chap1均相单一反应动力学和理想反应器2.ppt
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1、1 均相单一反应动力学和理想反应器均相单一反应动力学和理想反应器1.1 基本概念和术语基本概念和术语相:相:体系中物理、化学性质完全相同的部分称体系中物理、化学性质完全相同的部分称为相为相均相:均相:体系中所有物种均处于同一相中体系中所有物种均处于同一相中均相反应:均相反应:参与反应的各化学组份处于同一相参与反应的各化学组份处于同一相(气相或液相)(气相或液相)(气相或液相)(气相或液相)内进行反应内进行反应(不计及物理过程的影响)(不计及物理过程的影响)(不计及物理过程的影响)(不计及物理过程的影响)反应动力学:反应动力学:研究反应体系温度、浓度(压力)研究反应体系温度、浓度(压力)与反应速
2、率的关系与反应速率的关系11.1.1 化学反应式与化学反应计量方程化学反应式与化学反应计量方程 化学反应式化学反应式化学反应进行时,反应物质遵从质量守恒定律,化学反应进行时,反应物质遵从质量守恒定律,尽管采用质量数值是最适宜的数值量度,但反应是以尽管采用质量数值是最适宜的数值量度,但反应是以化学计量关系进行的,采用摩尔数更为优越化学计量关系进行的,采用摩尔数更为优越 用于描述反应物经化学反应生成产物的用于描述反应物经化学反应生成产物的定量关系式称为定量关系式称为 表示表示表示表示A A与与与与B B等可以发生生成等可以发生生成等可以发生生成等可以发生生成R R、S S等的反应等的反应等的反应等
3、的反应,也表示反应进行的方向也表示反应进行的方向也表示反应进行的方向也表示反应进行的方向不可颠倒次序不可颠倒次序不可颠倒次序不可颠倒次序 左侧为反应物,右侧为产物左侧为反应物,右侧为产物左侧为反应物,右侧为产物左侧为反应物,右侧为产物2化学组分:化学组分:任意具有确定性质的化合物或元素任意具有确定性质的化合物或元素反应物质:反应物质:反应器内(或化学反应过程)物料的总和反应器内(或化学反应过程)物料的总和反应物:反应物:参加反应的物质(反应物、产物)参加反应的物质(反应物、产物)伴伴随随物物:存存在在于于系系统统,但但本本身身不不发发生生化化学学变变化化的的物物质质。溶剂、稀释剂、惰性物质、催
4、化剂、杂质等溶剂、稀释剂、惰性物质、催化剂、杂质等反反应应器器、反反应应容容积积、反反应应设设备备:指指在在其其中中实实施施化化学学反反应的设备应的设备反应体积:反应体积:指反应器中反应物质所占据的体积指反应器中反应物质所占据的体积反反应应场场所所(有有效效反反应应体体积积):反反应应器器中中确确实实发发生生化化学学反应的那部分反应体积反应的那部分反应体积有效反应体积有效反应体积 反应体积反应体积 反应器体积反应器体积34甲醇合成甲醇合成 习惯表示方法习惯表示方法CO2H2=CH3OH(1 1)物种摩尔数变化关系物种摩尔数变化关系化学反应计量方程化学反应计量方程化学反应计量方程化学反应计量方程
5、CO2H2 CH3OH 0(2 2)反应物为,产物为。计量上,(反应物为,产物为。计量上,(反应物为,产物为。计量上,(反应物为,产物为。计量上,(1 1 1 1)和)和)和)和(2 2 2 2)无本质差别无本质差别无本质差别无本质差别用于定量描述化学反应过程中反应物和产物变用于定量描述化学反应过程中反应物和产物变化量之间的相互关系化量之间的相互关系 化学反应计量方程化学反应计量方程5对于对于化学反应计量方程化学反应计量方程表示化学反应过程中各个组份间量的变化关系。亦表示化学反应过程中各个组份间量的变化关系。亦可以写成其它若干形式:可以写成其它若干形式:特点:特点:特点:特点:1 1 只反映组
6、份间量的关系只反映组份间量的关系只反映组份间量的关系只反映组份间量的关系 2 2 乘以非零常数,计量关系不变乘以非零常数,计量关系不变乘以非零常数,计量关系不变乘以非零常数,计量关系不变3 3 不得含有除不得含有除不得含有除不得含有除1 1之外的其它公因子之外的其它公因子之外的其它公因子之外的其它公因子61.1.2 反应程度(反应进度)反应程度(反应进度)反应初始时各物质的摩尔量反应初始时各物质的摩尔量 nA0,nB0,nR0,nS0 反应进行到某一时刻变为反应进行到某一时刻变为 nA,nB,nR,nS 依据反应计量式,必有依据反应计量式,必有7 任何反应组份的反应量与其化学计量系数之任何反应
7、组份的反应量与其化学计量系数之 比相同比相同 这一比值可以用来描述反应进行的程度这一比值可以用来描述反应进行的程度相应地,反应进行到某一时刻相应地,反应进行到某一时刻8 反应程度的性质反应程度的性质 时间的函数,随反应的进行而不同时间的函数,随反应的进行而不同 积累量,恒大于积累量,恒大于0 0 广度量广度量 与反应式的写法有关与反应式的写法有关广度量:广度量:描述体系的广度性质,具有加描述体系的广度性质,具有加 和性,如:功和性,如:功强度量:强度量:描述体系的强度性质,不具加描述体系的强度性质,不具加 和性,如:功率和性,如:功率91.1.3 转化率转化率 使用关键组分使用关键组分A A的
8、转化率来表示反应进行的程度的转化率来表示反应进行的程度关键组分:关键组分:体系中按化学计量方程计算能够完体系中按化学计量方程计算能够完 全反应掉的某一反应物组分全反应掉的某一反应物组分 若起始时若起始时A A组分的量为组分的量为n nA0A0,t t时刻时刻A A组分的组分的量为量为n nA A,则转化率则转化率x xA A表示为表示为10 转化率的性质转化率的性质 随起始态的不同选择而不同随起始态的不同选择而不同 与计量系数无关(与反应式的写法无关)与计量系数无关(与反应式的写法无关)广度量广度量 最大值为最大值为1(100%)1(100%)例例1 1:随起始态的不同选择而不同随起始态的不同
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