化学反应工程教案化工胡江良VIP专享VIP免费

化学反应工程课程教案课次11课时2实验课□习题课□（请打√）其他□课型理论课√讨论课□授课题目（教学章、节或主题）：第4章气固相催化反应本征动力学4.3气固相催化反应本征动力学教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：：1.掌握化学吸附及脱附的概念及其吸附速率表达式；2.理解兰格缪尔吸附模型、焦姆金吸附模型、弗鲁德里希吸附模型的特征；3.掌握本征动力学推导的过程；教学重点及难点：重点：吸附脱附速率的表达式。难点：本征动力学推导的过程。教学基本内容4.3气固相催化反应本征动力学实质：消除内外扩散影响、考察固体催化剂及及其接触的气体分子之间的化学反应动力学（反应物吸附过程、表面化学反应和产物脱附过程）4.3.1化学吸附及脱附1吸附类别：物理吸附和化学吸附1物理吸附特点(A)依靠范德华力（分子间引力），无明显选择性；(B)多层吸附；(C)吸附热大致及被吸附组分的冷凝潜热相当2～20kJ/mol（0.5～5kcal/mol）(D)吸附及脱附能快速达到平衡（可逆），吸附量随温度升高而降低2化学吸附特点(A)由固体表面及吸附分子间的化学键力所致，形成吸附化学键，产生表面活化络合物；(B)多为单分子层吸附，吸附满后不再吸附（即吸附量有上限）；(C)吸附热及化学反应热相当（同一数量级）21～418kJ/mol（5～100kcal/mol）(D)随温度升高，吸附量增加方法及手段讲解第1页化学反应工程教案化工胡江良--第1页化学反应工程教案化工胡江良--第1页NOTE：（1）物理吸附不改变活化能，不是构成催化过程的主要原因；（2）化学吸附因化学键的作用，使被吸附分子发生变化，更显活泼性，是多相催化过程的主要原因低温下以物理吸附为主高温下以化学吸附为主2吸附及脱附过程描述吸附过程：A+s®As脱附过程：As®A+s表面覆盖度（组分吸附速率）：s－活性中心被A组分覆盖的活性中心数A总的活性中心数V未被覆盖的活性中心数总的活性中心数空位率：单一组分吸附时：多组分吸附时：AV1iV13影响吸附速率的因素1)及吸附分子对表面的碰撞数成正比raµpA2)及吸附分子碰撞在空吸附位（自由表面）上的几率成正比raµf(qA)3及吸附活化能成指数关系raµexp(-Ea/RT)吸附速率ra=kaoexp(-Ea/RT)PAqV若将吸附过程按常规的基元化学反应处理则由A+s®As得到ra=kaoexp(-Ea/RT)PAqV=kaPAqV4影响脱附速率的因素1)及表面覆盖度有关rdµf’(qA)※2及脱附活化能成指数关系rdµexp(-Ed/RT)脱附速率rd=k’f’(qA)exp(-Ed/RT)若将脱附过程按常规的基元化学反应处理则由As®A+s得到rd=kdoexp(-Ed/RT)qA=kdqA第2页化学反应工程教案化工胡江良--第2页化学反应工程教案化工胡江良--第2页5吸附及脱附动态平衡吸附过程：A+s®Asra=kaoexp(-Ea/RT)pAqV=kapAqV脱附过程：As®A+srd=kdoexp(-Ed/RT)qA=kdqA净吸附速率：r=ra–rd=kapAqV–kdqA=kaoexp(-Ea/RT)pAqV–kdoexp(-Ed/RT)qA平衡时：r=0Þ吸附平衡常数KAka0EEakQCAexp(d)a0exp()kd0RTkd0RTp*AV6等温吸附模型KAka0EEakQexp(d)a0exp(C)*Akd0RTkd0RTpAV问题：如何确定Ea、Ed、qA和qV？实验测定：吸附量a=f(T,pA)。恒温下测得的吸附量及被吸附组分A分压之间的关系，称为等温吸附线吸附模型：理想吸附模型（Langmuir）－均匀表面吸附模型；真实吸附模型（Temkin&Freundlich）－非均匀表面吸附模型各模型间的主要差异：吸附热QC的不同处理（实际为Ea和Ed及qA的关系）。一般QC<0，吸附常数随T而¯－固体表面对气体分子吸附能力随T而¯4.3.1.1兰格缪尔(Langmuir)吸附模型¾理想吸附模型/均匀表面吸附模型基本假定：1)吸附剂表面均一。即，整个催化剂表面具有均匀的吸附能力。2)吸附和脱附活化能及表面吸附的程度无关（Ea和Ed恒定）3)单分子层吸附（每个活性中心仅能吸附一个气体分子）4)被吸附分子间没有相互作用NOTE：吸附和脱附在一定条件下可达平衡（1）单分子吸附吸附速率：ra=kapAqV脱附速率：rd=kdqA第3页化学反应工程教案化工胡江良--第3页化学反应工程教案化工胡江良--第3页净吸附速率：r=ra–rd=kapAqV–kdqA而：qA＋qV＝1ÞqV＝1-qA\r=kapA(1-qA)–kdqA吸附平衡时：r=0吸附平衡常数ka/kdp*KAp*AAA*1...