溶液反应幻灯片.ppt

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1、溶液反应00-7-281第1页，共15页，编辑于2022年，星期日00-7-28211-10 溶液中的反应和多相反应溶液中的反应和多相反应1.液相反应中的液相反应中的 笼罩效应笼罩效应研究溶液中溶质分子间的反应研究溶液中溶质分子间的反应,必须考虑反应组分与溶剂间的相互作用必须考虑反应组分与溶剂间的相互作用,以及它们在溶剂中扩散所产生的影响以及它们在溶剂中扩散所产生的影响.v反应物分子在笼子中振动反应物分子在笼子中振动1013s-1,平均停留时间为平均停留时间为10-12 10-10 s,即每个即每个反应物分子与其周围溶剂分子经历约反应物分子与其周围溶剂分子经历约1013s-1 10-11s10

2、0次碰撞才能挤出旧笼次碰撞才能挤出旧笼,但立即又陷入一个相邻的新笼之中但立即又陷入一个相邻的新笼之中.v 溶液中的反应物分子由溶剂分子溶液中的反应物分子由溶剂分子构筑起的笼子所包围构筑起的笼子所包围.Av当处在两个不同的笼子中的两个反应物分子当处在两个不同的笼子中的两个反应物分子A与与B分子冲出旧笼而扩散分子冲出旧笼而扩散至同一个新笼中时遭遇在一起称为至同一个新笼中时遭遇在一起称为遭遇遭遇(偶遇偶遇)。此时此时A与与B形成形成遭遇对遭遇对.只有遭遇对才能发生反应只有遭遇对才能发生反应.1.液相反应中的液相反应中的 笼罩效应笼罩效应第2页，共15页，编辑于2022年，星期日00-7-28311-

3、10 溶液中的反应和多相反应溶液中的反应和多相反应1.液相反应中的液相反应中的 笼罩效应笼罩效应v溶质分子的扩散与反应为两个串溶质分子的扩散与反应为两个串联的步骤联的步骤遭遇对遭遇对扩散控制扩散控制:Ea小小,反应速率快，反应物分子一旦遭遇就反应反应速率快，反应物分子一旦遭遇就反应,扩散速率扩散速率跟不上跟不上.如自由基复合如自由基复合,酸碱中和等。酸碱中和等。反应控制反应控制(或或活化控制活化控制):Ea大大,反应步骤的速率比扩散步骤慢得多反应步骤的速率比扩散步骤慢得多,整个反整个反应由反应步骤控制应由反应步骤控制.扩散活化能一般比反应活化能小得多，扩散活化能一般比反应活化能小得多，T 对扩

4、散控制的反应影响不对扩散控制的反应影响不大大.遭遇对遭遇对第3页，共15页，编辑于2022年，星期日00-7-284v菲克菲克(Fick)扩散第一定律扩散第一定律:在一定温度下在一定温度下 B物质扩散通过截面积物质扩散通过截面积 S 的速率的速率 dnB/dt 与截面积与截面积 S 和浓度梯度和浓度梯度 dcB/dt 成正比。成正比。c大大c小小 Sx小小x大大扩散方向的距离扩散方向的距离扩散系数扩散系数D:数值上等于单位浓度梯度时数值上等于单位浓度梯度时,扩散扩散过单位截面积的扩散速率的数值过单位截面积的扩散速率的数值.L 为阿伏加德罗常数为阿伏加德罗常数,r 为球形粒子的半径为球形粒子的半

5、径 为粘度为粘度 (水水)=8.9510-4 kg-1ms-1 11-10 溶液中的反应和多相反应溶液中的反应和多相反应2.扩散控制的反应扩散控制的反应Einstein-Stokes 方程方程D的单位：的单位：=m2s-1对于球形粒子对于球形粒子,D 可按下式计算可按下式计算:2.扩散控制的反应扩散控制的反应第4页，共15页，编辑于2022年，星期日00-7-287v菲克菲克(Fick)扩散第一定律扩散第一定律:在一定温度下在一定温度下其中其中扩散系数扩散系数D:对于球形粒子对于球形粒子:11-10 溶液中的反应和多相反应溶液中的反应和多相反应2.扩散控制的反应扩散控制的反应(水水)=8.95

6、10-4 kg-1ms-1可以根据扩散定律推导出可以根据扩散定律推导出若若 rA=rB=r f=1r AB=rA+rB 举例第7页，共15页，编辑于2022年，星期日00-7-2814气气-固相反应固相反应 煤的燃料煤的燃料,水气与碳作用制取水气与碳作用制取CO等等;液液-固相反应固相反应 水与碳化钙作用制取乙炔等水与碳化钙作用制取乙炔等;气气-液相反应液相反应 用水吸收氧化氮等用水吸收氧化氮等;液液-液相反应液相反应 用硫酸处理石油产品用硫酸处理石油产品;固固-固相反应固相反应 陶瓷烧结等陶瓷烧结等.多相反应大多数是在多相反应大多数是在相的界面相的界面上进行上进行.多相反应的重要特征：多相反

7、应的重要特征：反应物必须向相界面扩散反应物必须向相界面扩散.即使反应发生在不同的相中即使反应发生在不同的相中,反应物也必须向反应物也必须向相界面扩散相界面扩散,以进入另一相中发生反应以进入另一相中发生反应.相界面的大小和性质相界面的大小和性质,是影响多相反应的一个重要因素是影响多相反应的一个重要因素.界面越大界面越大,或分或分散度越大散度越大,则越有利于多相反应则越有利于多相反应.扩散扩散与与反应反应是多相反应中互相串联的步骤是多相反应中互相串联的步骤.过程的总速率过程的总速率,由互相串联的由互相串联的几个步骤中最慢的一步所控制。几个步骤中最慢的一步所控制。11-10 溶液中的反应和多相反应溶

8、液中的反应和多相反应5、多相反应（非均相反应）多相反应（非均相反应）反应物处于不同相中的反应反应物处于不同相中的反应扩散扩散-反应反应5、多相反应多相反应第14页，共15页，编辑于2022年，星期日00-7-281511-10 溶液中的反应和多相反应溶液中的反应和多相反应6.多相反应（扩散控制）多相反应（扩散控制）cB=0cB液膜液膜B扩散速率扩散速率Fick定律定律浓度梯度浓度梯度溶解过程的速率方程溶解过程的速率方程一级反应一级反应金属与稀酸金属与稀酸CaCO3与稀酸与稀酸搅拌搅拌 变小变小磨细磨细 S 变大变大扩散系数扩散系数(水水)=8.9510-4 kg-1ms-1有针对性地改变不同步骤的影响因素有针对性地改变不同步骤的影响因素,可以判可以判别不同条件下的控制步骤别不同条件下的控制步骤.反应机理第15页，共15页，编辑于2022年，星期日