第11章反应动力学基础.pptVIP

第三节反应动力学绝大多数化学反应并不是按化学计量式一步完成的，而是由多个具有一定程序的基元反应（一种或几种反应组分经过一步直接转化为其他反应组分的反应，或称简单反应）所构成。反应进行的这种实际历程称反应机理。化学家着重研究的是反应机理，并力图根据基元反应速率的理论计算来预测整个反应的动力学规律。化学反应工程工作者则主要通过实验测定，来确定反应物系中各组分浓度和温度与反应速率之间的关系，以满足反应过程开发和反应器设计的需要。第30页，共59页，星期日，2025年，2月5日反应速率的定义单位时间单位体积反应层中某组分的反应量或生成量对于简单反应视为一整体第31页，共59页，星期日，2025年，2月5日气-固相反应的反应速率以固体催化剂的质量(m)、表面积(S)、颗粒体积(Vp)为基准的反应速率(－rA)V=(－rAm)m=(－rAs)S=(－rAVp)Vpm、S、Vp第32页，共59页，星期日，2025年，2月5日【例题11.3.1】某气固相催化反应在一定温度和浓度条件原料A的反应速率为。已知催化剂填充层的填充密度为，填充层空隙率。试分别计算以反应层体积和催化剂颗粒体积为基准的A的反应速率又式中V空隙为填充层空隙的体积因为：第33页，共59页，星期日，2025年，2月5日气-液相反应的反应速率以液相界面积(S)、液相体积为基准的反应速率S、VL(－rA)V=(－rAS)S=(－rAVL)VL第34页，共59页，星期日，2025年，2月5日反应的反应速率各组分的反应速率不尽相同同一组分的反应速率与计量方程的书写形式无关反应的反应速率随计量方程的书写形式变化而变化注意：（计量方程的反应速率）单位时间内反应进行的“次数”－rA/αA=－rB/αB=rP/αP=rQ/αQ=r?

反应速率与反应进度的关系

第35页，共59页，星期日，2025年，2月5日【例题11.3.2】在一定条件下，二氧化硫氧化反应在计量式为(1)时的反应速率r＝6.36kmol/(m3·h)，试计算SO2、O2和SO3的反应速率。若反应计量式改写成计量式(2)的形式，试求出所对应的反应速率r′。2SO2＋O2＝2SO3 (1)SO2＋1/2O2＝SO3 (2)r′＝2r第36页，共59页，星期日，2025年，2月5日反应速率与浓度的关系对于恒容反应，dV/dt=0 －rA＝－dcA/dt反应速率与半衰期xA＝(nA0－nA)/nA0,故dnA＝－nA0dxA反应速率与转化率的关系注意：xA的式前没有负号(11.3.19)反应速率与其他变量的关系第37页，共59页，星期日，2025年，2月5日反应速率理论简介碰撞理论

反应物分子(或原子、离子)之间必须相互碰撞，才有可能发生化学反应。但是反应物分子之间并不是每一次碰撞都能发生反应。只有动能特别大,且能发生有效碰撞的分子（活化分子）才能发生反应.过渡状态理论

化学反应不只是通过反应物分子之间简单碰撞就能完成，而是在碰撞后先经过一个中间的过渡状态，即先形成一种活性集团（活化配合物）例：在下列反应中A＋BC→AB＋C

反应过程中随着A，B，C三原子相对位置的改变形成活化配合物(A…B…C)?(过渡状态)：

A＋BC→（A…B…C)?→AB＋C

第38页，共59页，星期日，2025年，2月5日影响反应速率的因素浓度对化学反应速率的影响

恒T条件下,反应速率主要决定于反应物浓度，反应物浓度越大,速度越快,这个现象可用碰撞理论解释:

在恒T条件下,对某一反应来说,反应物中活化分子的百分数一定.增加反应物浓度时,单位体积的活化分子数目增多,反应物分子有效碰撞的频率增大,V增大。第39页，共59页，星期日，2025年，2月5日影响反应速率的因素温度对化学反应速率的影响

温度对反应速率有明显的影响，且其影响较复杂，绝大多数化学反应随温度升高，反应速率增大。

（1）用碰撞理论解释:温度升高，活化分子的百分数增加，有效碰撞的百分数升高，速率增大。

（2）用过渡状态理论解释：不论反应吸热还是放热，在反应过程中反应物必须爬过一个能垒反应才能进行。第40页，共59页，星期日，2025年，2月5日r＝k(T)f(cA，cB，cP)r＝