2.4　自催化反应

在普通的催化反应过程中催化剂的量在反应前后总是保持恒定的，而反应速率随着反应物浓度降低而逐渐下降。但是，有一类催化反应，其生成的产物本身是反应的催化剂，反应速率起始较低，随着反应的进行其速率不断提高，在达到最大值后开始逐渐降低，这类反应称为自催化反应。丙酮的溴化反应是自催化反应的一个典型例子：

CH3COCH3+Br2CH3COCH2Br+HBr

该反应生成的HBr为强酸，在水溶液中会离解而生成H+。随着反应的进行，催化剂的浓度不断提高，反应速率随之加快。

实验测得该反应的速率与Br2的浓度无关，而与催化剂的浓度有关：

r=kC丙酮　　（2-56）

某一自催化反应：

A+BC+D

其反应速率方程式为：

　　 （2-57） 　　

设A和C的初始浓度分别为CA0和CC0，则：

CC=CC0+（CA0-CA）　　（2-58）

代入式（2-57）得：

　　 （2-59） 　　

若取m=n=1，即反应为2级反应，则反应速率随组分A浓度（CA）的变化关系如图2-3所示。可见，自催化反应的速率呈现一个最大值。由于自催化反应的这一特殊行为，在反应器的选型和设计上存在特殊优化的问题。有关内容将在第3章中予以介绍。

图2-3　自催化反应速率随浓度的变化关系