分析题 分析炼钢过程中某液-液相反应动力学过程:[M] +b (B) = e [E] +d (D),回答下列问题:

1. 请分别指出反应式中[  ]、( )符号的含义。

2. 请举出一例在炼钢精炼炉内发生的符合上述反应的某具体化学反应式。

3. 一般用哪种动力学模型处理该过程较为合理?请依据该模型,说明上述液-液相反应动力学过程的组成环节。

4. 若界面反应为一级可逆反应,且设正、逆反应速率常数分别为k+k-,而反应平衡常数为K。请结合上述液-液相化学反应式,推导Kk+k-的关系式。

5. 若过程位于动力学范围内,则此时反应阻力最大的环节是哪一个环节?此时组元的界面浓度与其本体浓度关系如何?界面化学反应是否达到了化学平衡?

6. 若过程位于过渡范围内,则此时限制性环节是什么?

7. 若过程由[M]的扩散控速,此时界面化学反应是否达到了化学平衡?已知[M]在某时刻t时瞬时浓度为C,[M]的初始浓度为Co,平衡浓度为Ce,传质系数为b,相界面面积为A,[M]所在的液相体积为V。试写出该过程速率方程的微分式及积分式(自定其他过程参数)。

【正确答案】

1.[ ]金属相、()渣相

2.渣金反应:[Mn]+(FeO)= [Fe]+(MnO)

3.双膜理论,反应物M在钢液侧的有效边界层内向钢-渣界面扩散;反应物B在熔渣侧的有效边界层内向渣-钢界面扩散;钢渣界面化学反应;界面生成的E在钢液侧的有效边界层内向钢液本体内扩散;界面生成的D在熔渣侧的有效边界层内向熔渣本体内扩散。

5.界面化学反应;相等;不能

6. 各环节混合控制

7. 能。

【答案解析】