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冶金原理第二章节

'冶金原理第二章节'
0 前言1 化学反应的速率2 分子扩散及对流传质3 吸附化学反应的速率 4 反应过程动力学方程的建立5 新相形成的动力学 1 0?反应的可能性及限度:热力学?反应的速率和机理:动力学?微观动力学:只研究化学反应的机理及速率,从分子、 离子角度。?宏观动力学:在微观动力学基础上,考虑了传热传质等 过程的总的化学反应速率及机理。 2 0?均相反应:气相反应;液相反应。?多相反应:反应在两相界面上进行。 (1)反应物对流扩散到反应界面上; (2)在反应界面上进行化学反应; (3)反应产物离开反应界面向相内扩散。 30 4 1 aA ? bB ?? ? dD ? eE●用反应物或生成物浓度随时间的变化表示。 dn dn r ? ? A r ? C A dt C dt●转化速率或反应的进度(ξ或J)定义 1 dn 1 dn 1 dn J ? ? ? A ? ? ? B ? D ? ?? a dt b dt d dt 5 1●(基于浓度的)反应速率 J 1 ? 1 dn ? v ? ? ?? ? A ? V V ? a dt ? V是常数时 1 ? dn ? d?n /V ? dC ? A ? ? A ? A V ? dt ? dt dt 1 dc 1 dc 1 dc v ? ? ? A ? ? ? B ? ? ? ? E a dt b dt e dt 61718 1反应物分子在碰撞过程中一步能生成生成物的反应,是反应的最基本类型。 H2 + I2 2 HI 0 (1)I2 + M I·+I· + M0 (2)H2 + I·+I· HI+ HI 0 (3)M0+ I·+I· I2+ M 91 10111 1●基元反应:级数等于反应物的化学计量数之和。 aA ? bB ? cC ? dD n ? a ? b A ? B 1级 1个分子的反应 A ? B ? C 2级 2个分子的反应 A ? B ? C ? D 3级 3个分子的反应 ●非基元反应:反应只表示总的结果。 a 若反应由若干基元反应组成,其中有一个基元  反应的速率特别慢,则总反应速率等于最慢基  元反应的速率。 b 若几个反应均较慢,总反应速率由这几个较慢  反应共同确定,反应级数可能是分数、小数或  整数。 12 1反应 微分式 积分式 半衰期类型零级 dC c0 r ? ? ? kc0 ? k ? 1 ?反应 0 c ? c0 ? k? d? 2 2k一级 dc ln 2 r ? ? ? kc ? 1 ?反应 ln c ? ln c0 ? k? d? 2 k 1二级 dc 1 1 ? ? r ? ? ? kc2 ? ? k? 1反应 2 kc0 d? c c0 2n?1 ?1 dc 1 1 ? ?n级 n ? ? ?n ?1?k? 1 n?1 r ? ? ? kc n?1 n?1 ?反应 c c 2 ?n 1?kc0 d? 0 13 1 aA ? bB ? cC ? dD a b r ? k C c C dr正 ? k正CACB 逆 逆 C D r正 ? r逆 c d k正 CCCD ? a b ? K k逆 CACB 14 115 116 117 1 ●半衰期法: 2n?1 ?1 ? 1 ? n?1 2 ?n ?1?kc0考察是否为一级反应 2n?1 ?1 (? ) ? c ? ?c ? 1 1 n?1 0 0 1 2 ?n ?1?k(c0 )1 2n?1 ?1 (? 1 )2 ? ? c0 ? ?c0 ?2 n 1 2 ?n ?1?k(c0 )2 (? 1 )1 n?1 ? ? ? ( 1 )1 2 (c0 )2 (c ) ? ? ? n ? 1? ln 2 / ln 0 1 (? 1 )2 (c0 )1 ? ? (? 1 ) 2 (c0 ) 2 18 2 2 1●利用反应速率的微分式求反应级数。 dc r ? ? ? kcn d? ln r ? ln k ? nln c ln r ? lnc 19 ●反应速率常数式 E 1 lnk = a + A ln k ? RT TüEa很大的反应,升高温度,k值增加得很显著;üEa值小的反应,升高温度,k值增加得不显著 20●活化能的物理意义 ü活化能表示活化分子超出反  应分子平均能量的能量。 E正 ? E??? ? E? E逆 ? E??? ? E?? ü恒容条件下 ?U ? E ? E 正 逆 ü恒压条件下 ?H ? E正 ? E逆 21 1 A ? B dcA r ? ? ? k?c ? k?c d? A B cA ? cB ? c cB ? c ? cA dcA r ? ? ? k?c ? k? (c ? c ) d? A A ? (k? ? k? )c A ? k?c ? k? ? ? (k? ? k? )?c A ? c? ? k? ? k? ? r ? 0 k? c A?平? ? c
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