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物理化学
1.12.8.3 三、总反应速率与扩散和化学反应两步骤的关系(Relation of Total Reaction-R...
三、总反应速率与扩散和化学反应两步骤的关系(Relation of Total Reaction-Rate with Both Diffusion and Chemical Reaction)

影响多相反应总速率的步骤主要是扩散和化学反应,下面讨论总反应速率与这两个步骤之间的关系。

图8—16 锌与稀盐酸的反应

图8—17 液—固反应

此式表明,总速率常数的倒数等于各步骤速率常数的倒数之和。这个结论对于更多的步骤(如果都是一级的)也是适用的。下面讨论几种情况:

(3)如果两个速率常数相差不大,则总反应速率常数与扩散和化学反应两个速率常数都有关,多相反应同时受扩散和化学反应两个步骤所控制,处于过渡区。

由于各种因素对扩散和化学反应两个步骤有不同的影响,要加速反应的进行,就应针对反应是处于什么区而采取措施。如果是动力学区,则应升高温度,加入催化剂等。

判断反应在某条件下处于什么区,主要方法是看影响因素服从什么规律。如影响因素是温度,可用速率常数的对数与绝对温度的倒数作图(图8—18)。由图可见,对此多相反应,温度对AB段影响大,反应处于动力学区;温度对CD段影响小,反应处于扩散区;BC段为过渡区。多相反应在低温下常常处于动力学区,而在高温下常常处于扩散区。