基元反应基元反应 复合反应 复合反应 简单反应 简单反应 复杂反应 复杂反应 对峙反应 对峙反应 连串反应 连串反应 平行反应 平行反应 简单级数反应 简单级数反应 OppositeReactions 对峙反应 ——由两个互逆反应组合起来的反应 一级对峙反应(first order opposite reaction) 只有一个反应物和一个产物, 化学计量数分别为-1和1, 正、逆均为一级反应 A0A0 lnln 一级对峙反应的特征一级对峙反应的特征 (characteristics firstorder (characteristics firstorder opposite reactions) opposite reactions) ln{x 反应完成一半所需时间为不是半衰期! 一级对峙反应的特征一级对峙反应的特征 ln{x 呈线性关系羟基丁酸转变 成内酯的动力 学曲线 正向放热对峙反应的最适宜温度正向放热对峙反应的最适宜温度 (mostfavorable temperature) SO 氧化四段反应器及操作示意图1,2,3,4–催化剂层; 1’,2’,3’–换热器 冷却 反应 例:某对峙反应 已知 。如果反应开始时只有A,浓度为 浓度相等时需要多少时间?(2)经100 min后,A和 B的浓度各为多少?达到平衡时,又为多少? min006 min002 dmmol 137mi A0A0 A0A0 例:某对峙反应已知 。如果反应开始时只有A,浓度为 浓度相等时需要多少时间?(2)经100 min后,A和 B的浓度各为多少?达到平衡时,又为多少? min006 min002 dmmol A0A0 dm mol 0.587 dmmol dmmol 413 100002 dmmol 例:某对峙反应已知 。如果反应开始时只有A,浓度为 浓度相等时需要多少时间?(2)经100 min后,A和 B的浓度各为多少?达到平衡时,又为多少? min006 min002 dmmol 0.75mol dm 0.75)mol dm =0.25 mol dm 基元反应基元反应 复合反应 复合反应 简单反应 简单反应 复杂反应 复杂反应 对峙反应 对峙反应 连串反应 连串反应 平行反应 平行反应 简单级数反应 简单级数反应 ConsecutiveReactions 连串反应 连串反应 ——一个反应的某产物是另一个非逆向反应一个反应的某产物是另一个非逆向反应 的反应物 的反应物,,如此组合的反应称为连串反应 如此组合的反应称为连串反应 ClHCl ClCl ClHCl ClCl ClHCl 一级连串反应两个单向连续的一级反应 积分形式积分形式 一阶非齐次线性常微分方程先求齐次方程的解: 积分常数令C=C(t),并将 代入原方程 一次项,线性积分形式 积分形式 特征 特征--- ---中间产物在反应过程中出现浓度极大值 中间产物在反应过程中出现浓度极大值 B,maxA0 稳定中间物稳定中间物 不稳定中间物 不稳定中间物 B,maxA0 为一级连串反应,试证明若 ,则C的生成速率决定于 ,则决定于,即最慢的步骤是生成C的 速率控制步骤。 基元反应基元反应 复合反应 复合反应 简单反应 简单反应 复杂反应 复杂反应 对峙反应 对峙反应 连串反应 连串反应 平行反应 平行反应 简单级数反应 简单级数反应 ParallelReactions 平行反应 ——反应物同时独立地参与两个或多个反应, 如此组合的反应称为平行反应,又称联立反应 甲苯硝化生成邻 甲苯硝化生成邻、、间间、、对位硝基甲苯 对位硝基甲苯 一级平行反应两个反应都是一级反应 一级平行反应速率方程的积分形式一级平行反应速率方程的积分形式 特征 特征--- ---产物浓度比等于反应速率系数比 产物浓度比等于反应速率系数比 如果两个反应是同级的 如果两个反应是同级的,,也有上述特征 也有上述特征 ClCH Cl+HCl +HCl 硝酸甲苯 甲苯硝酸 甲苯硝酸 58.5%间位 4.4% 对位 36.8% 例:400K时,在一体积恒定的反应器中进行一级平行反应: 反应速率系数k =0.412min -1 =0.206min -1 。反应 开始时只有反应物A存在,初始浓度为c A0 400K温度下,反应进行到2min时,产物B的浓度为0.133 mol/dm ,求此时产物C的浓度;(2)求反应物的 半衰期;(3) 求当反应物的转化率达到90%时,产物B 和C的浓度之比。 dmmol 067 例:400K时,在一体积恒定的反应器中进行一级平行反应:反应速率系数k =0.412min -1 =0.206min -1 。反应开始时只 有反应物A存在,初始浓度为c A0 在400K温度下,反应进行到2min时,产物B的浓度为0.133 mol/dm ,求此时产物C的浓度;(2) 求反应物的半衰期;(3) 求当反应物的转化率达到90 %时,产物B和C的浓度之比。 例:400K时,在一体积恒定的反应器中进行一级平行反应:反应速率系数k =0.412min -1 =0.206min -1 。反应开始时只 有反应物A存在,初始浓度为c A0 在400K温度下,反应进行到2min时,产物B的浓度为0.133 mol/dm ,求此时产物C的浓度;(2) 求反应物的半衰期;(3) 求当反应物的转化率达到90 %时,产物B和C的浓度之比。