典型的复合反应课件.ppt

1、10.5典型的复合反应典型的复合反应1对峙反应对峙反应对峙反应对峙反应(Opposing Reaction)在正、逆两个方向同时进行的反应称为对峙在正、逆两个方向同时进行的反应称为对峙反应，俗称可逆反应。正、逆反应可以为相同级反应，俗称可逆反应。正、逆反应可以为相同级数，也可以为具有不同级数的反应；可以是基元数，也可以为具有不同级数的反应；可以是基元反应，也可以是非基元反应。例如：反应，也可以是非基元反应。例如：CBADCBAB A 对峙反应的微分式对峙反应的微分式xkxakrrtxr11bf)(dd)1(对峙反应的净速率等于正向速率减去逆向速对峙反应的净速率等于正向速率减去逆向速率，当达到平

2、衡时，净速率为零。率，当达到平衡时，净速率为零。为简单起见，考虑为简单起见，考虑1-11-1级对峙反应级对峙反应t=0 a 0t=t a-x xt=te a-xe xeBAee11-e1e1)(0)(xxakkxkxakee1ee11)()()(dd)2(xxxakxxxakxaktxxkxakrrtxr11bf)(dd)1(对峙反应的积分式对峙反应的积分式 这样的积分式就是测定了不同时刻产物的这样的积分式就是测定了不同时刻产物的浓度浓度x x，也无法把，也无法把k k1 1和和k k-1-1的值计算出来。的值计算出来。0011d(1)d()xtxtk axk x1110011111d()1d

3、()xtkakkxtkkkakkx1111111ln()k atkkk akkx 测定了t 时刻的产物浓度x，已知a和xe，就可分别求出k1和k-1。e100ed(2)d()xtxxk atxxee1elnxxk atxxee1e ln xxkatxxee1elnaxxkatxx利用平衡利用平衡时的关系时的关系ee11-e1e1)(0)(xxakkxkxak对峙反应的特点对峙反应的特点各物质的浓度向平衡浓度靠拢各物质的浓度向平衡浓度靠拢2平行反应平行反应(Parallel or Side Reaction)相同反应物相同反应物同时进行同时进行若干个不同的若干个不同的反应称为平行反应。反应称为平

4、行反应。平行反应的级数可以相同，也可以平行反应的级数可以相同，也可以不同，前者数学处理较为简单。不同，前者数学处理较为简单。这种情况在有机反应中较多，通常将这种情况在有机反应中较多，通常将生成期望产物的一个反应称为生成期望产物的一个反应称为主反应主反应，其，其余为余为副反应副反应。总的反应速率等于所有平行反应速率之和。总的反应速率等于所有平行反应速率之和。两个一级平行反应的微、积分公式两个一级平行反应的微、积分公式ABC(k1)(k2)AB Ct=0 a 0 0t=ta-x1-x2 x1 x2 令x=x1+x2ddxrt12ln()akk tax1200d()d xtxkktax12ddddx

5、xtt12()()k axk ax12()()kkax平行反应的特点平行反应的特点1.1.平行反应的总速率等于各平行反应速率之和平行反应的总速率等于各平行反应速率之和2.2.速率方程的微分式和积分式与同级的简单反速率方程的微分式和积分式与同级的简单反应的速率方程相似，只是速率系数为各个反应应的速率方程相似，只是速率系数为各个反应速率系数的和。速率系数的和。3.3.当各产物的起始浓度为零时，在任一瞬间，当各产物的起始浓度为零时，在任一瞬间，各产物浓度之比等于速率系数之比，各产物浓度之比等于速率系数之比，若各平行反应的级数不同，则无此特点。若各平行反应的级数不同，则无此特点。1122kxkx4.4

6、.用合适的催化剂可以改变某一反应的速率，用合适的催化剂可以改变某一反应的速率，从而提高主反应产物的产量。从而提高主反应产物的产量。5.5.用改变温度的办法，可以改变产物的相对含用改变温度的办法，可以改变产物的相对含 量。活化能高的反应，速率系数随温度的变量。活化能高的反应，速率系数随温度的变 化率也大。化率也大。a2dlndEkTRT习题：习题：P465，10-103连续反应连续反应(Consecutive Reaction)有很多化学反应是经过连续几步才完成的，有很多化学反应是经过连续几步才完成的，前一步生成物中的一部分或全部作为下一步反前一步生成物中的一部分或全部作为下一步反应的部分或全部

7、反应物，依次连续进行，这种应的部分或全部反应物，依次连续进行，这种反应称为连续反应或连串反应。反应称为连续反应或连串反应。连续反应的数学处理极为复杂，我们连续反应的数学处理极为复杂，我们只考虑最简单的由两个单向一级反应组只考虑最简单的由两个单向一级反应组成的连续反应。成的连续反应。糖，脂肪，蛋白质等在人体内的生物氧化。糖，脂肪，蛋白质等在人体内的生物氧化。乙醇在人体内的生物氧化等。乙醇在人体内的生物氧化等。A B Ct=0 a 0 0t=t x y zx+y+z=a1d(1)dxk xt10ddxtaxktx1lnak tx1ek txa12d(2)dyk xk yt112 ek tk ak

8、y：解线性微分方程得12121(ee)ktk tkaykk12-212121 =1eek tk tkkzakkkk2d(3)dzk yt zaxy由于连续反应的数学处理比较复杂由于连续反应的数学处理比较复杂,一般作近似处理一般作近似处理.当当其中某一步反应的速率很慢，就将它的速率近似作为整其中某一步反应的速率很慢，就将它的速率近似作为整个反应的速率个反应的速率,这个慢步骤称为连续反应的这个慢步骤称为连续反应的速率控制步速率控制步骤骤(r(rate determining step)。(1)(1)当当k1 1k2 2，第二步为速控步，第二步为速控步)e1(2tkaZ(2)(2)当当k2 2k1

9、1，第一步为速控步，第一步为速控步)e1(1tkaZ12-212121 =1eek tk tkkzakkkk 因为中间产物既是前一步反应的生成物，因为中间产物既是前一步反应的生成物，又是后一步反应的反应物，它的浓度有一个先又是后一步反应的反应物，它的浓度有一个先增后减的过程，中间会出现一个增后减的过程，中间会出现一个极大值极大值。这极大值的位置和高度决定于两个速这极大值的位置和高度决定于两个速率系数的相对大小，如下图所示：率系数的相对大小，如下图所示：在中间产物浓度在中间产物浓度y出现极大值时，它的一阶导出现极大值时，它的一阶导数为零。数为零。12121()k tk tk ayeekk0 ,0 ,012121mmtktkmekekttka所以这时因为2112121d0dk tk tyk ak ek etkk1212lnlnkkkktm12221()exp()kkakkk12121()mmktk tmkayeekk本节完本节完