幾種典型的復雜反應

1、§10.3幾種典型的復雜反應一、對峙反應(opposing reaction)定義：在正、反兩個方向同時進行的反應稱為對峙反應，俗稱可逆反應。正、反反應可以為相同級數(shù)，也可以為具有不同級數(shù)的反應；可以是基元反應，也可以是非基元反應。例如：Ak1Bk-1k1AB +Ck-2A + Bk2C + Dk-2為簡單起見，考慮1-1 級對峙反應：Ak1Bk-1t=0a0t=ta-xxt=t ea-xexedxrf rbk1 (a x)k 1x(1)rdt對峙反應的凈速率等于正向速率減去逆向速率，當達到平衡時，凈速率為零。即： k1 (a xe )k 1 xe 0 得k-1k1 (axe )xe

2、(2)dxk1 (ax)k1 ( axe )k1a( xex)xxedtxedxk1a( xe x)dtxe對上式作定積分得k1xe lnxexatxek 1axe lnxeatxex測定了 t 時刻的產物濃度 x，已知 a和 xe，就可分別求出 k1和 k-1 注：對峙反應的特點1. 凈速率等于正、逆反應速率之差值；2. 達到平衡時，反應凈速率等于零；3. 正、逆速率系數(shù)之比等于平衡常數(shù)K=kf / kb；4. 在 ct 圖上，達到平衡后，反應物和產物的濃度不再隨時間而改變。OO二、平行反應(parallel or side reaction)定義：相同反應物同時進行若干個不同的反應稱為平行

3、反應。這種情況在有機反應中較多， 通常將生成期望產物的一個反應稱為主反應， 其余為副反應?？偟姆磻俾实扔谒衅叫蟹磻俾手汀Ｆ叫蟹磻募墧?shù)可以相同，也可以不同，前者數(shù)學處理較為簡單。例：兩個都是一級反應的平行反應k1BAk2CABCt=0a00t=ta-x1-x2x1x2 令 x=x1+x2rr1r2dx2(a-x)=(k1+k2)(a-x)=k1(a-x)+kdxdtax(k1t(k1 k2 )taxk2 ) dt得ln00ax注：平行反應的特點1. 平行反應的總速率等于各平行反應速率之和。2. 速率方程的微分式和積分式與同級的簡單反應的速率方程相似，只是速率常數(shù)為各個平行反應速率常數(shù)的

4、和。3. 當各產物的起始濃度為零時，在任一瞬間，各產物濃度之比等于速率常數(shù)之比，即：k1x1若各平行反應的級數(shù)不同，則無此特點。k2x24. 用合適的催化劑可以改變某一反應的速率，從而提高主反應產物的產量。5. 用改變溫度的辦法， 可以改變產物的相對含量。 活化能高的反應， 速率系數(shù)隨溫度的變化率也大。三、連續(xù)反應 (consecutive reaction)有很多化學反應是經(jīng)過連續(xù)幾步才完成的，前一步生成物中的一部分或全部作為下一步反應的部分或全部反應物，依次連續(xù)進行，這種反應稱為連續(xù)反應或連串反應連續(xù)反應的數(shù)學處理極為復雜，我們只考慮最簡單的由兩個單向一級反應組成的連續(xù)反應。k1Bk2CAt=0a00t=txyzx+y+z=adxk1 xxdxt（1）ak1 dtdtx0ak1tak1txae k1tlnlnxxdyk1 xk2 yk1 ae k1tk2 y(2)dt解線性微分方程得：yk1a(e k1te k2t )dz z=a-x-yk2k1(3)k2 ydt解得z = a 1k2e k1tk1e k2tk2 k1k2k1連續(xù)反應的 ct關系曲線因為中間產物既是前一步反應的生成物，又是后一步反應的反應物，它