题目
3.丁烯在某催化剂上制备丁二烯的总反应为:-|||-_(4)(H)_(8)xrightarrow (k)(C)_(4)(H)_(6)+(H)_(2)-|||-(A) (R) (S)-|||-若反应按下列步骤进行:-|||-a +sigma dfrac ({k)_(1)}({k)_(2)}Ao-|||-b =dfrac ({k)_(3)}({k)_(4)}(R)_(0)+S-|||-c _(0)dfrac ({k)_(5)}({k)_(6)}R+sigma -|||-(1)分别写出a、c为控制步骤的均匀吸附动力学方程;-|||-(2)写出b为控制步骤的均匀吸附动力学方程,若反应物和产物的吸附都很弱,问此时-|||-对丁烯是几级反应。
题目解答
答案
解析
步骤 1：a为控制步骤
根据反应步骤a，反应速率由步骤a控制，即反应速率由步骤a的正向速率常数${k}_{1}$和反应物A的分压${P}_{A}$决定。反应速率方程为：
$r=\dfrac {{k}_{1}{P}_{A}-{k}_{2}{P}_{AO}}{{K}_{2}{P}_{S}{P}_{R}+{K}_{3}{P}_{R}+1}$
步骤 2：c为控制步骤
根据反应步骤c，反应速率由步骤c控制，即反应速率由步骤c的正向速率常数${k}_{5}$和中间产物${R}_{0}$的分压决定。反应速率方程为：
$r=\dfrac {{k}_{5}{k}_{1}{P}_{A}{P}_{S}-{k}_{6}{P}_{R}}{{K}_{3}{P}_{R}+{K}_{1}{P}_{A}+1}$
步骤 3：b为控制步骤
根据反应步骤b，反应速率由步骤b控制，即反应速率由步骤b的正向速率常数${k}_{3}$和中间产物AO的分压决定。反应速率方程为：
$r=\dfrac {{k}_{3}{k}_{1}{P}_{A}-{k}_{4}{k}_{3}{P}_{S}{P}_{R}}{{K}_{3}{P}_{R}+{K}_{1}{P}_{A}+1}$
当吸附很弱时，${K}_{1}\lt 1$，${K}_{3}\lt 1$，则反应速率方程简化为：
$r={k}_{3}{k}_{1}{P}_{A}-{k}_{4}{k}_{3}{P}_{S}{P}_{R}$
此时，对丁二烯是一级反应。
根据反应步骤a，反应速率由步骤a控制，即反应速率由步骤a的正向速率常数${k}_{1}$和反应物A的分压${P}_{A}$决定。反应速率方程为：
$r=\dfrac {{k}_{1}{P}_{A}-{k}_{2}{P}_{AO}}{{K}_{2}{P}_{S}{P}_{R}+{K}_{3}{P}_{R}+1}$
步骤 2：c为控制步骤
根据反应步骤c，反应速率由步骤c控制，即反应速率由步骤c的正向速率常数${k}_{5}$和中间产物${R}_{0}$的分压决定。反应速率方程为：
$r=\dfrac {{k}_{5}{k}_{1}{P}_{A}{P}_{S}-{k}_{6}{P}_{R}}{{K}_{3}{P}_{R}+{K}_{1}{P}_{A}+1}$
步骤 3：b为控制步骤
根据反应步骤b，反应速率由步骤b控制，即反应速率由步骤b的正向速率常数${k}_{3}$和中间产物AO的分压决定。反应速率方程为：
$r=\dfrac {{k}_{3}{k}_{1}{P}_{A}-{k}_{4}{k}_{3}{P}_{S}{P}_{R}}{{K}_{3}{P}_{R}+{K}_{1}{P}_{A}+1}$
当吸附很弱时，${K}_{1}\lt 1$，${K}_{3}\lt 1$，则反应速率方程简化为：
$r={k}_{3}{k}_{1}{P}_{A}-{k}_{4}{k}_{3}{P}_{S}{P}_{R}$
此时，对丁二烯是一级反应。