Анализ кинетической модели химических превращений. (Тема 4.4)

1. Раздел 4

Химический процесс на
уровне химической
реакции

2. Тема 4.4

Анализ кинетической
модели химических
превращений:
Необратимые реакции;
Обратимые реакции.

3. Анализ кинетической модели химических превращений

Простая необратимая реакция
А=R
Кинетическое уравнение
r kC
n
1 x
n
n
k0C0 1 x
r
r
n
n
kC0
e
E RT

4. Анализ кинетической модели химических превращений

Зависимость скорости простой необратимой реакции r
от степени превращения исходного реагента х и от
начальной концентрации реагента С0

5. Анализ кинетической модели химических превращений

k 0C 1 x
r
e
n
0
E RT
n

6. Анализ кинетической модели химических превращений

Кинетическое уравнение газофазной
необратимой реакции
A
B
r k p p A pB
A
B
r kN A N B
A B

7. Анализ кинетической модели химических превращений

Сложнопараллельная реакция

8. Анализ кинетической модели химических превращений

Дифференциальная селективность —
отношение скорости превращения
исходного вещества в определенный
продукт к общей скорости его
превращения.
При составлении кинетической модели
сложнопараллельной реакции
необходима зависимость, связывающая
дифференциальную селективность с
влияющими параметрами реакции.

9. Анализ кинетической модели химических превращений

Дифференциальная селективность
образования продуктов
WR
k1C An1
SR
WR WS k1C An1 k 2 C An2
WS
k 2 C An2
SS
WR WS k1C An1 k 2 C An2
S R/S
k1 n1 n2
CA
k2

10. Анализ кинетической модели химических превращений

S R/S
k1 n1 n2
1 x n1 n2
C0
k2

11. Анализ кинетической модели химических превращений

Влияние температуры Т на
дифференциальную селективность
SR S
k1 k1,0 E1 E2 RT
e
k 2 k 2 ,0

12. Анализ кинетической модели химических превращений

Сложно-последовательная реакция
WR k1C A k2CR
k2CR
SR
1
WA
k1C A
k1C A
k 2C R
SR 1
k1C A0 1 х А

13. Анализ кинетической модели химических превращений

Простая обратимая реакция
Если частные реакции в обоих
направлениях первого порядка, то
k 2C R
r k1C A k 2 C R k1C A 1
k1C A
C
1
R
r k1C A 1
К C
р
A

14. Анализ кинетической модели химических превращений

1
r k1C0 1 х 1
К
р

15. Анализ кинетической модели химических превращений

Зависимость r(Т) (а)
и х(Т) (б) обратимой
эндотермической
реакции
lg
Kp
K p1
T1 T
qp
2,3RTTp

16. Анализ кинетической модели химических превращений

Зависимость r(Т) (а)
и х(Т) (б) обратимой
экзотермической
реакции
lg
Kp
K p1
T1 T
qp
2 ,3RTTp

17. Анализ кинетической модели химических превращений

Влияние давления на кинетику
газофазной обратимой реакции,
протекающей с уменьшением числа молей
r r1 r2 k1 p A p B k 2 p R

18. Анализ кинетической модели химических превращений

Исходные реагенты взяты в равных
мольных количествах, т.е. рА0 = рВ0
r
r
2
k1 p А0
2
k1 p А0
1 х
2
2
k 2 p А0 х.
р А0 х
1
1 х 1
.
2
2
К
р р А0 1 х

19. Анализ кинетической модели химических превращений

Кинетическое уравнение газофазной
обратимой реакции, протекающей с
уменьшением числа молей
r
2
k1 p А0
2
1
х
1 х 1
.
2
К р р А0 1 х

20. Анализ кинетической модели химических превращений

Влияние общего давления π на параметры газофазной
обратимой реакции, протекающей с уменьшением
числа молекул

21. Анализ кинетической модели химических превращений

Влияние давления на кинетику
газофазной обратимой реакции,
протекающей с увеличением числа молей
r r1 r2 k1 p A k 2 p R p S

22. Анализ кинетической модели химических превращений

Продукты реакции образуются в
эквимолярных количествах, т.е. рR = рS
r k1 p A0 1 х
2
2
k 2 p А0 х .

23. Анализ кинетической модели химических превращений

Кинетическое уравнение газофазной
обратимой реакции, протекающей с
увеличением числа молей
2
1 р А0 х
r k1 p А0 1 х 1
.
К р 1 х

24. Анализ кинетической модели химических превращений

Влияние общего давления π на параметры газофазной
обратимой реакции, протекающей с увеличением
числа молекул

25. Анализ кинетической модели химических превращений

Зависимость скорости
обратимой реакции,
протекающей с
увеличением числа
молекул, от степени
превращения
(π1 > π2 > π3)

26. Анализ кинетической модели химических превращений

Газофазные обратимые реакции: влияние
давления на равновесное состояние
ΔN = (νR – νS) – (νА – νВ).
При повышении давления равновесие
смещается:
а)
при ΔN < 0 вправо, в сторону получения
целевого продукта;
б)
при ΔN > 0 влево, в сторону исходных
веществ;
в)
при ΔN = 0 равновесие не изменяется.

27. Скорость тепловыделения

Скорость тепловыделения q определяет
количество теплоты, выделяющейся в
реакции, в единицу времени в единице
реакционного пространства.
q = qр·r
Скорость тепловыделения при протекании
сложной реакции
q q pj r j