中的分子數(shù)，取值n≤3；α、β仍稱做反應(yīng)物A或B的反應(yīng)級數(shù)。不同點：非基元反應(yīng)n的取值還可以是負數(shù)、0、小數(shù)；分子數(shù)是專對基元反應(yīng)而言的，非基元過程因為不反映(fǎnyìng)直接碰撞的情況，故不能稱作單分子或雙分子反應(yīng)。

區(qū)分反應(yīng)級數(shù)和反應(yīng)的分子數(shù)。精品資料（3）單一(dānyī)反應(yīng)

——反應(yīng)級數(shù)動力學(xué)方程也可用分壓表示(biǎoshì)對于：aA+bB=rR+sS精品資料（3）單一(dānyī)反應(yīng)

——反應(yīng)級數(shù)可逆反應(yīng)(kěnì-fǎnyìng)速率方程的表示對于：aA+bBrR+sS反應(yīng)級數(shù)的大小反映了該物料濃度對反應(yīng)速率影響的程度。級數(shù)愈高，則該物料濃度的變化對反應(yīng)速率的影響愈顯著。精品資料（3）單一反應(yīng)(fǎnyìng)

——速率常數(shù)K化學(xué)反應(yīng)速率方程體現(xiàn)了濃度和溫度兩方面的影響，濃度的影響體現(xiàn)在濃度項上，反應(yīng)級數(shù)(jíshù)表明了反應(yīng)速率對濃度變化的敏感程度。溫度的影響則是由速率常數(shù)k體現(xiàn)的，根據(jù)阿倫尼烏斯方程精品資料（3）單一反應(yīng)(fǎnyìng)

——速率常數(shù)K式中k0――頻率因子或指前因子E――活化能，J或J/molR――通用氣體常數(shù)，(國際單位)8.314J/mol·KT――絕對溫度(juéduìwēndù)K，呈指數(shù)變化

k0指前因子或頻率因子，看做與溫度無關(guān)的常數(shù)(理論上講溫度是有關(guān)的，只是當(dāng)溫度反應(yīng)變化時對k0的影響很小)

精品資料（3）單一反應(yīng)(fǎnyìng)

——速率常數(shù)Kk之所以稱之為常數(shù)，是指當(dāng)反應(yīng)溫度不變時，k是個常數(shù)，當(dāng)反應(yīng)溫度變化較大(jiàodà)時它就不再是常數(shù)。活化能E，根據(jù)過度狀態(tài)理論，反應(yīng)物生成產(chǎn)物，要超過一個能壘，因此E的取值永遠是正值。精品資料（3）單一反應(yīng)

——速率(sùlǜ)常數(shù)K溫度對反應(yīng)速率的影響(yǐngxiǎng)以速度常數(shù)體現(xiàn)，速率常數(shù)用阿倫尼烏斯方程展開。對阿倫尼烏斯方程兩邊取對數(shù)得到以－E/R為斜率以lnk0為截距的一條直線。

精品資料lnk與1/T是直線(zhíxiàn)關(guān)系－E/R為斜率lnk0為截距圖2－1通過實驗測出不同溫度(wēndù)下的速率常數(shù)k，作圖根據(jù)截距就可以求出指前因子k0，再根據(jù)直線的斜率求出活化能E對給定的反應(yīng)，反應(yīng)速率與溫度的關(guān)系在低溫時比高溫時更加敏感

精品資料（3）單一反應(yīng)(fǎnyìng)

——速率常數(shù)K注意：實驗的溫度范圍不能太窄，否則根本做不出一條直線(zhíxiàn)；用什么溫度范圍求得的活化能，只能用其計算實驗范圍內(nèi)的溫度，否則將不具有代表性；溫度范圍不能太寬。（很可能影響反應(yīng)機理，活化能就改變了反應(yīng)速率取決于整個反應(yīng)機理中最慢的步驟，溫度太寬可能影響到反應(yīng)步驟的控制速率改變從而導(dǎo)致不再是一條直線(zhíxiàn)，可能是好多條直線(zhíxiàn)，我們稱做補償效應(yīng)。）精品資料活化能是一個極重要的參數(shù)，它的大小不僅是反應(yīng)難易程度(chéngdù)的一種衡量，也是反應(yīng)速率對溫度敏感性的一種標(biāo)志。從式對數(shù)方程中k與E的關(guān)系可以說明這一點。表（2－2）所示則更為直觀，如反應(yīng)溫度為400℃，活化能E＝41868J/mol時，為使反應(yīng)速率加倍所需的溫升為70℃，而當(dāng)E＝167500J/mol時，所需溫升就降為17℃了。表2－2反應(yīng)溫度和活化能值一定(yīdìng)時使反應(yīng)速率加倍所需的溫升精品資料（3）單一反應(yīng)

——速率(sùlǜ)常數(shù)K上表(shànɡbiǎo)表明了反應(yīng)速率對溫度的敏感性取決于活化能的大小和溫度的高低反應(yīng)速率與E、R的函數(shù)關(guān)系

精品資料2.2等溫衡容過程(guòchéng)1、單一反應(yīng)(fǎnyìng)動力學(xué)方程的建立對于不可逆反應(yīng)（把它看做恒容反應(yīng)）aA+bB產(chǎn)物假定其動力學(xué)方程為：精品資料1、單一反應(yīng)(fǎnyìng)動力學(xué)方程的建立整理(zhěnglǐ)并積分得只有知道k、n(α+β)的值，才能求得速率方程。求解這類動力學(xué)參數(shù)的常在已知的濃度CA隨時間t的數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，采用微分法和積分法。

精品資料1、單一(dānyī)反應(yīng)動力學(xué)方程的建立微分(wēifēn)法微分法：直接利用動力學(xué)方程標(biāo)繪，得到的實驗數(shù)據(jù)是否與此動力學(xué)方程相擬合。對于不可逆反應(yīng)（把它看做恒容反應(yīng)）aA

rR精品資料1、單一反應(yīng)動力學(xué)方程(fāngchéng)的建立只要求出k和n的值就可以得到這個不可逆反應(yīng)(kěnì-fǎnyìng)的速率方程。要想求得動力學(xué)參數(shù)k和n就要通過實驗得出一系列對應(yīng)濃度和時間的值。精品資料1、單一反應(yīng)(fǎnyìng)動力學(xué)方程的建立微分法求解反應(yīng)動力學(xué)方程(fāngchéng)的程序假定機理列出動力學(xué)方程實驗數(shù)據(jù)CA－t作圖求對應(yīng)時間點的斜率：對速率方程兩邊取對數(shù)進而求出n和k精品資料1、單一(dānyī)反應(yīng)動力學(xué)方程的建立1、CA對t作圖2、斜率(xiélǜ)即為反應(yīng)速率3、對速率方程兩邊取對數(shù)得ln(-rA)=nlnCA+lnk作圖，斜率(xiélǜ)為n，截距為k精品資料1、單一(dānyī)反應(yīng)動力學(xué)方程的建立通過實驗取得t對應(yīng)(duìyìng)CA的數(shù)據(jù)計算出重復(fù)實驗可以得到一系列的速率常數(shù)值精品資料1、單一反應(yīng)(fǎnyìng)動力學(xué)方程的建立根據(jù)阿倫尼烏斯方程兩邊取對數(shù)(duìshù)求出指前因子k0和活化能E兩邊取對數(shù)注意：要求實驗要盡可能做的準(zhǔn)確，否則誤差太大。將實驗得到的數(shù)據(jù)不同t下的k值畫出的直線，其斜率為－E/R而R是已知的常數(shù)從而求出活化能E，再根據(jù)截距l(xiāng)nk0求出指前因子k0，精品資料1、單一(dānyī)反應(yīng)動力學(xué)方程的建立積分法是根據(jù)對一個反應(yīng)的初步認識，先推測一個動力學(xué)方程的形式，經(jīng)過積分和數(shù)學(xué)運算后，在某一特定坐標(biāo)圖上標(biāo)繪，將得到表征該動力學(xué)方程濃度（C）和時間（t）關(guān)系的直線。如果將實驗所得的數(shù)據(jù)標(biāo)繪出，也能很滿意地得到與上述結(jié)果相擬合的直線，則表明所推測的動力學(xué)方程是可取的，否則，應(yīng)該另提出(tíchū)動力學(xué)方程再加以檢驗。下面僅以冪數(shù)型的動力學(xué)方程為例，討論幾種單一反應(yīng)的動力學(xué)方程的建立。積分法精品資料1、單一反應(yīng)動力學(xué)方程(fāngchéng)的建立積分法是根據(jù)對一個反應(yīng)的初步(chūbù)認識，先推測一個動力學(xué)方程的形式，經(jīng)過積分和數(shù)學(xué)運算后，在某一特定坐標(biāo)圖上標(biāo)繪，將得到表征該動力學(xué)方程濃度（C）和時間（t）關(guān)系的直線。如果將實驗所得的數(shù)據(jù)標(biāo)繪出，也能很滿意地得到與上述結(jié)果相擬合的直線，則表明所推測的動力學(xué)方程是可取的，否則，應(yīng)該另提出動力學(xué)方程再加以檢驗。下面僅以冪數(shù)型的動力學(xué)方程為例，討論幾種單一反應(yīng)的動力學(xué)方程的建立。積分法精品資料1、單一(dānyī)反應(yīng)動力學(xué)方程的建立若實驗數(shù)據(jù)按以上關(guān)系也同樣標(biāo)繪在同一坐標(biāo)圖中，能得到與上述直線(zhíxiàn)很好擬合的直線(zhíxiàn)，則表明此動力學(xué)方程是適合于所研究的反應(yīng)的。若得到的是一條曲線，則表明此動力學(xué)方程不適合所研究的反應(yīng)，需重新假定α和β值以不可逆反應(yīng)aArR為例在恒容反應(yīng)體系中以A為著眼組分的反應(yīng)速率為：（2－10）精品資料1、單一(dānyī)反應(yīng)動力學(xué)方程的建立若實驗數(shù)據(jù)按以上關(guān)系也同樣(tóngyàng)標(biāo)繪在同一坐標(biāo)圖中，能得到與上述直線很好擬合的直線，則表明此動力學(xué)方程是適合于所研究的反應(yīng)的。若得到的是一條曲線，則表明此動力學(xué)方程不適合所研究的反應(yīng)，需重新假定α和β值。微分法是求斜率，積分法是對反應(yīng)式積分，首先假定α分離變量

應(yīng)用的實驗數(shù)據(jù)一樣，但具體的處理方法不同。

精品資料1、單一反應(yīng)(fǎnyìng)動力學(xué)方程的建立兩邊積分得到（等號左邊(zuǒbian)由CA0到CA積分，等號的右邊由0到t積分）要想得出這個式子積分，首先要假設(shè)反應(yīng)級數(shù)，積分得到一個代數(shù)式，我們先假設(shè)反應(yīng)級數(shù)為2精品資料1、單一(dānyī)反應(yīng)動力學(xué)方程的建立假設(shè)反應(yīng)級數(shù)n＝2后，把濃度的數(shù)值代入積分就可得到一個代數(shù)式，對-kt作圖，應(yīng)該得到一條直線。以負速率常數(shù)－k為斜率的一條直線。如果做出的圖是一條直線，說明假設(shè)是正確的。若作圖的每個數(shù)據(jù)點不在同一條直線上，作圖為一條曲線，那說明我們反應(yīng)級數(shù)假設(shè)錯了，就需要重新假設(shè)n，顯然積分法處理(chǔlǐ)這類問題比微分法復(fù)雜的多。微分法雖然簡單，但對實驗數(shù)據(jù)的精度要求很高否，若實驗誤差比較大，微分斜率偏差就會很大。積分法對于盡管誤差比較大的實驗數(shù)據(jù)，還是照樣可以處理。精品資料1、單一(dānyī)反應(yīng)動力學(xué)方程的建立對于恒容反應(yīng)(fǎnyìng)，也可以濃度代替。轉(zhuǎn)化率：轉(zhuǎn)化了的著眼組分A的摩爾數(shù)與初始摩爾數(shù)之比或精品資料1、單一(dānyī)反應(yīng)動力學(xué)方程的建立例：A與B發(fā)生液相反應(yīng)生成S，計量方程(fāngchéng)為aAA+aBBaSS對于A和B都是一級反應(yīng)，那么反應(yīng)總級數(shù)就是二級。速率方程(fāngchéng)為：求CA0/CB0=aA/aB和CA0/CB0≠aA/aB時的速率方程積分形式。精品資料1、單一反應(yīng)動力學(xué)方程(fāngchéng)的建立解：(1)當(dāng)原料的初始濃度之比符合計量比CA0/CB0=aA/aB（按計量比投料）時反應(yīng)的任意(rènyì)時刻計量系數(shù)之比都等于濃度之比CA0/CB0＝CA/CB＝aA/aBCB＝（aB/aA）CA對于aAA+aBBaSS開始CA0

CB0

CA0/CB0=aA/aB（因為按計量比投料）

精品資料1、單一反應(yīng)動力學(xué)方程(fāngchéng)的建立反應(yīng)(fǎnyìng)一段時間后反應(yīng)(fǎnyìng)掉的A的量和反應(yīng)(fǎnyìng)掉的B的量分別是CA0－CACB0－CB精品資料1、單一(dānyī)反應(yīng)動力學(xué)方程的建立開始(kāishǐ)反應(yīng)一段時間精品資料1、單一(dānyī)反應(yīng)動力學(xué)方程的建立也就是反應(yīng)掉的A的量和反應(yīng)掉的B的量之比等于計量(jìliàng)系數(shù)之比把CA0/CB0=aA/aBCB0=CA0·（aB/aA）代入得：精品資料1、單一反應(yīng)動力學(xué)方程(fāngchéng)的建立而∴反應(yīng)(fǎnyìng)若按計量比投料，那么反應(yīng)(fǎnyìng)在任意時刻反應(yīng)(fǎnyìng)物的濃度之比都等于計量系數(shù)之比。精品資料1、單一反應(yīng)(fǎnyìng)動力學(xué)方程的建立所以(suǒyǐ)反應(yīng)任何時刻都會是反應(yīng)若按計量比投料，那么反應(yīng)在任意時刻反應(yīng)物的濃度之比都等于計量系數(shù)之比任意時刻：反應(yīng)物的濃度之比＝投料比＝反應(yīng)計量系數(shù)之比精品資料1、單一反應(yīng)動力學(xué)方程(fāngchéng)的建立故有∴CB可用CA表示(biǎoshì)反應(yīng)的速率方程就可簡化為：（因為只能對CA進行定積分，這樣積分變量就統(tǒng)一了）

精品資料1、單一反應(yīng)(fǎnyìng)動力學(xué)方程的建立分離(fēnlí)變量積分得按計量比投料，相當(dāng)于二級反應(yīng)相當(dāng)于對的積分精品資料1、單一反應(yīng)動力學(xué)方程(fāngchéng)的建立(2)不按計量比投料時即初始濃度(nóngdù)之比不符合計量比CA0/CB0≠aA/aB反應(yīng)前CA0CB0反應(yīng)一段CACB＝CB0－（aB/aA）·（CA0－CA）對反應(yīng)速率方程積分CB須得用CA表示反應(yīng)消耗的A的量CA0－CA反應(yīng)消耗的B的量（aB/aA）(CA0－CA)aAA+aBBaSS精品資料1、單一反應(yīng)動力學(xué)方程(fāngchéng)的建立又因題目中指出是液相反應(yīng)，可以(kěyǐ)看做是恒容，則摩爾數(shù)與與濃度成正比反應(yīng)速率方程可寫成精品資料1、單一反應(yīng)動力學(xué)方程(fāngchéng)的建立對上式分離變量(biànliàng)積分精品資料相當(dāng)于對的積分變換把化做差的積分(jīfēn)等于積分(jīfēn)的差精品資料那么不按計量(jìliàng)比投料的積分運算則為顯然不按計量(jìliàng)比投料積分結(jié)果大不相同，要復(fù)雜的多精品資料求取(qiúqǔ)動力學(xué)參數(shù)微分法積分法假設(shè)反應(yīng)級數(shù)n分離變量積分代入數(shù)值實驗數(shù)據(jù)分別做圖驗證n得到直線→n假設(shè)正確否則重新假設(shè)n依據(jù)實驗數(shù)據(jù)做CA-t圖對應(yīng)點的斜率：-rA對-rA＝kCA兩邊取對數(shù)ln(-rA)=nlnCA+lnk斜率＝n截距k做圖由直線斜率→k假設(shè)正確得到n精品資料（1）可逆反應(yīng)(kěnì-fǎnyìng)(恒容)（假設(shè)CS0＝0）式中kCA----------A的消耗速率(sùlǜ)k′CS-------A的生成速率(sùlǜ)速率方程對于一級可逆反應(yīng)精品資料（1）可逆反應(yīng)(kěnì-fǎnyìng)(恒容)將CS用CA表示可逆反應(yīng)A與S是1：1的關(guān)系開始S為0，反應(yīng)到某一時刻A的濃度(nóngdù)為CAS的濃度(nóngdù)為CSA消耗的量CA0－CAS的生成量＝A的消耗量CS＝CA0－CAA除反應(yīng)消耗可逆反應(yīng)中還會增加把CS＝CA0－CA代入速率方程精品資料（2）可逆反應(yīng)(kěnì-fǎnyìng)分離(fēnlí)變量積分精品資料（2）可逆反應(yīng)(kěnì-fǎnyìng)精品資料當(dāng)反應(yīng)達到平衡(pínghéng)時A的濃度不再下降，這時的濃度就叫平衡(pínghéng)濃度CAe式中CA0、CA、CAe都是可測的已知數(shù)

用平衡常數(shù)來表示精品資料（1）可逆反應(yīng)(kěnì-fǎnyìng)(恒容)當(dāng)反應(yīng)(fǎnyìng)達到平衡時，設(shè)平衡濃度為CAe和CSe,t精品資料（1）可逆反應(yīng)(kěnì-fǎnyìng)(恒容)由CA-t的實驗數(shù)據(jù)，則可根據(jù)上式計算速率(sùlǜ)常數(shù)k和k′并由此求出平衡常數(shù)K前提是一級反應(yīng)，否則對t作圖不是一條直線，就必須重新假設(shè)反應(yīng)級數(shù)再進行積分。精品資料（1）可逆反應(yīng)(kěnì-fǎnyìng)(恒容)通過(tōngguò)實驗得到不同時刻的濃度值若所作的圖為一條直線，則說明假設(shè)是對的，否則就是假設(shè)的反應(yīng)級數(shù)不對。直線的斜率為平衡常數(shù)可以通過實驗得到。這樣由K＝k/k′值和斜率就可以求出k和k′

精品資料(2)復(fù)合(fùhé)反應(yīng)復(fù)合反應(yīng)：一個反應(yīng)體系需要兩個或兩個以上的計量方程描述的反應(yīng)稱為復(fù)合反應(yīng)。由兩個以上的計量方程，才能把反應(yīng)計量關(guān)系描述清楚。注意(zhùyì)區(qū)分復(fù)合反應(yīng)與非基元反應(yīng)復(fù)合反應(yīng)又分為平行反應(yīng)連串反應(yīng)和平行連串反應(yīng)。精品資料(2)復(fù)合(fùhé)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)連串反應(yīng)復(fù)合反應(yīng)平行反應(yīng)平行連串反應(yīng)單一反應(yīng)精品資料總收率瞬時收率總選擇性瞬時選擇性得率精品資料總收率Φ＝反應(yīng)前后目的產(chǎn)物P的物質(zhì)的量之差/反應(yīng)物反應(yīng)前后物質(zhì)的量之差對于恒容反應(yīng)總收率Φ＝反應(yīng)前后目的產(chǎn)物P的濃度之差/反應(yīng)物A反應(yīng)前后濃度之差瞬時收率φ＝某一瞬間目的產(chǎn)物P的變化量（摩爾數(shù)或濃度）/反應(yīng)物A的消耗量（摩爾數(shù)或濃度）得率xP＝轉(zhuǎn)化(zhuǎnhuà)為產(chǎn)物P的物質(zhì)