化学动力学讲稿

1、关于化学动力学第一张，PPT共三十三页，创作于2022年6月1第二章 化学动力学(第二版第十四章，第三版第十二章)2.1 化学反应速率及其机理 2.1.1 化学反应速率定义及其表示方法2.1.2 反应机理和反应分子数2.2 浓度对反应速率的影响 2.3 速率方程的积分式2.4 温度对反应速率的影响第二张，PPT共三十三页，创作于2022年6月22.1 化学反应速率及其机理 （二版P377，三版P362） 2.1.1 化学反应速率的定义及其表示方法aA + bB = g G + h H各物质的平均速率各物质的瞬时速率在同一时间段内或在同一瞬时，各物质的速率不相同，服从：vA:vB:vG:vH=a

2、:b:g:h 转化速率J为反应进度，B为计量数转化速率J与组分的选取无关。第三张，PPT共三十三页，创作于2022年6月32.1 化学反应速率及其机理 （二版P377，三版P362） 2.1.1 化学反应速率定义及其表示方法aA + bB = g G + h H化学反应速率 r=J/V在同一瞬时，无论选取哪个物质，化学反应的速率都相同，只有一个速率。反应速率r的单位：molL-1s-1第四张，PPT共三十三页，创作于2022年6月42.1 化学反应速率及其机理 （二版P377，三版P362） 2.1.1 化学反应速率定义及其表示方法瞬时反应速率、平均反应速率的求得欲求反应CO+NO2=CO2+

3、NO的速率，需测出不同时刻CO的浓度。第五张，PPT共三十三页，创作于2022年6月52.1.1 化学反应速率定义及其表示方法2.1.2 反应机理和反应分子数1.反应机理（Mechanism of reaction） 反应机理：反应所经历的具体途径（反应历程）I2(g)+H2(g)2HI(g) I2+M2 I+M I+I+H2HI+HI I + I +MI2+ M I2(g)+H2(g)2HI(g)是计量方程，不代表一个I2分子与一个H2分子一次碰撞就生成两个HI分子。而是分三步完成：第六张，PPT共三十三页，创作于2022年6月62.1.2 反应机理和反应分子数 1.反应机理2.基元反应与非

4、基元反应 （基）元反应(elementary reaction)：由反应物分子直接碰撞发生相互作用而生成产物的反应。反应机理的每个反应都是元反应。 I2+M2 I+M I+I+H2HI+HI I + I +MI2+ M 反应分子数 ：基元反应方程中反应物粒子个数之和（单分子、双分子、三分子反应）化学反应方程 ：化学计量方程，不代表基元反应I2(g)+H2(g)2HI(g)第七张，PPT共三十三页，创作于2022年6月7第二章 化学动力学(第二版第十四章，第三版第十二章)2.1 化学反应速率及其机理 2.2 浓度对反应速率的影响 2.2.1 质量作用定律2.2.2 反应级数2.3 速率方程的积分

5、式2.4 温度对反应速率的影响第八张，PPT共三十三页，创作于2022年6月82.2 浓度对反应速率的影响2.2.1 质量作用定律 质量作用定律：在一定温度下，基元反应的速率与反应物的浓度成正比，各浓度的方次是它在反应方程式中的计量数。基元反应： aA + bB gG + hH注意：反应速率只与反应物A和B的浓度有关，而与生成物G和H的浓度无关。逆反应的速率只与G和H的浓度有关，而与A和B的浓度无关。反应速率方程第九张，PPT共三十三页，创作于2022年6月92.2 浓度对反应速率的影响2.2.1 质量作用定律2.2.2 反应级数aA+bB gG +hH速度方程中浓度项的指数a、b 分别为反应

6、物A、B的级数，其和为反应的总级数n，简称反应级数。反应级数n越大：表示浓度对反应速率影响的程度越大。反应速率常数 k 意义:其数值是反应物浓度为单位浓度时的反应速率, 其数值的大小反映了反应的快慢或难易。 k 的影响因素：与反应物的浓度无关，与反应物本性、温度、催化剂等有关k 的单位：不同反应级数 k 单位不同，为浓度 1-n时间第十张，PPT共三十三页，创作于2022年6月102.2 浓度对反应速率的影响2.2.1 质量作用定律2.2.2 反应级数基元反应：反应级数与反应分子数一致，为一，二或三。计量方程反应历程：反应历程中的三个反应都是基元反应，可以应用质量作用定律第十一张，PPT共三十

7、三页，创作于2022年6月112.2 浓度对反应速率的影响2.2.1 质量作用定律2.2.2 反应级数非基元反应aA+bBgG+hH m,n为分级数，m+n为总级数， ma,n bm,n可以是正整数，或分数，或负数，或零m,n的值必须由实验确定计量方程第十二张，PPT共三十三页，创作于2022年6月12例2-1：在1073K时，发生反应2NO(g)+2H2(g)=N2(g)+2H2O(g) 所得实验数据如下，确定该反应的速率方程。实验编号C(H2)mol.L-1C(NO)mol.L-1r/mol.L-1.s-110.00600.00107.910-720.00600.00203.210-630

8、.00600.00401.310-540.00300.00406.410-650.00150.00403.210-6答：NO的分级数为2，H2的分级数为1。第十三张，PPT共三十三页，创作于2022年6月132.2 浓度对反应速率的影响2.2.1 质量作用定律2.2.2 反应级数书写速率方程时注意的问题 在多相反应中纯固体和纯液体不写入速率方程反应物为气相，直接用分压代替浓度速率方程中反应物浓度的方次基元反应：与反应式中的系数一致非基元反应：由实验或机理确定思考：已知基元反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)，其速率方程为_，该反应的级数为_。第十四张，PPT共三十三页，创作于2022年6

9、月14第二章 化学动力学(第二版第十四章，第三版第十二章)2.1 化学反应速率及其机理 2.2 浓度对反应速率的影响 2.3 速率方程的积分式2.4 温度对反应速率的影响第十五张，PPT共三十三页，创作于2022年6月152.3 速率方程的积分式（二版P381，三版P367） 2.3.1 一级反应A产物 k的意义:单位时间内反应物A反应掉的分数，单位：时间，积分形式 ：一级反应的特点：随反应进行，CA减小,速率减小,CA对t曲线变得越来越平缓。半衰期：反应物反应掉一半所需要的时间t1/2CAt第十六张，PPT共三十三页，创作于2022年6月162.3 速率方程的积分式（二版P381，三版P36

10、7） 2.3.1 一级反应某一时刻反应物A反应掉的分数称为该时刻A的转化率xA第十七张，PPT共三十三页，创作于2022年6月17例2-2质量为210的钚Bu的同位素进行放射反应，经过14天后, 同位素的活性降低了6.85%,求：Bu210的蜕变常数和半衰期。并求经过多长时间分解90%?解：放射性元素的蜕变反应为一级反应，活性降低即反应物反应掉了。将xA=0.0685，t =14天代入下式得k1 = 0.00507 天-1将xA=0.90, k1 = 0.00507 天-1代入下式得 t = 908 day第十八张，PPT共三十三页，创作于2022年6月18例2-3 实验测得在某温度时，溶解在

11、CCl4中的N2O5分解反应为：N2O52 NO2+1/2O2如果N2O5的起始浓度为0.40molL-1,速率常数k=6.210-4 min-1。求（1） N2O5分解反应的起始速率； （2）反应进行1小时后，N2O5的浓度将是多少？N2O5分解的百分数又是多少？ 第十九张，PPT共三十三页，创作于2022年6月19第二章 化学动力学2.3速率方程的积分形式2.3.1一级反应速率方程的积分形式ln cA第二十张，PPT共三十三页，创作于2022年6月202.3 速率方程的积分式（二版P381，三版P367）2.3.2二级反应(1)只有一种反应物的情况：2A 产物m3mol1s1t1/cA图1

12、1.2.3 二级反应的直线关系第二十一张，PPT共三十三页，创作于2022年6月212.3.2二级反应(1)只有一种反应物的情况：2A 产物半衰期二级反应的半衰期与反应物的初始浓度成反比第二十二张，PPT共三十三页，创作于2022年6月222.3.2二级反应(1)只有一种反应物的情况：2A 产物(2)当反应物为两种时的情况： A + B 产物当A和B的初始浓度相等:cB,0=cA,0，积分结果与一种反应物时相同：在任一时刻两反应物的浓度改变值之比等于计量数之比，所以相等：cB=cA则任一时刻：cB=cA。于是有注意：当cB,0cA,0，则任一时刻：cB cA。于是积分式与上式不同！第二十三张，

13、PPT共三十三页，创作于2022年6月232.3.2二级反应(1)只有一种反应物的情况：2A 产物(2)当反应物为两种时的情况： A + B 产物例2.3乙酸乙酯皂化反应，反应开始时，两个反应物酯和碱的浓度都为0.0100mol/L，每隔一段时间，测定碱的含量实验结果如下：（1）证明该反应为二级，并求出速率常数。t/min35710152110-3C(OH-)/(moldm-3)7.406.345.504.463.632.88第二十四张，PPT共三十三页，创作于2022年6月242.3.2二级反应(2)当反应物为两种时的情况： A + B 产物例2.3乙酸乙酯皂化反应，反应开始时，两个反应物酯

14、和碱的浓度都为0.0100mol/L，每隔一段时间，测定碱的含量实验结果如下： （1）证明该反应为二级，并求出速率常数。解：将实验数据代入二级反应速率方程积分式，算出k2，k基本不变，说明1/cA与t呈直线关系，证明这是二级反应把k取平均值t/min35710152110-3C(OH-)/(moldm-3)7.406.345.504.463.632.88k /(mol-1dm3min-1)11.711.611.711.511.711.6第二十五张，PPT共三十三页，创作于2022年6月252.3.2二级反应(1)只有一种反应物的情况：2A 产物(2)有两种反应物 aA + bB 产物初浓度之比

15、等于计量数之比:cB,0/b=cA,0/at1/cAm3mol1s1第二十六张，PPT共三十三页，创作于2022年6月26第二章 化学动力学(第二版第十四章，第三版第十二章)2.1 化学反应速率及其机理 2.2 浓度对反应速率的影响 2.3 速率方程的积分式2.4 温度对反应速率的影响2.4.1 阿仑尼乌斯公式2.4.2 加快反应速率的方法2.4.3 化学反应速率、化学平衡的综合应用第二十七张，PPT共三十三页，创作于2022年6月272.4 温度对反应速率的影响 2.4.1 阿仑尼乌斯（SArrhenius）公式（二版P400，三版P389）1.阿累尼乌斯公式Ea-实验（阿仑尼乌斯）活化能，

16、单位：kJmol-1与化学反应的种类（本性）和催化剂（ 反应的途径）有关； 近似处理：若温度变化范围不大，活化能可看作常数。 是介于01的因子，T越高，因子越1，则k越大。 A-指前（频率）因子，单位与 k相同。A是温度无限升高时k达到的极限值。A是常数，不随温度改变。活化能在指数上影响速率常数k，因此微小的改变就会极大地影响k的数值。Ea越小的反应，k越大（各反应的A相差不大，且在指数前，对k的影响不大）Ea为几十kJmol-1 ，该反应很快； Ea 200kJmol-1 ，该反应很慢。 第二十八张，PPT共三十三页，创作于2022年6月282.4 温度对反应速率的影响 2.4.1 阿仑尼乌

17、斯（SArrhenius）公式（二版P400，三版P389）对同一个反应，T1，k1，T2，k2，Ea，5个量知道任意4个，可以确定第五个lgk与1/T成直线关系，求直线的斜率可以计算活化能:活化能=-斜率2.303R第二十九张，PPT共三十三页，创作于2022年6月29例2-4：已知乙烷裂解反应的活化能Ea=302.17 kJmol-1, 丁烷裂解反应的活化能Ea=233.68 kJmol-1,当温度由700增加到800时，它们的反应速率将分别增加多少？注意：温度单位；活化能单位结论：在同样的温度区间内，活化能大的反应，反应速率常数增加的倍数大。 第三十张，PPT共三十三页，创作于2022年6月302.4 温度对反应速率的影响 2.4.1 阿仑尼乌斯公式 2.4.2 加快反应速率的方法 活化分子总数=活化分子分数分子总数 （1）增大反应物浓度（2）升高温度 （3）降低活化