化學反應速率在物理化學和反應工程中的意義有什麼相同點和不同點

2021-03-22 02:22:28 字數 5280 閱讀 2459

1樓:匿名使用者

化學反應工程的研究內容主要包括以下幾個方面:

①研究化學反應規律,建立反應動力學模型 亦即對所研究的化學反應,以簡化的或近似的數學表示式來表述反應速率和選擇率與溫度和濃度等的關係.這本來是物理化學的研究領域,但是化學反應工程工作者由於工業實踐的需要,在這方面也進行了大量的工作.不同之處是,化學反應工程工作者著重於建立反應速率的定量關係式,而且更多地依賴於實驗測定和資料關聯.

多年來,已發展了一整套動力學實驗研究方法,其中包括各種實驗用反應器的使用、實驗資料的統計處理方法和實驗規劃方法等.②研究反應器的傳遞規律,建立反應器傳遞模型 亦即對各類常用的反應器內的流動、傳熱和傳質等過程進行理論和實驗研究,併力求以數學式予以表達.由於傳遞過程只是物理的,所以研究時可以避免化學反應,用廉價的模擬物系(如空氣、水、砂子等)代替實際反應物系進行實驗.

這種實驗常稱為冷態模擬實驗,簡稱冷模實驗.傳遞過程的規律可能因裝置尺寸而異,冷模實驗所採用的裝置應是一系列不同尺寸的裝置;為可靠起見,所用裝置甚至還包括與工業規模相仿的大型實驗裝置.各類反應器內的傳遞過程大都比較複雜,有待更深入地去研究.

 ③研究反應器內傳遞過程對反應結果的影響 對一個特定反應器內進行的特定的化學反應過程,在其反應動力學模型和反應器傳遞模型都已確定的條件下,將這些數學模型與物料衡算、熱量衡算等方程聯立求解,就可以**反應結果和反應器操作效能.由於實際工業反應過程的複雜性,至今尚不能對所有工業反應過程都建立可供實用的反應動力學模型和反應器傳遞模型.因此,進行化學反應工程的理論研究時,概括性地提出若干個典型的傳遞過程.

例如:伴隨著流動發生的各種不同的混合,如返混、微觀混合、滴際混合等;反應過程中的傳質和傳熱,包括反應相外傳質和傳熱(傳質和反應相繼發生)和反應相內傳質和傳熱(反應和傳質同時進行).然後,對各個典型傳遞過程逐個地進行研究,忽略其他因素,單獨地考察其對不同型別反應結果的影響.

例如,對反應相外的傳質,理論研究得出其判據為達姆科勒數dα,並已匯出當dα取不同值時外部傳質對反應結果的影響程度.同樣,對反應相內的傳質,也得出了相應的判據西勒模數 φ.這些理論研究成果構成了本學科內容的重要組成部分.

這些成果一般並不一定能夠直接用於反應器的設計,但是對於分析判斷卻有重要的指導意義

化學反應動力學

2樓:中地數媒

5.2.1.1 化學反應速率與化學反應動力學方程

化學反應動力學方程主要以速率方程的形式表達。

化學反應一般的化學計量表示式可表示為:

地球化學原理與應用

式中:vi為化學計量係數;yi為參加反應的物質。vi對產物為正值,對反應物為負值,其反應速度定義為:

地球化學原理與應用

式中:ξ為反應程序度,定義為:

ξ(t)={[yi]-[yi]0}/vi

當離開平衡狀態時,總反應速度為:

地球化學原理與應用

顯然化學反應速度方程是非線性的。其中rf和rr分別正、逆反應速度,[yi]的指數叫做該反應對物質i的反應級數,vi=1稱為一級反應,vi=2稱為二級反應,其餘類推。

對於一級反應速度方程為:

地球化學原理與應用

對於簡單可逆一級反應a=b,速度方程為:

地球化學原理與應用

對於不可逆二級反應,速度方程為:

地球化學原理與應用

對於簡單可逆二級反應,速度方程可有下列5種形式:

地球化學原理與應用

5.2.1.2 化學反應速度理論與化學反應速率常數

地球化學反應速率的獲得一般有3個方面的途徑:一是實驗測定,其指導思想是唯象方法,即力圖將一個體系的反應速率與體系的可觀測的巨集觀物理量(如成分、溫度、壓力、體積和時間等)聯絡起來,用巨集觀參數列達其速度常數,根據體系的不同,可分別採取初始速率法、唯象速率的積分-弧立法、弛豫法、多級反應方法等;二是通過分子結構理論,由單相的性質推匯出多相反應的速率及其機制,即在原子和分子的級別上,瞭解反應進行的本質;三是精細礦物學工作,獲得礦物的精細結構、缺陷、內部分帶及有序無序的分配等方面的性質,以推匯出礦物晶體生長及物質擴散的速率及機制。第一個和第三個途徑分別屬於實驗地球化學和實驗礦物學的範疇,不在此討論。

這裡主要涉及與速率理論有關的第二方面的內容。

反應速度理論主要有「碰撞理論」和「過渡態理論」。

(1)碰撞理論

碰撞理論是在分子運動論基礎上,接受了阿累尼烏斯關於「活化分子組」和「活化能」的概念而發展起來的。以簡單反應a+b→c為例,認為a和b分子的碰撞接觸是發生化學反應的前提,而且只有那些能量較高的活化分子組的碰撞即所謂「有效碰撞」,並能滿足一定空間配置幾何條件時反應才能發生。

反應物分子的碰撞以zab代表a和b兩種分子在單位時間、單位體積內的碰撞數,並稱為碰撞頻率;na和nb分別代表每毫升中a和b的分子數;dab代表a和b分子半徑之和;v代表分子平均相對速度;m代表分子量,ma與mb分別代表分子a與分子b的分子量,則據分子運動論求得:

地球化學原理與應用

式中:zab為當ca=cb=1mol/l時,每升每秒內a和b發生碰撞的摩爾組數。

有效碰撞頻率是指活化能指數

在總碰撞數zab中所佔比例,即有效碰撞頻率為:

地球化學原理與應用

因此有:

地球化學原理與應用

從而反應速率為:

地球化學原理與應用

它與質量作用定律應用於簡單反應a+b→c所得速率方程v=kcacb相比較得:

地球化學原理與應用

(2)過渡態理論

過渡態理論,又稱為活化絡合物理論。它認為在一個反應中,先形成一種過渡態物質不穩定的活化絡合物,這種活化絡合物一方面能迅速地與反應物達到熱力學平衡,另一方面可分解為產物,化學反應的速度就是單位時間、單位體積內活化絡合物分解的量。

反應式可寫成:

a+bc=a…b…c→ab+c (5.25)

式中:a,b,c各代表一個原子,…代表不穩定結合。由a與bc反應生成ab+c的反應速率主要由a+bc反應形成活化絡合物a…b…c的速率決定,其反應速度為:

地球化學原理與應用

式中:na和nb為a和b的分子數;qa和qb分別為a和b絡合物的配分函式;

為除反應模外絡合物所有其他模內能量分配的配分函式;k(γ)為穿透係數;μ=dx/p,μ=γmamb/(ma+mb);p為反應動量。其反應速度常數為:

地球化學原理與應用

若以平均穿透係數

近似代替速度常數k(γ),並用單位體積和摩爾配分函式q=qa/>(vn0),(5.27)式可近似為:

地球化學原理與應用

這就是艾林方程,它表明利用反應物及活化絡合物的結構資料就可計算出反應的速度常數k(t)。

過渡態理論可以運用於氣相、液相和復相反應,目前地球化學中的反應動力學理論主要建立在過渡態理論上。

物理化學中化學反應速率中k p.a是什麼意思 還有公式是什麼

3樓:

*物理化學中qrev是什麼意思?

物理化學是在物理和化學兩大學科基礎上發展起來的.它以豐富的化學現象和體系為物件,大量採納物理學的理論成就與實驗技術,探索、歸納和研究化學的基本規律和理論,構成化學科學的理論基礎.物理化學的水平在相當大程度上反映了化學發展的深度.

物理化學是以物理的原理和實驗技術為基礎,研究化學體系的性質和行為,發現並建立化學體系中特殊規律的學科.

隨著科學的迅速發展和各門學科之間的相互滲透,物理化學與物理學、無機化學、有機化學在內容上存在著難以準確劃分的界限,從而不斷地產生新的分支學科,例如物理有機化學、生物物理化學、化學物理等.物理化學還與許多非化學的學科有著密切的聯絡,例如冶金學中的物理冶金實際上就是金屬物理化學.

組成部分

物理化學由化學熱力學、化學動力學和結構化學三大部分組成.

化學反應速率和反應速率常數的關係是什麼?

4樓:木木的橙子丶

關係是反應速率

常數是測試化學反應速率的表現。

化學反應速率

化學反應速率就是化學反應進行的快慢程度(平均反應速率),用單位時間內反應物或生成物的物質的量來表示。在容積不變的反應容器中,通常用單位時間內反應物濃度的減少或生成物濃度的增加來表示。如時間用s,則化學反應速率的單位是mol·l-1·s-1。

計算公式

對於沒有達到化學平衡狀態的可逆反應:v(正)≠v(逆)

還可以用:v(a) / m=v(b) /n=v(c) /p=v(d) /q

不同物質表示的同一化學反應的速率之比等於化學計量數之比。本式用於確定化學計量數,比較反應的快慢,非常實用。

同一化學反應的速率,用不同物質濃度的變化來表示,數值不同,故在表示化學反應速率時必須指明物質。

反應速率常數

反應速率常數:對雙分子反應a+b─→c+d,設a和b的相對運動速度為v, 則在長度為v,底面積為s(v)的圓筒內一個a分子與b分子碰撞的頻率為zb(v)=s(v)vnb,單位體積內所有a分子的碰撞頻率為zab=zb(v)na,式中na、nb分別為a分子和b分子的密度,s(v)為分子對的碰撞截面,若s(v)為有效截面,即每一碰撞均發生化學反應的反應截面,則反應速率為:

從化學動力學可知:

所以k(v)=s(v)v,對速率求平均則得:

式中k(v)稱為該給定反應在給定運動速率下的反應速率常數,而k(t)則稱為給定溫度t下的熱平衡反應速率常數。

單位濃度單位一般用mol·l-1(摩爾升-1),時間單位用s-1、min-1、或h-1(秒、分或小時的負一次方)

分類化學反應並非均勻速率進行:反應速率分為平均速率(一定時間間隔裡平均反應速率)和瞬時速率(給定某時刻的反應速率),

5樓:佴雅雋屠頌

這兩個應該沒有必然的關係,但是化學平衡移動的速率可以來判斷化學反應是否移動了.當正方向的反應速率大於逆方向的反應速率的就向正向移動,反之就向逆向移動.當兩者相等時就達到了平衡.

影響化學反應速率的因素:

壓強:對於有氣體參與的化學反應,其他條件不變時(除體積),增大壓強,即體積減小,反應物濃度增大,單位體積內活化分子數增多,單位時間內有效碰撞次數增多,反應速率加快;反之則減小.若體積不變,加壓(加入不參加此化學反應的氣體)反應速率就不變.

因為濃度不變,單位體積內活化分子數就不變.但在體積不變的情況下,加入反應物,同樣是加壓,增加反應物濃度,速率也會增加.

溫度:只要升高溫度,反應物分子獲得能量,使一部分原來能量較低分子變成活化分子,增加了活化分子的百分數,使得有效碰撞次數增多,故反應速率加大(主要原因).當然,由於溫度升高,使分子運動速率加快,單位時間內反應物分子碰撞次數增多反應也會相應加快(次要原因)

催化劑:

使用正催化劑能夠降低反應所需的能量,使更多的反應物分子成為活化分子,大大提高了單位體積內反應物分子的百分數,從而成千上萬倍地增大了反應物速率.負催化劑則反之.

濃度:當其它條件一致下,增加反應物濃度就增加了單位體積的活化分子的數目,從而增加有效碰撞,反應速率增加,但活化分子百分數是不變的.

化學反應速率,什麼是化學反應速率

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化學反應速率與化學平衡,化學反應速率與化學平衡的原理

3mol物質反應,生成2mol物質,所以恆容容器內的壓強減小,而另一個容器恆壓。不是壓強越大,反應速率越快麼,所以,我認為t1 t2啊,很簡單啊 基本copy可以的 因為這個反應是壓強減小的反bai應 生成du的應該是so3,固體 所zhi 以隨著反應的進行,壓力是減小dao的 如果恆容的話,那麼壓...

原電池化學反應速率

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