现代化学基础化学动力学

现代化学基础化学动力学第1页，共25页，2023年，2月20日，星期六3.速率方程的微积分形式及其特征一级反应的动力学特征：

k

的量纲：[时间]-1一级反应的半衰期t1/2与cA,0无关：

lncA–t

呈线性关系：斜率=

-kA，截距=lncA,0二、浓度对反应速率的影响第2页，共25页，2023年，2月20日，星期六两种情况二级反应：第3页，共25页，2023年，2月20日，星期六情况一第4页，共25页，2023年，2月20日，星期六情况二第5页，共25页，2023年，2月20日，星期六第6页，共25页，2023年，2月20日，星期六

k的量纲为：[浓度]-1.[时间]-1

作图为一直线，斜率为k；

二级反应的半衰期与反应物的初始浓度成反比。二级反应的动力学特征：第7页，共25页，2023年，2月20日，星期六作图为一直线，由斜率可得k第8页，共25页，2023年，2月20日，星期六反应速率与物质浓度无关的反应叫零级反应。例如光化学反应，反应速率只与光强度有关，与反应物浓度无关。电解反应，反应速率只与电流强度有关，而与反应物浓度无关等。零级反应：第9页，共25页，2023年，2月20日，星期六零级反应的半衰期与反应物的初始浓度成正比。

k的量纲为[浓度].[时间]-1

作图为一直线零级反应的动力学特征：AACA,0第10页，共25页，2023年，2月20日，星期六n级反应：第11页，共25页，2023年，2月20日，星期六级数速率方程t1/2直线关系第12页，共25页，2023年，2月20日，星期六例14-4某反应A→B+C,反应物的初始浓度CA,0=1mol·dm-3，初始速率A,0=0.01mol·dm-3·s-1，如假定该反应为(1)零级;(2)1.5级;(3)2级反应,试分别求各不同级数的速率常数,标明kA的单位,并求不同级数的半衰期和反应物的浓度为0.1mol·dm-3时所需的时间。分析：已知反应级数，求kA、t1/2和t

？第13页，共25页，2023年，2月20日，星期六解：(1)

零级反应反应到cA=0.1mol·dm-3时所需的时间为：则t=0时：第14页，共25页，2023年，2月20日，星期六解：(2)1.5级反应当cA=0.1mol·dm-3时：因为第15页，共25页，2023年，2月20日，星期六解：(3)2级反应因为当cA=0.1mol·dm-3时：第16页，共25页，2023年，2月20日，星期六反应级数cA,0/mol.dm-3kAt1/2/st0.9/s01.00.01/mol.dm-3.s-150901.51.00.01/(mol.dm-3)-0.5.s-182.8432.521.00.01/(mol.dm-3)-1.5.s-1

100900结论：当反应物初始浓度和速率常数相同时，反应级数越大，对反应速率影响越大；反应速率随浓度下降得越快，达到相同转化率所需时间越长。第17页，共25页，2023年，2月20日，星期六确定反应级数的方法与过程大致为：先根据具体反应，预估可能的反应级数，然后设计实验步骤，测定c-t数据，用各种不同的处理方法对数据进行处理并得到最终结果。确定反应级数的方法确定反应级数实质上是确定反应速率常数k和反应级数n。微分法积分法半衰期法4.简单级数反应速率方程的确定反应级数n速率常数k第18页，共25页，2023年，2月20日，星期六

微分法以-作图斜率为n,

截距为级数n可为整数、分数。AA,2A,1kA12cA第19页，共25页，2023年，2月20日，星期六尝试法将实验测定的一系列c-t数据，分别代入各级数的动力学方程，每组c-t数据可得到一个k值，得到一组k值。若用多组c-t数据计算出的k值在某一个值附近波动，该公式所代表的级数就是所求的反应级数。

积分法

NOTE:正整数级的反应可用此法判断。第20页，共25页，2023年，2月20日，星期六例14-5：已知反应：

CA,0=0.1mol/L，当t=780s，2024s，3540s和7200s时的相应转化率分别为11.2%，25.7%，36.7%和55.2%，试用积分法确定反应的级数和反应速率常数k。解：设转化率为xA：第21页，共25页，2023年，2月20日，星期六第22页，共25页，2023年，2月20日，星期六解：(1)假设反应为一级反应:故反应不是一级反应。第23页，共25页，2023年，2月20日，星期六故：反应级数n=2，

k=1.67×10-3(mol·dm-3)-1s