物理化学第十一章幻灯片.ppt

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1、物理化学第十一章物理化学第十一章第1页，共98页，编辑于2022年，星期一本章的重点与难点本章的重点与难点02明确反应速率，反应级数，反应分子数，基元反应的基本明确反应速率，反应级数，反应分子数，基元反应的基本概念；概念；熟悉反应速率表示法，掌握简单级数反应的速率方程和反应级熟悉反应速率表示法，掌握简单级数反应的速率方程和反应级数，反应速率常数的确定；数，反应速率常数的确定；掌握阿累尼乌斯公式，了解基元反应的两个速率理论，明确活掌握阿累尼乌斯公式，了解基元反应的两个速率理论，明确活化能的概念及计算方法；化能的概念及计算方法；了解典型复合反应的机理和速率方程，明确平衡态近似法的意义；了解典型复合

2、反应的机理和速率方程，明确平衡态近似法的意义；了解溶液中反应的特征，光化学反应；了解溶液中反应的特征，光化学反应；明确催化作用的基本概念，基本特征。明确催化作用的基本概念，基本特征。第2页，共98页，编辑于2022年，星期一05前前 言言化学热力学的研究对象和局限性化学动力学的研究对象化学热力学与动力学的关联化学动力学的研究目的第3页，共98页，编辑于2022年，星期一 研究化学变化的方向、能达到的最大限度以及外界条件研究化学变化的方向、能达到的最大限度以及外界条件对平衡的影响。对平衡的影响。化学热力学只能预测反应的可能性，但无法化学热力学只能预测反应的可能性，但无法回答反应的速率如何及反应的

3、机理如何等现实性的问题回答反应的速率如何及反应的机理如何等现实性的问题。05前前 言言化学热力学的研究对象和局限性热力学只能判断这两个反应都能发生，但如何使它发热力学只能判断这两个反应都能发生，但如何使它发生，热力学无法回答。生，热力学无法回答。第4页，共98页，编辑于2022年，星期一 化学动力学是从动态角度由宏观表象到微观分子水平化学动力学是从动态角度由宏观表象到微观分子水平研研究化学反应的速率和反应的机理以及温度、压力、催化剂、究化学反应的速率和反应的机理以及温度、压力、催化剂、溶剂和光照等外界因素对反应速率的影响溶剂和光照等外界因素对反应速率的影响，把热力学的反应，把热力学的反应可能性

4、变为现实性。可能性变为现实性。05前前 言言化学动力学的研究对象动力学认为：动力学认为：需一定的需一定的T T，p p和催化剂和催化剂点火（点火（），加温或催化剂。若），加温或催化剂。若常温、无催化剂需常温、无催化剂需 年。年。第5页，共98页，编辑于2022年，星期一05前前 言言化学动力学的研究对象第6页，共98页，编辑于2022年，星期一 通过化学动力学的研究，可以知道如何控制反应条件以通过化学动力学的研究，可以知道如何控制反应条件以改变反应速率。改变反应速率。如工业上的许多反应，我们可以通过控制反应条件以提如工业上的许多反应，我们可以通过控制反应条件以提高反应速率从而达到提高产率的目的

5、；而对另一些反应，我高反应速率从而达到提高产率的目的；而对另一些反应，我们则希望降低其反应速率，如金属的腐蚀、食品变质、塑料们则希望降低其反应速率，如金属的腐蚀、食品变质、塑料老化、人体衰老等过程。老化、人体衰老等过程。05前前 言言化学动力学的研究目的第7页，共98页，编辑于2022年，星期一 虽然热力学和动力学是研究化学反应的两个独立步骤，虽然热力学和动力学是研究化学反应的两个独立步骤，但它们之间并非是毫无关联的。如果没有热力学的预言，则但它们之间并非是毫无关联的。如果没有热力学的预言，则动力学的研究将是盲目的，有些反应，可以用测量热效应的动力学的研究将是盲目的，有些反应，可以用测量热效应

6、的方法来研究反应速率（如细胞的新陈代谢、水泥的水合过、方法来研究反应速率（如细胞的新陈代谢、水泥的水合过、环氧树脂的固化等）；而对另外一些反应，可用动力学的方环氧树脂的固化等）；而对另外一些反应，可用动力学的方法来测定热力学函数值，如燃烧过程中的重要自由基法来测定热力学函数值，如燃烧过程中的重要自由基C2H*的生成热可借助动力学方法测量（由于自由基的生成热可借助动力学方法测量（由于自由基C2H*的活性的活性很高、寿命短，无法用热力学方法测量）。很高、寿命短，无法用热力学方法测量）。05前前 言言化学热力学与动力学的关联第8页，共98页，编辑于2022年，星期一05前前 言言化学热力学与动力学的

7、关联第9页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.1 11.1 化学反应的反应速率及速率方程化学反应的反应速率及速率方程对某化学反应的计量方程为：对某化学反应的计量方程为：转化速率转化速率的定义为：的定义为：已知已知反应速率反应速率的定义为：的定义为：1 1、反应速率的定义、反应速率的定义第10页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.1 11.1 化学反应的反应速率及速率方程化学反应的反应速率及速率方程对定容反应：对定容反应：某指定反应物某指定反应物A的的消耗速率消耗速率或某指定产物或某指定产物Z的的生成速率生成速率：1 1、反应速率的定义、反应速率的定义第11页，共98页，编辑

8、于2022年，星期一0511.1 11.1 化学反应的反应速率及速率方程化学反应的反应速率及速率方程定容：定容：1 1、反应速率的定义、反应速率的定义第12页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.1 11.1 化学反应的反应速率及速率方程化学反应的反应速率及速率方程基元反应：基元反应：如果一个化学反应是反应物的微粒（原子、分子、如果一个化学反应是反应物的微粒（原子、分子、离子）直接作用，一步直接实现化学反应，这个化学反应叫离子）直接作用，一步直接实现化学反应，这个化学反应叫基元反应。基元反应。2 2、基元反应和非基元反应、基元反应和非基元反应简单反应：简单反应：如只包含一个基元步骤的反

9、应。如只包含一个基元步骤的反应。复杂复杂反应：反应：包含两个或两个以上基元步骤的反应。包含两个或两个以上基元步骤的反应。第13页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.1 11.1 化学反应的反应速率及速率方程化学反应的反应速率及速率方程反应机理：反应机理：组成复杂反应的基元反应的集合代表反应所经历的步骤，组成复杂反应的基元反应的集合代表反应所经历的步骤，在动力学上称为反应的机理或反应的历程。在动力学上称为反应的机理或反应的历程。2 2、基元反应和非基元反应、基元反应和非基元反应第14页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.1 11.1 化学反应的反应速率及速率方程化学反应的反应

10、速率及速率方程反应分子数：反应分子数：基元反应方程式中各反应物分子个数之和称为基元反应方程式中各反应物分子个数之和称为反应分子数。反应分子数。3 3、基元反应的速率方程、基元反应的速率方程质量作用定律，反应分子数质量作用定律，反应分子数单分子反应单分子反应双分子反应双分子反应三分子反应三分子反应第15页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.1 11.1 化学反应的反应速率及速率方程化学反应的反应速率及速率方程质量作用定律：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，其中各浓度的方次为反应方程中相应组分的分子个数。正比，其中各浓度的方次

11、为反应方程中相应组分的分子个数。3 3、基元反应的速率方程、基元反应的速率方程质量作用定律，反应分子数质量作用定律，反应分子数速率方程中的比例常速率方程中的比例常数数k，叫做反应速率，叫做反应速率常数。温度一定，常数。温度一定，反应速率常数为一反应速率常数为一定值，与浓度无关。定值，与浓度无关。第16页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.1 11.1 化学反应的反应速率及速率方程化学反应的反应速率及速率方程速率方程：速率方程：表示反应速率与浓度参数的函数关系；或者表表示反应速率与浓度参数的函数关系；或者表示浓度参数与时间关系的方程。即示浓度参数与时间关系的方程。即v=f（c）或）或c

12、=g（t），前），前者称为微分式，后者称为积分式。一般写成如下形式：者称为微分式，后者称为积分式。一般写成如下形式：4 4、化学反应速率方程的一般形式，反应级数、化学反应速率方程的一般形式，反应级数反应级数：反应级数：上式中各浓度的方次上式中各浓度的方次nA和和nB等，分别称为反应组分等，分别称为反应组分A和和B等的反应分级数，量纲为一。反应总级数（简称反应等的反应分级数，量纲为一。反应总级数（简称反应级数）级数）n为各组分反应分级数的代数和：为各组分反应分级数的代数和：第17页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.2 11.2 速率方程的积分形式速率方程的积分形式第18页，共98页，

13、编辑于2022年，星期一0511.2 11.2 速率方程的积分形式速率方程的积分形式第19页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.3 11.3 速率方程的确定速率方程的确定对于只有一种反应物的化学反应：对于只有一种反应物的化学反应：速率方程通常具有如下的形式：速率方程通常具有如下的形式：说明：说明：所谓速率方程的确定，就是确定所谓速率方程的确定，就是确定k和和n两两个动力学参数，而关键是确定反应级数个动力学参数，而关键是确定反应级数n。第20页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.3 11.3 速率方程的确定速率方程的确定对于两种反应物的化学反应：对于两种反应物的化学反应：速率

14、方程通常具有如下的形式：速率方程通常具有如下的形式：说明：说明：当当a=ba=b且且c cA0A0=c=cB0B0或当或当abab且且c cA0A0/a=c/a=cB0B0/B/B时，速率方程可化为时，速率方程可化为当当ab且且cA0/a=cB0/b时，需要确定时，需要确定k和和nA和和nB三三个动力学参数。个动力学参数。第21页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.3 11.3 速率方程的确定速率方程的确定第22页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.3 11.3 速率方程的确定速率方程的确定第23页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.3 11.3 速率方程的确定速

15、率方程的确定第24页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.3 11.3 速率方程的确定速率方程的确定第25页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.4 11.4 温度对反应速率的影响，活化能温度对反应速率的影响，活化能第26页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.4 11.4 温度对反应速率的影响，活化能温度对反应速率的影响，活化能第27页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.4 11.4 温度对反应速率的影响，活化能温度对反应速率的影响，活化能第28页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.4 11.4 温度对反应速率的影响，活化能温度对反应速率的影响，活

16、化能第29页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.4 11.4 温度对反应速率的影响，活化能温度对反应速率的影响，活化能第30页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.4 11.4 温度对反应速率的影响，活化能温度对反应速率的影响，活化能第31页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.5 11.5 典型复合反应典型复合反应复合反应：复合反应：两个或两个以上基元反应的组合。之前讨论的是在表两个或两个以上基元反应的组合。之前讨论的是在表观上单向的、无副反应、无中间产物，或虽有中间产物但浓度甚观上单向的、无副反应、无中间产物，或虽有中间产物但浓度甚微，因而在反应过程中符合总的计量

17、式的微，因而在反应过程中符合总的计量式的非依时计量学反应的非依时计量学反应的简单复合反应简单复合反应，下面讨论，下面讨论依时计量学反应的复杂复合反应依时计量学反应的复杂复合反应，典，典型的组合方式有以下三类：型的组合方式有以下三类：第32页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.5 11.5 典型复合反应典型复合反应第33页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.5 11.5 典型复合反应典型复合反应第34页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.5 11.5 典型复合反应典型复合反应第35页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.5 11.5 典型复合反应典型复合反应

18、第36页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.5 11.5 典型复合反应典型复合反应第37页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.5 11.5 典型复合反应典型复合反应第38页，共98页，编辑于2022年，星期一第39页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.5 11.5 典型复合反应典型复合反应第40页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.5 11.5 典型复合反应典型复合反应第41页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.5 11.5 典型复合反应典型复合反应第42页，共98页，编辑于2022年，星期一第43页，共98页，编辑于2022年，星期一第44页

19、，共98页，编辑于2022年，星期一0511.6 11.6 复合反应速率的近似处理法复合反应速率的近似处理法第45页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.6 11.6 复合反应速率的近似处理法复合反应速率的近似处理法第46页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.6 11.6 复合反应速率的近似处理法复合反应速率的近似处理法第47页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.6 11.6 复合反应速率的近似处理法复合反应速率的近似处理法8802106669244第48页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.7 11.7 链反应链反应第49页，共98页，编辑于2022年，

20、星期一0511.7 11.7 链反应链反应第50页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.7 11.7 链反应链反应第51页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.7 11.7 链反应链反应第52页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.7 11.7 链反应链反应第53页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.8 11.8 气体反应的碰撞理论气体反应的碰撞理论第54页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.8 11.8 气体反应的碰撞理论气体反应的碰撞理论第55页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.8 11.8 气体反应的碰撞理论气体反应的碰撞理论第56

21、页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.8 11.8 气体反应的碰撞理论气体反应的碰撞理论第57页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.9 11.9 势能面与过渡状态理论势能面与过渡状态理论第58页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.9 11.9 势能面与过渡状态理论势能面与过渡状态理论第59页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.9 11.9 势能面与过渡状态理论势能面与过渡状态理论第60页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.9 11.9 势能面与过渡状态理论势能面与过渡状态理论第61页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.9 11.9 势

22、能面与过渡状态理论势能面与过渡状态理论第62页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.9 11.9 势能面与过渡状态理论势能面与过渡状态理论第63页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.9 11.9 势能面与过渡状态理论势能面与过渡状态理论第64页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.9 11.9 势能面与过渡状态理论势能面与过渡状态理论第65页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.9 11.9 势能面与过渡状态理论势能面与过渡状态理论第66页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.9 11.9 势能面与过渡状态理论势能面与过渡状态理论第67页，共98页，编

23、辑于2022年，星期一0511.9 11.9 势能面与过渡状态理论势能面与过渡状态理论第68页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.9 11.9 势能面与过渡状态理论势能面与过渡状态理论第69页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.9 11.9 势能面与过渡状态理论势能面与过渡状态理论第70页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.10 11.10 溶液中反应溶液中反应第71页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.10 11.10 溶液中反应溶液中反应第72页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.10 11.10 溶液中反应溶液中反应第73页，共98页，编

24、辑于2022年，星期一0511.10 11.10 溶液中反应溶液中反应第74页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.10 11.10 溶液中反应溶液中反应第75页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.10 11.10 溶液中反应溶液中反应第76页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.12 11.12 光化学光化学第77页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.12 11.12 光化学光化学第78页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.12 11.12 光化学光化学第79页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.12 11.12 光化学光化学第80页，

25、共98页，编辑于2022年，星期一0511.12 11.12 光化学光化学第81页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.12 11.12 光化学光化学第82页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.12 11.12 光化学光化学第83页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.12 11.12 光化学光化学第84页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.13 11.13 催化作用的通性催化作用的通性第85页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.13 11.13 催化作用的通性催化作用的通性第86页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.13 11.13 催

26、化作用的通性催化作用的通性第87页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.13 11.13 催化作用的通性催化作用的通性第88页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.13 11.13 催化作用的通性催化作用的通性第89页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.15 11.15 多相催化反应多相催化反应第90页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.15 11.15 多相催化反应多相催化反应第91页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.15 11.15 多相催化反应多相催化反应第92页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.15 11.15 多相催化反应多

27、相催化反应第93页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.15 11.15 多相催化反应多相催化反应第94页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.15 11.15 多相催化反应多相催化反应第95页，共98页，编辑于2022年，星期一0511.15 11.15 多相催化反应多相催化反应第96页，共98页，编辑于2022年，星期一本章的重点与难点本章的重点与难点02明确反应速率，反应级数，反应分子数，基元反应的基本概念；明确反应速率，反应级数，反应分子数，基元反应的基本概念；熟悉反应速率表示法，掌握简单级数反应的速率方程和反应熟悉反应速率表示法，掌握简单级数反应的速率方程和反应级数，反应速率常数的确定；级数，反应速率常数的确定；掌握阿累尼乌斯公式，了解基元反应的两个速率理论，明确活化能掌握阿累尼乌斯公式，了解基元反应的两个速率理论，明确活化能的概念及计算方法；的概念及计算方法；了解典型复合反应的机理和速率方程，明确平衡态近似法的意义；了解典型复合反应的机理和速率方程，明确平衡态近似法的意义；了解溶液中反应的特征，光化学反应；了解溶液中反应的特征，光化学反应；明确催化作用的基本概念，基本特征。明确催化作用的基本概念，基本特征。第97页，共98页，编辑于2022年，星期一03合作愉快！合作愉快！第98页，共98页，编辑于2022年，星期一