气固催化反应动力学.pdf

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气固催化反应动力学

2 气固催化反应动力学 Southwest Petroleum University 催化剂与催化作用特征 非均相反应过程的特征及处理方法 气固催化反应本征动力学 气固催化反应宏观动力学 College of Chemistry Chemical Engineering,SWPU 1 2.1 催化剂与催化作用特征 Southwest Petroleum University 催化剂 定义:A catalyst is a substance that affects the rate or the direction of a chemical reaction, but is not appreciably consumed in the process. 如何理解该定义? 定义包括三个方面: 催化剂能提高反应速率,也能减低反应速率; 催化剂能改变化学反应的方向或改变反应的选择性; 催化剂参与反应前后本身(指化学组成和数量)并不 改变。 College of Chemistry Chemical Engineering,SWPU 2 2.1 催化剂与催化作用特征 Southwest Petroleum University 催化作用特征 参与反应,生成中间产物,改变反应途径和降低活 化能 反应A+B→C ,活化能为E0 (无催化剂时) 同样条件下催化剂K参与反应,假设反应按如下 方式进行 A+K→AK 活化能为E1 AK+B→C+K 活化能为E2 由于E 、E 均小于E ,所以反应速率得以加快。 1 2 0 例如碘化氢分解反应2HI=H +I 2 2 无催化剂时E 约为44kcal/mol , 铂作催化剂时E 约为25kcal/mol。 College of Chemistry Chemical Engineering,SWPU 3 2.1 催化剂与催化作用特征 Southwest Petroleum University 只能缩短达到平衡的时间,而不能改变平衡 因为G0 RTlnK 由于催化剂在反应始态和终态不发生化学变化,所以 0 反应过程的△G 不变,因此K 不变。 启示: 催化剂必然同时加速正反应和逆反应的速率,且增 加的倍数相同;引申:在一个可逆反应中,正反应的 催化剂必定也是逆反应的催化剂。 催化剂不能实现热力学认为不能发生的反应。 对可逆放热反应,应开发低温催化剂,可使反应在 高K 的温度条件下进行。 College of Chemistry Chemical Engineering,SWPU 4 2.1 催化剂与催化作用特征 Southwest Petroleum University 催化剂对反应的加速作用具有选择性 启示: 当反应物可能发生几种不同的反应时,某种催化剂 只能加速某一特定的反应,而不能加速所有的反应, 即同一原料,使用不同的催化剂可循不同的途径得到

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