物理化学核心教学教程第二版第七章化学动力学章末归纳.doc

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1、,第七章 化学动力学章末总结一、内容提要1. 基本概念（1）化学动力学的研究对象 研究化学反应的速率和机理以及影响速率的各种因素，如温度、浓度、压力、催化剂、介质和分子结构等。（2）动力学曲线 动力学曲线即反应物或生成物的浓度随时间的变化曲线。（3）转化速率 对应于指明的化学计量方程，反应进度在t时刻的变化率称为该反应的转化速率，用表示，单位为。（4）化学反应速率 单位体积内的转化率称为反应速率，。（5）基元反应与非基元反应 基元反应：反应物分子一经碰撞直接变成产物。 非基元反应：若反应物到产物，必须经过中间步骤称为非基元反应或复杂反应。（6）反应的速率方程 表示反应速率与浓度等参数之间的关系

2、，或表示浓度等参数与时间的关系的方程称为反应的速率方程。（7）速率系数 速率方程中的比例系数称为速率系数或速率常数，用表示。 的物理意义：数值上相当于反应物均为单位浓度时的反应速率。特点：A. 数值与反应物的浓度无关。在催化剂等其他条件确定时，k 的数值仅是温度的函数；B. k的单位随着反应级数的不同而不同；C. k的数值直接反映了反应速率的快慢。（8）质量作用定律 基元反应的速率与各反应物浓度的幂乘积成正比，其中各浓度项的方次即为反应方程中各物质的系数，这就是质量作用定律，它只适用于基元反应。（9）反应级数 在反应的速率方程中，所有浓度项方次的代数和称为该反应的级数，用n表示。n可以是正数、

3、负数、整数、分数或零，也有的反应无法说出其反应级数。（10）反应分子数 在基元反应中，反应物分子数之和称为反应分子数，其数值为1，2或3。2. 具有简单级数反应的特点（1）零级反应 定义：反应速率与反应物浓度的零次方成正比，即与反应物的浓度无关。 特点：微分式 积分式 线性关系 半衰期 的单位 或 （2）一级反应 定义：反应速率与反应物浓度的一次方成正比。 特点：微分式 积分式 或 线性关系 半衰期 的单位 （3）二级反应 定义：反应速率与反应物浓度的二次方成正比。 特点：（a = b）微分式 或 积分式 或 线性关系 半衰期 的单位 3. 确定反应级数的方法 （1）积分法 （2）微分法 （3

4、）半衰期法4. 反应速率与温度的关系 Vant Hoff（范特霍夫）近似规律 5. Arrhenius（阿累尼乌斯）经验式微分式 不定积分式 积分式 指数式 6. 典型的复杂反应（1）对峙反应定义：在正、逆两个方向都同时进行的反应称为对峙反应，也叫可逆反应。特点：对峙反应的净速率等于正向反应速率减去逆向反应速率；达到平衡时，对峙反应的净速率等于零；正、逆反应速率系数之比等于平衡常数，即；在浓度与时间的关系图上，达到平衡时，反应物和产物的浓度不再改变。（2）平行反应定义：反应物能同时进行几种反应的反应叫平行反应。 特点：总速率等于各平行反应的速率之和；速率方程的微分式和积分式与同级的具有简单级数

5、反应的速率方程相似；速率系数为各个平行反应速率系数之和，即；当各产物的浓度都等于零时，在任一瞬间，各产物的浓度之比等于速率系数之比，即；用合适的催化剂可改变主反应的速率，从而提高产量；用温度调节法可改变产物的相对含量。（3）连续反应 定义：前一生成物就是下一反应的反应物，如此连续进行的反应称为连续反应。7. 复杂反应速率的近似处理法（1）选取速控步法 将连续反应中最慢的一步选作速控步，用这一步的反应速率代表整个反应的速率。（2）稳态近似法 自由基、自由原子等活泼的中间产物的浓度，在反应达到稳态时将被看作不再随时间而改变，这样可以将中间产物的浓度用可以测量的反应物浓度代替，从而得出有用的速率公式

6、。（3）平衡假设法 如果一个快速的对峙反应与一个慢反应构成连续反应，则慢反应是速控步，中间产物浓度可从第一个快平衡反应转换成用反应物浓度表示，从而得出速率公式（慢反应之后的反应均不考虑）。8. 链反应 由大量的连续反应按一定的规律，反复循环进行的反应称为链反应。包括三个步骤：链的引发；链的传递；链的终止。9. 催化剂 定义：可以明显改变化学反应速率而本身在反应前后保持数量和化学性质不变的物质称为催化剂。能加速反应的称为正催化剂，使反应速率变小的称为阻化剂。特征：催化剂不能改变反应的方向和限度；催化剂同时改变正、逆方向的反应速率，使平衡提前到达；催化剂加快反应速率的本质是改变了反应历程，降低了整

7、个反应的活化能；催化剂有特殊的选择性。10. 酶催化反应特点：高选择性；高效率；反应条件温和二、习题1. 填空（1）恒容化学反应，各反应物速率常数、之间的关系是 。（2）反应，则与之间的关系是 。（3）某反应的反应物反应掉所需的时间是反应掉所需时间的2倍，则该反应是 级反应。（4）某化学反应反应掉所需的时间是反应掉所需时间的1.5倍，则该反应是 级反应。（5）反应，若A完全反应掉所需时间是反应掉一半所需时间的2倍，则该反应是 级反应。（6）某反应速率常数为，则该反应为 级反应。（7）二级反应的半衰期与初始浓度成 ，一级反应的半衰期与初始浓度 ，零级反应的半衰期与初始浓度成 。（8）某反应速率常

8、数，则反应掉所需时间为 。（9）处理复杂反应常用的近似法有 、 和 。（10）对于反应，如果反应物A的浓度减小一半，A的半衰期也缩短一半，则该反应的级数为 。2. 选择题（1）某反应进行完全所需时间是有限的，且等于，则该反应是（ ） A. 一级反应 B. 二级反应 C. 零级反应 D. 三级反应（2）当一反应物的初始浓度为时，反应的半衰期为，初始浓度为时，半衰期为，此反应为（ ） A. 零级反应 B. 1.5级反应 C. 二级反应 D. 一级反应 （3）某二级反应，反应物消耗需时间，若再消耗还需时间（ ） A. B. C. D. （4）某反应速率常数与其基元反应速率常数之间的关系为，则该反应表

9、观活化能与基元反应活化能之间的关系为（ ） A. B. C. D. （5）反应不存在催化剂时，正反应的活化能为，平衡常数为。若加入催化剂，反应速率明显加快，此时正反应的活化能为，平衡常数为，则（ ） A.， B.， C.， D.，（6）基元反应,是与A的消耗速率相应的速率常数，则（ ） A. B. C. D. （7）对一级反应，下列说法正确的是（ ） A. 与初始浓度成正比 B. 对作图得一直线 C. 速率常数的单位为 D. 只有一种反应物（8）基元反应的分子数是个微观的概念，其值为（ ） A. 0，1，2，3 B. 只能是1，2，3这三个正整数 C. 也可是小于1的数 D. 可正、可负、可为

10、零（9）两个一级平行反应，下列那个结论是不正确的（ ）A. B. C. D. （10）有关基元反应的描述，在下列说法中哪一个不正确（ ）A. 基元反应的技术一定是整数 B. 基元反应进行时无中间产物，一步完成C.基元反应是“态-态”的统计平均结果 D. 基元反应不一定符合质量作用定律3. 计算 （1）已知反应BY+Z，在一定温度范围内，其速率常数与温度的关系式为lgk/min-14000/T/K+7.000 确定此反应的级数； 求该反应的活化能及指前因子A； 若需反应在30s时，B反应掉50，问反应温度应控制在多少度？ 解： 由反应速率常数k的单位可知，该反应为一级反应。 将阿累尼乌斯方程式与本题所给条件相比较有： 解得A=107 根据一级反应动力学方程式， 又lgk4000/T +7.000 即lg1.3864000/T +7.000 解得：T=583.2K（2）某药物在一定温度下每小时分解率与物质的量浓度无关，速率系数k与温度T的关系为：。求： 在30时每小时分解率是多少？若此药物分解30%即无效，问在30保存，有效期为多少个月？欲使有效期延长到2年以上，保存温度不能超过多少度？解： 30时， 所以 设药物每小时分解率为， 则将t=1h，代入上式，得 ，代入 中，解得 =4.43月 若t=2年， 代入 解得 将k值代入中，解得 T=286.5K 即 t=13.5