文档介绍：均相反应动力学
单一反应动力学方程
恒温恒容二级不可逆反应
它有二种情况:一种是对某一反应物为二级且无其它反应物,或者是其它反应物大量存在,因而在反应过程中可视为常值;另一种是对某一反应物为一级,对另一反应物也是一级,而且二反应物初始浓度相等且为等分子反应时,亦就演变成第一种情况。
此时其动力学方程式为:
经变量分离并考虑初始条件, , ,恒温时κ为常数,则积分结果为:
或
若用转化率表示:
其它级数的恒温恒容不可逆反应
只要知道其反应动力学方程,代入式,积分即可求得结果。
从速率方程积分表可得到一些定性的结论:
速率方程积分表达式中,左边是反应速率常数k与反应时间τ的乘积,表示当反应初始条件和反应结果不变时,反应速率常数k以任何倍数增加,将导致反应时间以同样倍数下降。
一级反应所需时间τ仅与转化率XA有关,而与初始浓度无关。因此,可用改变初始浓度的办法来鉴别所考察的反应是否属于一级反应。以或对τ作图,若是直线,则为一级反应,其斜率为k。
二级反应达到一定转化率所需反应时间τ与初始浓度有关。初始浓度提高,达到同样转化率XA所需反应时间减小。
对n级反应:
当n>1时,达到同样转化率,初始浓度提高,反应时间减少;
当n<1时,初始浓度提高时要达到同样转化率,反应时间增加。对 n<1的反应,反应时间达到某个值时,反应转化率可达100%。
而n≥1的反应,反应转化率达 100%,所需反应时间为无限长。
这表明反应级数n≥l的反应,大部分反应时间是用于反应的末期。高转化率或低残余浓度的要求会使反应所需时间大幅度地增加。
例1-1 解题思路
根据题意是恒温恒容一级不可逆均相反应,又要求求反应一定时间后物料的残余浓度,故选择公式
解题较简便。
对于多组分单一反应,反应物的反应量与产物的生成量之间有化学计量关系的约束,可以根据它们的化学计量关系推导出它们反应过程中的浓度关系。
运用恒温恒容一级不可逆反应的转化率积分形式解题。
例1-2 解题思路:
根据题意为恒温恒容二级不可逆均相反应,运用相应的浓度积分形式解题。
引申知识点:
对二级反应,要求残余浓度很低时,尽管初始浓度相差很大,但所需的反应时间却相差很少。
练习
1、反应时间与初始浓度无关的是____级反应。
2、对反应级数大于1的反应,达到同样转化率,初始浓度提高,反应时间增加。
3、对于反应级数小于1的反应,初始浓度提