1、摘要可以從熱力學(xué)和反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的角度研究化學(xué)反應(yīng)?；瘜W(xué)反應(yīng)能否進(jìn)行，能進(jìn)行到什么程度是熱力學(xué)的研究范疇。但是反應(yīng)是以什么方式進(jìn)行的，反應(yīng)的速度等是反應(yīng)動(dòng)力學(xué)回答的問題。反應(yīng)工程的任務(wù)是如何在工業(yè)上經(jīng)濟(jì)高效地實(shí)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)。有關(guān)化學(xué)反應(yīng)的熱力學(xué)和力學(xué)知識(shí)是實(shí)現(xiàn)牙齒目標(biāo)的基礎(chǔ)。牙齒章節(jié)根據(jù)反應(yīng)工程的需要，闡述了反應(yīng)動(dòng)力學(xué)中最基本的概念、原理、反應(yīng)率的定量說明等，是反應(yīng)器分析和設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。具體內(nèi)容是2.1化學(xué)反應(yīng)率2.2反應(yīng)率方程2.3溫度對(duì)反應(yīng)率的影響2.4復(fù)合反應(yīng)2.5反應(yīng)率方程的轉(zhuǎn)換和積分2.6多相催化劑和吸附2.7多相催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)2.8動(dòng)力學(xué)參數(shù)確定2.9速度方程的步驟，2.1化學(xué)反應(yīng)率，任何

2、化學(xué)反應(yīng)都以恒定速度進(jìn)行，通常是在單位時(shí)間內(nèi)單位反應(yīng)體積內(nèi)反應(yīng)物界的一個(gè)反應(yīng)組的反應(yīng)進(jìn)行。反應(yīng)(2.1) (2.2)，反應(yīng)率可根據(jù)上述定義分別表示為反應(yīng)組A、B、R的反應(yīng)量，反應(yīng)率的定義為(2.4)根據(jù)反應(yīng)進(jìn)度的定義，格式(2.4)牙齒(2.4a)格式(2.4)或格式在復(fù)雜反應(yīng)系統(tǒng)的力學(xué)計(jì)算中，應(yīng)用的概念最為方便。對(duì)于連續(xù)流系統(tǒng)，可以定義為：賦值表達(dá)式(2.2)的第一個(gè)表達(dá)式為：對(duì)于常數(shù)過程，V為常數(shù)，表達(dá)式(2.5)牙齒了經(jīng)典化學(xué)動(dòng)力學(xué)中常用的反應(yīng)速度定義表達(dá)式(2.5)，此時(shí)反應(yīng)速度表達(dá)式顯示為：特別是使用固體催化劑的反應(yīng)，通常以固體的質(zhì)量W為基準(zhǔn)定義反應(yīng)率。對(duì)于牙齒，表達(dá)式為：平均上相反

3、應(yīng)一般以反應(yīng)體積為基準(zhǔn)表示反應(yīng)率，多相反應(yīng)全部采用三種茄子方法。因此，應(yīng)用時(shí)要注意。特別是用反應(yīng)體積表示的時(shí)候，要區(qū)分是指一個(gè)階段的體積，還是所有階段的體積之和?？梢赞D(zhuǎn)換用牙齒三種茄子方法表示的反應(yīng)速度。2.2反應(yīng)率方程、影響反應(yīng)率的因素包括溫度、壓力、濃度、溶劑、使用的催化劑等。也就是說，r=f(T，C，P，溶劑，催化劑，催化劑接觸方式)全部對(duì)應(yīng)時(shí)，溶劑，接觸方式C)動(dòng)力學(xué)方程式或速度方程式(2-11)基本反應(yīng)的形式(2-11)根據(jù)質(zhì)量作用規(guī)律即k=f(T)反應(yīng)溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速度的影響程度。反應(yīng)率常數(shù)，反應(yīng)物濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)率的影響程度。大部分反應(yīng)是鄭智薰基本反應(yīng)，不能用作質(zhì)量作用定律，但一般

4、可以用一系列基本反應(yīng)階段，即所謂的反應(yīng)機(jī)制來表示，從而得出該反應(yīng)的速度方程。例如：是的，其反應(yīng)器的原因由兩個(gè)茄子基本反應(yīng)代表。如果第一階段的速度是控制階段(慢，總反應(yīng)速度由該階段反應(yīng)表示)，則第一階段是平衡的：速度方程是2.2.2需要澄清的幾個(gè)茄子問題。速度方程是否也有符合質(zhì)量作用規(guī)律的非執(zhí)行反應(yīng)？答案是肯定的。例如：一氧化氮氧化反應(yīng)：速度方程式是：如果反應(yīng)機(jī)制是達(dá)到平衡的第一步：速度方程式是：當(dāng)?shù)诙A段是控制階段時(shí)：另一方面，如果實(shí)驗(yàn)結(jié)果與從設(shè)定的反應(yīng)機(jī)制衍生的速度方程一致，那么假設(shè)的反應(yīng)機(jī)制是否正確呢？以一氧化氮的氧化反應(yīng)為例，當(dāng)有反應(yīng)機(jī)制，第二階段是控制階段時(shí)，導(dǎo)出的速度方程與之前從其他

5、反應(yīng)器導(dǎo)出的速度方程完全一樣。發(fā)生這種情況時(shí)，只能說這是可能的反應(yīng)器，不能作出肯定的回答。目前絕大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)的機(jī)理尚未闡明，仍需在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上確定反應(yīng)率方程。2.2.3速度方程摘要，力學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與速度方程一致，只是證明機(jī)制正確的必要條件，不是充分的必要條件。為了判斷反應(yīng)機(jī)制是否正確，必須通過其他實(shí)驗(yàn)手段確認(rèn)。例如，假設(shè)上述反應(yīng)機(jī)制中分別存在中間化合物(NO)3和NO2，則應(yīng)以實(shí)驗(yàn)方法確認(rèn)。否則，任何機(jī)器都是可能的。目前絕大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)的機(jī)理尚未闡明，仍在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上確定化學(xué)反應(yīng)的速度方程。通過分離濃度和溫度對(duì)反應(yīng)速度的影響，經(jīng)常表示速度方程。也就是說，力函數(shù)速度方程，2.2.4化學(xué)測(cè)量數(shù)，1

6、，化學(xué)測(cè)量數(shù)的來源可逆反應(yīng)速度方程是，要?jiǎng)?chuàng)建1mol R，第一個(gè)步驟必須出現(xiàn)兩次，其他兩個(gè)步驟必須分別出現(xiàn)一次。如果第一步是速度控制步驟，則為v2?；瘜W(xué)計(jì)量V控制反應(yīng)器內(nèi)每個(gè)基本步驟中步驟出現(xiàn)的次數(shù)?；瘜W(xué)計(jì)量數(shù)V與化學(xué)計(jì)量系數(shù)不同。那么它的物理意義是什么呢？例如，如果設(shè)置反應(yīng)：2.3溫度對(duì)反應(yīng)速度的影響，反應(yīng)速度方程可以表示r=f1 (T)f2(c)，f1 (T)牙齒溫度的影響，則溫度恒定時(shí)，其值是常量。通常，Arrhenius方程(Arrhenius law)用于表示反應(yīng)速度常數(shù)和溫度的關(guān)系。也就是說，k0表示前系數(shù)，其階數(shù)等于K。e反應(yīng)的活化能；r氣體常數(shù)。對(duì)于氣相反應(yīng)，通常使用分壓PA、

7、濃度Ci、摩爾分?jǐn)?shù)yi表示反應(yīng)物計(jì)的組成，其反應(yīng)率常數(shù)分別為kP、KC、ky，則它們之間存在以下關(guān)系：格式中，P是總壓力，是總反應(yīng)指數(shù)，這些關(guān)系僅適用于理想氣體。對(duì)于鄭智薰或以上氣體混合物，還需要添加壓縮元素。從表達(dá)式(2.26)兩邊得到對(duì)數(shù)，然后用lnk=lnk0E/RT (2.26a)，lnk比1/T出圖，就得到直線，善意斜率=E/RT，(2.26)，注意原因是(1)速度方程不合適。(2)反應(yīng)過程中反應(yīng)機(jī)制發(fā)生變化。(3)物質(zhì)傳遞的影響；(4)表示前導(dǎo)系數(shù)k0與牙齒溫度相關(guān)。格式(2.26)也可以采用以下形式寫入：亞倫尼方程的變形可用于可逆反應(yīng)。，2.3.2阿雷尼烏斯方程茄子解釋，只能在阿

8、雷尼烏斯方程(2.26)牙齒一定溫度范圍內(nèi)應(yīng)用。因此不能任意外推。在某些情況下，lnk和1/T不是線性關(guān)系。這可能主要是因?yàn)樗玫乃俣确匠滩磺‘?dāng)，或在所研究的溫度范圍內(nèi)反應(yīng)機(jī)制發(fā)生了變化?；瘜W(xué)反應(yīng)率總是隨著溫度的升高而增加(極少數(shù)情況除外)，強(qiáng)烈的非線性關(guān)系，即溫度稍有變化，反應(yīng)率的變化很大。因此，溫度是影響化學(xué)反應(yīng)速度的最敏感因素之一。2.3.2溫度對(duì)反應(yīng)率的影響，2 .逆反應(yīng)：不可逆反應(yīng)：溫度越高，反應(yīng)率越快。T柔道：由arenius方程得出的：r 0，因此，對(duì)于可逆吸熱反應(yīng)，圖2.2可逆吸熱反應(yīng)率與溫度和轉(zhuǎn)化率的關(guān)系，反應(yīng)率大小順序3360r4r3r2r1，速度最大點(diǎn)為：與最大點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的

9、溫度稱為最佳溫度。TOPT速度為0。rA=0速度0對(duì)應(yīng)的溫度稱為平衡溫度Te。對(duì)于可逆放熱反應(yīng)，提取流程如下：在速度最大點(diǎn)：是的，可以使用。如果速度為零：、定義2.4.1反應(yīng)組的轉(zhuǎn)化率和生成率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)單位體積反應(yīng)混合物中一組的反應(yīng)量稱為該組的轉(zhuǎn)化率(反應(yīng)物的負(fù))或生成率(產(chǎn)物的正)，表示值可以為正。值為0表示出生速度。值為0時(shí)，沖減率轉(zhuǎn)換為折換率。對(duì)于單個(gè)反應(yīng)，常識(shí)可以簡(jiǎn)化為：ri始終為正數(shù)。三個(gè)反應(yīng)中只有兩個(gè)是獨(dú)立反應(yīng)，另一個(gè)可以通過另外兩個(gè)線性組合得到。“獨(dú)立反應(yīng)”的定義反應(yīng)體系中的任何反應(yīng)都不能通過其余反應(yīng)的線性組合得到。例如，獨(dú)立反應(yīng)，1 .平行反應(yīng)，如果反應(yīng)系統(tǒng)中各反應(yīng)的組不同，

10、這種反應(yīng)稱為平行反應(yīng)(如AP)。BQ 2 .平行反應(yīng)反應(yīng)物完全相同，產(chǎn)物不同的種類的反應(yīng)通常在瞬間選擇性地表示主要副作用的相對(duì)大小，A的消耗率是，2.4.2復(fù)合反應(yīng)的類型。因?yàn)?反應(yīng)的選擇性是PA產(chǎn)生1mol的P消耗A的mol數(shù)。其目的是將選擇性提高到100%。目的產(chǎn)物P的生成率為：這樣不僅可以調(diào)整溫度和濃度，提高反應(yīng)的選擇性，還可以作為提高催化劑性能的方法實(shí)現(xiàn)。這樣，選擇性，即時(shí)選擇性，如果P是目的的產(chǎn)物，那么快，慢就會(huì)得到更高目的的產(chǎn)物產(chǎn)率。對(duì)牙齒連鎖反應(yīng)，目的產(chǎn)物P存在最大產(chǎn)率Ymax。與并行反應(yīng)一樣，可以調(diào)整反應(yīng)溫度和濃度(取決于供水和活化能)，改善催化劑等提高反應(yīng)的選擇性。3 .鏈反

11、應(yīng)，一種反應(yīng)的反應(yīng)物同時(shí)是另一種反應(yīng)的反應(yīng)物時(shí)，這種反應(yīng)稱為連鎖反應(yīng)。最常見的是氯化反應(yīng)。2.4.3反應(yīng)網(wǎng)，不是以上任何東西的一個(gè)或多個(gè)復(fù)合反應(yīng)的組合。例如，在鄰苯二甲酸生產(chǎn)過程中，反應(yīng)過程可以用2.5反應(yīng)速度方程的轉(zhuǎn)換和積分來表示，而在特定的反應(yīng)系統(tǒng)r=f(T，C)中，參與反應(yīng)的每個(gè)成分的濃度都發(fā)生了變化，因此處理時(shí)需要注意。在化學(xué)反應(yīng)過程中，各組的濃度變化符合化學(xué)計(jì)量關(guān)系，可以用主要成分的轉(zhuǎn)化率來表示反應(yīng)過程。首先，單個(gè)反應(yīng)，氣體反應(yīng)，反應(yīng)速度：設(shè)置nP0=0，然后根據(jù)化學(xué)計(jì)量關(guān)系，在CA，CB賦值速度方程中，可以通過，組合式(1)和(2)將變量和積分分開，(1)，dV=0程序，理想氣體的

12、等溫等壓，在等壓條件下。組反應(yīng)前的轉(zhuǎn)化率為XA時(shí)A NA0 NA0-NA0XA B NB0 NB0-NA0XA P 0 NA0XA總和，此時(shí)，相應(yīng)地整理上述表達(dá)式，分離變量，積分，得到反應(yīng)率方程的積分形式。注：可存在變用問題，氣象體系，液體體系不能變用(或變化不大)。對(duì)于間歇性反應(yīng)過程，通常dv=0；在流動(dòng)過程中，對(duì)于等溫條件下的氣相反應(yīng)，A0時(shí)，過程變用(靜壓過程)，2.6多相催化和吸附，1，多相催化催化劑的用途：反應(yīng)速度加速方向(選擇性提高)化學(xué)吸附結(jié)果催化劑組成：主催化劑金屬或金屬氧化物，反應(yīng)提供催化劑提高活性、選擇性、穩(wěn)定性輔助催化劑可以是結(jié)構(gòu)性的。是變性人。托架用于增加接觸表面積。改

13、善物理性能。機(jī)械強(qiáng)度，導(dǎo)熱系數(shù)，抗讀能力等。多相系統(tǒng)，反應(yīng)在催化劑的活性表面進(jìn)行，通常反應(yīng)階段由7個(gè)階段組成，其中3個(gè)階段是表面反應(yīng)。將多相催化反應(yīng)設(shè)定為：反應(yīng)由以下幾個(gè)茄子階段組成：2，吸附和解吸，1。吸附分類物理吸附和化學(xué)吸附。比較牙齒兩種茄子吸附結(jié)果表明，相互聯(lián)系和差異：化學(xué)吸附在高溫下進(jìn)行。高溫下物理吸附很弱，化學(xué)吸附占優(yōu)勢(shì)，因此化學(xué)吸附有助于催化反應(yīng)。假設(shè)：吸附表面能量均勻。吸附分子之間的力是可以忽略的。斷層吸附。惰性成分參與吸附，但不參與反應(yīng)。2 .理想的吸附Langemiur模型，吸附速度：解吸速度吸附的凈速度，吸附達(dá)到平衡時(shí)的凈速度為0，即r=0，KA被稱為吸附平衡常數(shù)。它的大

14、小表示氣體分子吸附的強(qiáng)弱。對(duì)于弱吸附，KAPA1，牙齒，強(qiáng)吸附，KAPA1，牙齒，單分子吸附等溫方程，吸附平衡常數(shù)KA和溫度的關(guān)系是Q吸附熱。t，車，即復(fù)蓋范圍。在雙分子吸附的情況下，由于A的吸附平衡，B的吸附平衡，多分子吸附等溫式：如果M種的分子同時(shí)吸附，則分子I的復(fù)蓋率是在吸附過程中被吸附的分子解體的現(xiàn)象，即分子分解成原子，原子占據(jù)一個(gè)吸附位，吸附率。實(shí)際吸附粗工資吸附等溫式，假設(shè)：萃取吸附式：中間覆蓋式，F(xiàn)reundlich (Freundlich)吸附等溫式，假設(shè)：萃取吸附式：2.7如上所述，多相催化寫各階段的速度方程不難。吸附和解吸的速度方程，如上節(jié)介紹，表面反應(yīng)階段是基本反應(yīng)，可以應(yīng)用質(zhì)量作用規(guī)律。問題是如何在確定的反應(yīng)階段導(dǎo)出多催化反應(yīng)的總包速度方程。這就是牙齒節(jié)的中心內(nèi)容。1、穩(wěn)態(tài)近似和速度控制階段假設(shè)1、速度控制階段假設(shè)：構(gòu)成反應(yīng)機(jī)制的每個(gè)基本反應(yīng)之一的基本反應(yīng)慢得多，構(gòu)成整個(gè)反應(yīng)的速度控制階段，其速度表示反應(yīng)的速度。2.一定的近似假設(shè)：反應(yīng)過程達(dá)