气固相催化反应本征动力学.ppt

第三讲气-固相催化反应本征动力学曾尚红第一章气-固相催化反应本征动力学第一节化学计量学第二节化学反应速率的表示方式第三节动力学方程第四节气固相催化反应本征动力学方程第五节温度对反应速率的影响第六节固体催化剂的失活化学计量学 nnnnνννν?????????????????11 2211 0 11 2211???????????????nnnnνννν化学计量式: 也可以写成: 或: 0 1???? ni iiν化学计量学反应程度:对于间歇系统中的某反应,若反应混合物中某组分的起始物质的量为 n i0,反应后该组分的物质的量为 n i,则定义反应程度为: i iiν nn 0ξ??或写成: ξ i0????? iiinnn转化率:关键组分 A反应掉的物质的量与其开始时物质的量之比 00 0 0A AA A A AAAnn nn nnx ???????对等摩尔反应: 对等摩尔反应: 0 0 0 0A AA A y yyx ????化学计量学化学膨胀因子:每转化掉 1mol 的反应物 A时,反应混合物物质的量的变化,用符号δ A表示。 M LBA M LBA???????对于反应:?????? BA M LA Aννννν 1δ????若反应在恒温恒压下连续进行,反应前后总物质的量变化,则必然引起体系的体积流量的变化。反应过程的瞬时体积流量 V应等于初始体积流量 V 0与化学反应引起的体积流量变化ΔV之和。 V 0 , T,P V 0 T,P ΔV 化学计量学????? 0, ii iic RT Pc RT pc??????? 0VV AA AoxcV? 0由于 T,P恒定,则ΔV完全由化学反应前后物质的量变化引起。设反应物 A,B及惰性组分 I的的初始浓度分别为 c A0, c B0和c I0,则在某一瞬间,各组分的浓度为: 则由于反应引起的摩尔数变化为: 由化学膨胀因子的定义可知,当由化学膨胀因子的定义可知,当 A A组分的转化率为组分的转化率为 x x A A时,引起物系时,引起物系摩尔数的变化为摩尔数的变化为则有: 则有: AAAixcVc? 0 00V??????? 0 0 0V i AAAc xcV?则有则有: : )1( V 0 000 0 0 0 AAA i AAxyVVc xcVVV??????????则组分则组分 A A的瞬时浓度为的瞬时浓度为: : )1( )1()1( )1( 0 00 0 0AAA A AAAA AAAAxy xcxyV xNV Nc?????????化学计量学膨胀率: A组分全部反应时造成体系体积变化的比例。??? 0 0 0V i AAAc xcV? AAi AA Ayc c??? 00 00V V?????则: 则: )1( 0AAxVV???)1( )1()1( )1( 0 0 0AA A AAA AAAAx xcxV xNV Nc?????????)1( )1( 0AA A A AAx xc cy?????化学计量学例1:对于反应,已知反应开始时甲烷的摩尔分率为,求转化率为时,甲烷的摩尔分率。解: 2 243H CO OH CH??? 0 4 CHy 4 CHx?? 211311 1 4????? CH? 4 42 CH CHy??)21( )1()1( )1( 44 4 44 4 4 CH CH CH CH CH CH CHxy xx xy???????化学计量学多重反应系统中独立反应数的确定定义:多重反应系统中存在着一定的独立反应数或关键组分数,而其它反应或其它组分均可由物料衡算关系确定。所采用的方法: (1)原子矩阵法:其依据是封闭物系中各个元素的原子数目守恒。得到原子矩阵后,经过初等变换,所得的矩阵的秩即为系统的独立反应数。(2)简易法: 独立反应数=反应体系中所含的物质数-形成这些物质的元素数。化学计量学多重反应的收率及选择率多重反应包括:同时反应,平行反应,连串反应,平行-连串反应 :反应系统中同时进行两个或两个以上的反应物与产物都不相同的反应:如: M B,LA 2 1?????? :一种反应物同时形成多种产物,如: )(M )(LA 2 1副产物目的产物?????? k k :反应物先生成某种中间产物,中间产物又继续反应生成最终产物,如: M LA 2 1?????? -连串反应:最终产物可以由几步连串过程生成,也可以由一步直接生成,如: M LA 2 1?????? kk