等温变容过程详解.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *  2.3 等温变容过程 1.问题提出： 反应是导致浓度变化的唯一原因吗？ (1)对液相反应：唯一； (2)对气相反应：反应所致并非唯一; mol数、温度、压力的变化会引起体积的 变化，体积的变化会引起浓度的变化 这里的体积不是指反应器体积，而是指指定的流动的反应物系在固定的反应器体积中所占体积 背景（background）（连续）管式反应器 这里的体积不是指反应器体积，而是指指定的流动的反应物系在反应器体积中所占体积 对反应： 2. 化学膨胀因子δA 定义：每反应掉1mol反应物关键组分A 反应混合物mol数的变化 （1） 各 组 分 mol 数 变 化 （2）mol分数的变化 恒温恒压条件下气体浓度的变化： 3. 恒温恒压条件下体积膨胀因子，定义 思考题1： 思考题2：化学膨胀因子δA与体积膨胀因子 的差别？ 计算题：按照公式计算，注意各公式成立与应用的前提条 P24.例2-3 说明：just training！ 习题：P29 2-5 解题思路： 化学计量学 多重反应系统中独立反应数的确定 定义：多重反应系统中存在着一定的独立反应数或关键组分数，而其它反应或其它组分均可由物料衡算关系确定。 所采用的方法： （1）原子矩阵法：其依据是封闭物系中各个元素的原子数目守恒。 得到原子矩阵后，经过初等变换，所得的矩阵 的秩即为系统的独立反应数。 （2）简易法： 独立反应数=反应体系中所含的物质数-形成这些物质的元素数。 化学计量学 多重反应的收率及选择率 多重反应包括：同时反应，平行反应，连串反应，平行-连串反应 1.同时反应：反应系统中同时进行两个或两个以上的反应物与产物都不相同的反应：如： 2.平行反应：一种反应物同时形成多种产物，如： 3.连串反应：反应物先生成某种中间产物，中间产物又继续反应生成最终产物，如： 4.平行-连串反应：最终产物可以由几步连串过程生成，也可以由一步直接生成，如： 化学计量学 对目的产物，其收率定义为： 为了表达已反应的关键组分中转化为目的产物的分率，定义选择率如下： 转化率的定义为： 因此有： Y=sx 化学反应速率的表示方式 化学反应速率：单位时间内单位反应混合物体积中反应物的反应量或产物的生成量。其表示方法因反应在间歇或连续系统中进行而不同。 1. 间歇系统：反应物一次加入反应器，经历一定的反应时间达到所要求的转化率后，产物一次卸出，生产是分批进行的。若搅拌系统效果良好，则反应物系的组成，温度，压力等参数在每一瞬间都是一致的，但随反应的进行，其值随时间而变，故独立变量为时间。 化学反应速率的表示方式 在间歇系统中，反应速率可以表示为单位反应时间内单位反应混合物体积中反应物A的反应量或产物的生成量。即： 在多相系统中，可以采用单位相界面积（两相流体系统）、单位固体表面积（流固相非催化反应）、单位催化剂内表面积（流固相催化反应）或单位质量固体或催化剂（流固系统）来表示反应速率，其一般式即可表示为： 这里的B可以是S或是W。 化学反应速率的表示方式 对于以单位体积表示的反应速率： 当用于液相反应时，反应过程中反应混合物的体积变化可忽略，因此： 对于反应： 有： 或写成： 化学反应速率的表示方式 2. 连续系统：反应物和产物在整个反应器内处于连续流动状态，系统达到定态后，物料在反应器内没有积累，系统中的浓度、温度等参数在一定位置处是定值，即不随时间而变化，但在反应器中不同位置这些参数是不同的。因此，对连续系统，物系中各参数是空间位置的函数。 化学反应速率的表示方式 连续系统中反应速率可以表示为单位反应体积中某一反应物或产物的摩尔流量的变化。即： 也可以表示为单位反应表面积上某一反应物或产物的摩尔流量的变化。即： 还可以表示为单位质量固体（或催化剂）上某一反应物或产物的摩尔流量的变化。即： 对于均相反应，反应体积指反应混合物在反应器中所占据的体积；对于气-固相催化反应，反应体积指