1.1.3復(fù)合反應(yīng)動(dòng)力學(xué)及選擇率.

1、1.1.3復(fù)合反應(yīng)動(dòng)力學(xué)及選擇率（一）定義：由兩個(gè)以上化學(xué)反應(yīng)計(jì)量式或動(dòng)力學(xué)方程式表示的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。 例：石油裂解反應(yīng)或鹵化反應(yīng)A+B k 1 . RR+B h S對(duì)B是平行反應(yīng)AR -Jk4 S對(duì)A、R、S是連串反應(yīng)建立復(fù)合反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程的原則：將復(fù)合反應(yīng)分解成若干個(gè)單一反應(yīng)，建立該單一反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程；速率是其在每個(gè)單一反應(yīng)中分速率的（二）某組分同時(shí)參與多個(gè)反應(yīng)時(shí)，該組分總消耗（或總生成） 代數(shù)和。1平行反應(yīng)（一級(jí)）k1 、一 p |A k2 ；s 例：C3H8TC 2H4+CH4C3H 8C 3H 6+H 2rp=dCs/dt=k Qars=dCs/dt=k 2Ca（-a）= dCA/d

2、t=k 1CA+k2CA=（k1+k2）CA積分：一ca dCAt(1 23)A = 0（k1 k2）dtAO0CA,Ca In =(k i+k2)tCC AOCa=Cao exp-(k i+k2)t代入p=dCp/dt=k1CACpt并積分 0 dCp = 0& CAoex) -(k1k2)tdt(1 24)(1 25)(1 26)(1 27)kiCs=Cao 1 exp (k1+k2)tk1k2同理s=dCs/dt=k2CAk2積分得 Cs=- C ao 1 expkk2作圖：tC圖(k 1+k2)t(1 28)(1 29)(_r a)= 一 dCA/dt=k 1 CaCACao dCAC

3、sCpCa分離變量積分：-t二 ok1dt(1 30)整理得：In = k1t t= e* c a=Cao exp 曲C AOCAOrp=dCp/dt=k 1Ca kzCp dCpdtk?Cp =僉。人=krCao exp 人(1 31)一階線性常微分方程解為:Cp=k1c (ErCAO(e_k1t、-e )(1 32)rs=dCs/dt=k 2Cp總摩爾數(shù)不變，反應(yīng)組分在反應(yīng)前后的濃度關(guān)系:Cs=Cao Ca Cpcao=Ca+Cp+Cski=Cao 一 Cao e 上11 一- CAO(e& +k2k1_k 2t. kd、-e )k? kt=Cao1+e_k21=Cao 1 +kk_kit

4、_k2t e kt _ k 2kik1tk1tk2tk1t,-(k2e- k1e-Ke)21 /i 占t (k2ek2=Cao1+-k1若 k2k1-k1e 曲)(1 33)上式簡(jiǎn)化為k1k2作圖，得圖Cs=C ao (1 e)Cs=Cao(1 一 e 2 )(1 34)(1 35)1-7kk2各組分濃度隨時(shí)間變化的關(guān)系曲線圖1-7連串反應(yīng)AFHS3復(fù)合反應(yīng)的收率與選擇性表達(dá)反應(yīng)物與產(chǎn)物之間定量關(guān)系的量。 定義：表達(dá)為按化學(xué)計(jì)量最大可能生成量的分率。收率:恒容=生成目的產(chǎn)物消耗關(guān)鍵 組分的摩爾數(shù) 進(jìn)入反應(yīng)系統(tǒng)關(guān)鍵組分的摩爾數(shù)Cp -Cp。|VAC AOVpN p Npo | vaNaoVp(1

5、 36)V各物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)計(jì)量系數(shù)。選擇率.=生成目的產(chǎn)物消耗關(guān)鍵 組分的摩爾數(shù)Np_Np擇率：_反應(yīng)消耗關(guān)鍵組分的摩 爾數(shù)Cp - Cpo |VA恒容pO -Cao -Ca Vp注：=1付產(chǎn)物為零。關(guān)系：y =.x (xA= A0 A =1 一C AONa。- NaVaVp(1 37)CaC-)CAO（1 ）平行反應(yīng)（一級(jí)不可逆）(A)=芽十k2）CAdCP rp= dt=k1C Arp(-5)dCP-dCACpdC_ k1k1k1k2積分POk1 k2Ca_ dC a t Cp Cpo=Cao-(Ca - Cao)k1 k2所以Cp - Cpok1 =pC AO - CA k1 k2(1

6、38)同理ki(2 )連串反應(yīng)Cp -Cpo yP=滬kk2一級(jí)不可逆)CpC Aok1,(e-kztCaoYs=ccC AOp =Cao Cao (& 2 )Cp=式(1 32)代入 仝二1 -C AOk1 - k2Cs=式(1-33)代入 Cp _hek1p =例題:Ar 12% 擇性。(1 39)CAO _CaCs Cso-eA1t)(1 40)十曲）(1 41)C AO _ C Ak1 - k2式(1 31)Ca=C1 +1 k k2CsC ao _ Cae如-e沖1 -e旳ao e如代入(1 42)(1 43)銀催化劑上乙烯氧化生成環(huán)氧乙烷。進(jìn)入反應(yīng)器的氣體組成在：。其余為N2,出反應(yīng)器氣體中含 C2H4 13.1%, O24.8%。試計(jì)算乙烷的轉(zhuǎn)化率、環(huán)氧乙烷的收率及選C2H4 15%, O2 7% , CO2 10% ,解：1C2H4丄。？ C2H4O2C2H4 3O2 2CO2 2H2O以100mol進(jìn)料為基準(zhǔn)，二及：分別表示環(huán)氧乙烷和a3 R出 15 a 7-P222”15 -P/2= 13.1%100 g/23 R7 P2_2_= 4.8%C2H4。2進(jìn) 15%7