《北学反应工程》敦橐 第二章均相反应动力学基础 2.3复合反应 它表明两产物反应量的比值仅是温度的函数在将CpCm对 Cs-Cso作图 可得一直线,其斜率为k1/kx2,结合(k1+k2)之值可分别求得k1和k2。图2-3-1 示出在Cpo=Cso=0时各组份浓度与t的变化情况 [板书] 2.情况Ⅱ [讲解] 具有不同反应级数的不可逆平行反应,为简明起见,在后面的讨论中均 假定所有的反应的计量系数均等于1;且反应产物的初始浓度均为零 1)速率方程 在下式所示的平行反应中 P(主反应二级不可逆反应 S(副反应,一级不可逆反应) (2-3-30) 其主、副反应的速率方程分别为: dc p S-k, CA (2-3-32) (2-3-33) 起始条件为:t=0,CA=CA0;Cp=Cs=0 将式(2-3-33)积分 K,CA +k2c A k Ca+k C k,CAo+k2 k2t=In (k1C+k2) 即: (K Ca+k2) (2-3-34) 板书] 2)收率、选择性与浓度之间的关系 ①主产物P的瞬间收率如下式所示: (2-3-35) 作者:傅杨武 第6页共16页
《化学反应工程》教案 第二章 均相反应动力学基础 2.3 复合反应 ［板 书］ ［讲 解］ ［板 书］ ［讲 解］ (2-3-29) 它表明两产物反应量的比值仅是温度的函数,在将 Cp-CP0对 Cs-Cso 作图 可得一直线,其斜率为 k1/k2，结合(k1+k2)之值可分别求得 k1 和 k2。图 2-3-1 示出在 Cpo=Cso=0 时各组份浓度与 t 的变化情况。 2． 情况Ⅱ 具有不同反应级数的不可逆平行反应，为简明起见，在后面的讨论中均 假定所有的 反应的计量系数均等于 1；且反应产物的初始浓度均为零。 1）速率方程 在下式所示的平行反应中： A k1 k2 P S (主反应, 二级不可逆反应 (副反应, 一级不可逆反应) (2-3-30) 其主、副反应的速率方程分别为： (2-3-31) 2 A S S k C dt dC r = = (2-3-32) P S ( 1 A 2 A A A r r k C k C dt dC − r = − = + = + ) (2-3-33) 起始条件为：t=0，CA=CA0；Cp=Cs=0 将式(2-3-33)积分： ( ) + + = − + = − + − = ∫ ∫ 1 A0 2 1 A 2 1 1 A0 A 2 A C C 1 A 2 1 2 A C C 1 A 2 A A k C k k C k ln k 1 k C C ln k 1 dC k C k k C 1 k 1 k C k C dC t A A0 A A0 即： (2-3-34) 2）收率、选择性与浓度之间的关系 ① 主产物 P 的瞬间收率如下式所示： (2-3-35) 作者：傅杨武 第 6 页 共 16 页
《北学反应工程》敦橐 第二章均相反应动力学基础 2.3复合反应 讲解分析] 上式积分 k, C (其中Cp=0) kCA+k2 k, C kCA+k2-k k, catk 代入上式积分整理后有 上式两边同除以(CA-C)可得下式 1A0 AO k,(C ②对于副产物S同样有: dcs k2 积分上式 (Cs-Cso k, Ca+k kIC ∵Cso=0,上式两边同除以(Co-CA)可得下式 k can tk kIC ps=c k, c k,CA0-CA)CA+ k k, C ⑧选择性 由式(2-3-36)和式(2-3-38)可直接求得产物的选择性为 (2-3-39) K, C CAo k,C 或写成以转化率来表示的形式 作者:傅杨武 第7页共16页
《化学反应工程》教案 第二章 均相反应动力学基础 2.3 复合反应 ［讲解分析］ 上式积分： ( ) ∫ + − − = A A0 C C 1 A 2 1 A P P0 k C k k C C C （其中CP0 = 0 ） 而： 1 A 2 2 1 A 2 1 A 2 2 1 A 2 1 A k C k k 1 k C k k C k k k C k k C + = − + + − = + ，代入上式积分整理后有： ( ) 1 A0 2 1 A 2 1 2 P A A0 k C k k C k ln k k C C C + + − = − − 上式两边同除以(CA CA0 − )可得下式： (2-3-36) ② 对于副产物 S 同样有： (2-3-37) 积分上式： 1 A0 2 1 A 2 1 2 A C C 1 A 2 2 S S0 k C k k C k ln k k dC k C k k (C C ) A A0 + + = + − − = ∫ ∵CS0 = 0 ，上式两边同除以( ) CA0 −CA 可得下式： ( ) + + − = − = 1 A 2 1 A0 2 1 A0 A 2 A0 A S S k C k k C k ln k C C k C C C φ 即： ( ) + + − = − = 1 A0 2 A0 A 1 A0 2 1 A0 A 2 A0 A S S k C k C C k C k 1 ln k C C k C C C φ (2-3-38) ③ 选择性 由式(2-3-36)和式(2-3-38)可直接求得产物的选择性为: + + − = = − + 1 A0 2 A0 A 1 A0 2 1 A0 2 A0 A S P P k C k C C k C k 1 ln k C k C C 1 1 C C S (2-3-39) 或写成以转化率来表示的形式: 作者：傅杨武 第 7 页 共 16 页