【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ? ???? ????? ???GBAFEBECADCBAqqAAAAkkkk21q432332231321反應(yīng)反應(yīng)反應(yīng)反應(yīng)個(gè)反應(yīng)：若發(fā)生了?????????????????qiiBqBBBBBqiiAqAAAAArrrrrrrrrrrrBA13211321??凈反應(yīng)速率：、2022/5/26 浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥 47 速率方程 反應(yīng)的物質(zhì)反應(yīng)數(shù)下標(biāo)說(shuō)明：組分的反應(yīng)速率：??? ??jirrjqiijj。15533424323222121121211121AvAvAvqAvAvAviAvAvAvAvAvAvAvqqjqjpipkikjijjj?????????????化學(xué)計(jì)量方程式反應(yīng)個(gè)數(shù)必須確定 每個(gè)反應(yīng) 中一種物質(zhì)的速率方程 2022/5/26 浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥 48 化學(xué)計(jì)量 相對(duì)反應(yīng)速率 ? 反應(yīng)： a A + b B → c C + d D – A、 B 的消失速率和 C、 D的生成速率滿足： – 對(duì)反應(yīng) i drcrbrar DCBA ?????iDiiCiiBiiAidrcrbrar ?????2022/5/26 浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥 49 化學(xué)計(jì)量 相對(duì)反應(yīng)速率 ? 反應(yīng) i中， Ak的生成速率 ~Aj的生成速率關(guān)系 – 反應(yīng)物的化學(xué)計(jì)量系數(shù)為負(fù)，生成物的為正 ikikijijvrvr?2022/5/26 浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥 50 化學(xué)計(jì)量 相對(duì)反應(yīng)速率 2222 3)(13CAAAE CCkrrE ???的生成速率：)(322 2 基元反應(yīng)：對(duì)反應(yīng) ECA Ak? ???2222 2)(12CAAAC CCkrrC ?????的生成速率：222 CAAA CCkrA ??的生成速率：2022/5/26 浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥 51 表 63 分析復(fù)合反應(yīng)的步驟 ? 給各個(gè)反應(yīng)編號(hào) ? 寫(xiě)出各種物質(zhì)的物料平衡式 ? 確定每個(gè)反應(yīng)中每種物質(zhì)的速率方程 ? 確定各種物質(zhì)的凈生成速率 – 恒體積反應(yīng)體系：以 Cj表示 – 變體積反應(yīng)體系：以 Nj(間歇 )或 Fj(連續(xù) )表示 ? 聯(lián)立求解微分方程 (PFR， PBR，間歇 )或代數(shù)方程 (CSTR) 2022/5/26 浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥 52 例 64 復(fù)合反應(yīng)中的 化學(xué)計(jì)量關(guān)系和反應(yīng)速率方程 ? 寫(xiě)出各反應(yīng)中各種物質(zhì)的速率方程 ? 寫(xiě)出 NO、 O2和 N2的凈反應(yīng)速率 233222222221122322222232232265641ONOONONNNONHNONOCCkrNOONCkrONNOCCkrOHNNONH????????????：反應(yīng)：反應(yīng)：反應(yīng)2022/5/26 浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥 53 ? 解：反應(yīng) 3 的速率方程分別以 NO、 O2和N2的形式給出。改寫(xiě)方程式： 233222222221122322222232132265321ONOONONNNONHNONOCCkrNOONCkrONNOCCkrOHNNONH????????????反應(yīng)反應(yīng)反應(yīng)關(guān)聯(lián)各組分生成速率利用化學(xué)計(jì)量學(xué)：?????? iDiiCiiBiiAidrcrbrar2022/5/26 浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥 54 111 33 32)(32NONHNONONH CCkrr ????111 32 65)(65NONHNONON CCkrr ???32 NONHNONOOH CCkrr ???165321223 1111 OHNNHNOrrrr?????11223 36532:1NONHNONO CCkrOHNNONH ?????反應(yīng)2022/5/26 浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥 55 22222222222222222222222:2NONNONONNNONONNCkrrCkrrCkrONNO????????反應(yīng)233323332332222222222222222221)(2121:3ONOONOONOONONOOCCkrrCCkrrCCkrNOON???????????反應(yīng)2022/5/26 浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥 56 02131???? ??NONOii N ONO rrrrNO 凈生成速率：23 2 NONNONHNONO CkCCkr ???22222 321312 NNNiiNN rrrrrN ???? ??凈生成速率：23221 222232 2165ONONONNONHNON CCkCkCCkr ???22222 32322 ONOOO rrrrrO ????凈生成速率：232222222 ONONONO CCkCkr ??2022/5/26 浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥 57 化學(xué)計(jì)量關(guān)系 濃度 ? 將濃度以摩爾流量的形式給出 0vFC jj ?? 液相：00010000,),(RTpCFFPTFFCTTppFFCCTnjjTTjTTjTj?????????其中：恒理想氣體：2022/5/26 浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥 58 化學(xué)計(jì)量關(guān)系 濃度 ? 用摩爾流量 (Fj) 表示消耗速率 – fn 是以濃度表示的凈生成速率 ),( 0202211TjTTTTTn FFCFFCFFCfr ??),( 01022TjTTTn FFCFFCfr ??2022/5/26 浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥 59 聯(lián)立求解 ? 將以摩爾流量形式表示的速率方程和物料平衡式結(jié)合，得到一階常微分方程組 (PFR等 )，求解后可以得到以反應(yīng)器體積 (或長(zhǎng)度 )表示的摩爾流量的函數(shù) ? 在液相反應(yīng)中，由于反應(yīng)體積沒(méi)有變化，沒(méi)有必要每一步都聯(lián)立求解總摩爾流量 2022/5/26 浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥 60 聯(lián)立求解 ? 對(duì)于等溫等壓氣相反應(yīng)，聯(lián)立從 1到 j物質(zhì)的物料平衡式、速率方程和化學(xué)計(jì)量關(guān)系式 ),(),(010101011111TjTTTnqiijjjTjTTTnmiiFFCFFCfrrdVdFFFCFFCfrrdVdFj?????????????2022/5/26 浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥 61 聯(lián)立求解 ? 恒壓間歇反應(yīng)體系，用 Nj代替 Fj ? 恒容間歇反應(yīng)體系，用濃度代替 ? 所得到的 j個(gè)微分方程，可通過(guò)數(shù)值分析或ODE軟件求解 0/ VNC jj ?2022/5/26 浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥 62 例 65 聯(lián)立物料平衡式、化學(xué)計(jì)量關(guān)系式和反應(yīng)速率方程 ? 考慮例題 64 中的反應(yīng)， 以 摩爾流量 的形式寫(xiě)出 PFR 反應(yīng)器 中各物質(zhì)的物料平衡式 233222222223112232222222132265321ONOONONNNONHNONOCCkrNOONCkrONNOCCkrOHNNONH????????????反應(yīng)反應(yīng)反應(yīng)2022/5/26 浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥 63 ? 解：對(duì)于氣相反應(yīng)，物質(zhì) j的濃度為 ? 無(wú)壓降等溫操作 ? 所有氣體的總摩爾流量為 TTppFFCCTjTj000 ???TjTj FFCC0?22223 NOOOHNNHNOT FFFFFFF ??????2022/5/26 浙江工業(yè)大學(xué)化材學(xué)院 劉華彥 64 ? 以總摩爾流量形式寫(xiě)出各組分物料平衡式 – (1