现代化学基础14-化学动力学.ppt

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1、补补 充充总反应速率常数与各组分速率常数间总反应速率常数与各组分速率常数间总反应速率常数与各组分速率常数间总反应速率常数与各组分速率常数间关系：关系：关系：关系：基元反应基元反应RR反应物反应物反应物反应物PP产物产物产物产物3.3.速率方程的微积分形式及其特征速率方程的微积分形式及其特征速率方程的微积分形式及其特征速率方程的微积分形式及其特征一级反应的动力学特征：一级反应的动力学特征：一级反应的动力学特征：一级反应的动力学特征：v k 的量纲：的量纲：时间时间-1v 一级反应的半衰期一级反应的半衰期t1/2与与cA,0无关：无关：v lncAt 呈线性关系：斜率呈线性关系：斜率=-kA，截距

2、，截距=lncA,0两种情况两种情况 二级反应：二级反应：情况一情况一情况一情况一 情况二情况二情况二情况二 v k的量纲为：的量纲为：浓度浓度-1.时间时间-1v 作图为一直线，斜率为作图为一直线，斜率为 k；v 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：二级反应的动力学特征：二级反应的动力学特征：二级反应的动力学特征：作图为一直线，由斜率可得作图为一直线，由斜率可得 k反应速率与物质浓度无关的反应叫零级反应。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，与反应物浓例如光化学反应，反应速率只与光

3、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。应物浓度无关等。零级反应：零级反应：v 零级反应的半衰期与反应物的初始浓度成正比。零级反应的半衰期与反应物的初始浓度成正比。v k的量纲为的量纲为 浓度浓度.时间时间-1v 作图为一直线作图为一直线零级反应的动力学特征：零级反应的动力学特征：零级反应的动力学特征：零级反应的动力学特征：AACA,0n级反应：级反应：级数级数速率方程速率方程t1/2直线关系直线关系例例 14-4某某 反反 应应 AB+C,反反 应应 物物 的的 初初 始始 浓浓 度度CA,0=1

4、moldm-3，初初始始速速率率 A,0=0.01moldm-3s-1，如如假假定定该该反反应应为为(1)零零级级级级;(3)2级级反反应应,试试分分别别求求各各不不同同级级数数的的速速率率常常数数,标标明明kA的的单单位位,并并求求不不同同级级数数的的半半衰衰期和反应物的浓度为期和反应物的浓度为0.1moldm-3时所需的时间时所需的时间。分析：分析：已知已知反应级数反应级数，求，求kA、t1/2和和t？解解：(1)零级反应零级反应反应到反应到cAdm-3时所需的时间为：时所需的时间为：则则t=0时：时：解解：(2)级反应级反应当当cAdm-3时：时：因为因为解解：(3)2级反应级反应因为因

5、为当当cAdm-3时：时：反应级数反应级数 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结结论论：当当反反应应物物初初始始浓浓度度和和速速率率常常数数相相同同时时，反反应应级级数数越越大大，对对反反应应速速率率影影响响越越大大；反反应应速速率率随随浓浓度度下下降降得得越越快快，达达到到相相同同转转化化率率所所需需时时间越长。间越长。确定反应级数的方法与过程大致为：先根据具体反应，预确定反应级数

6、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，测定估可能的反应级数，然后设计实验步骤，测定c-t c-t 数据，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。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的方法确定反应级数实质上是确定反应速率常数确定反应级数实质上是确定反应速率常数k和反应级数和反应级数n。v微分法微分法v积分法积分法v半衰期法半衰期法4.4.简单级数反应速率方程的确定简单级数反应速率方程的确定简单级数反应速率方程的确定简单级数反应速率方程的确定反应级数反应级数n速率常数速率常数kv 微分法微分法微分法微分

7、法以以 -作图作图斜率为斜率为n,截距为截距为级数级数n可为整数、分数。可为整数、分数。A A,2 A,1kA12cAa.尝试法尝试法将将实实验验测测定定的的一一系系列列c-t数数据据，分分别别代代入入各各级级数数的的动动力力学学方方程程，每每组组c-t数数据据可可得得到到一一个个k值值，得得到到一一组组k值值。若若用用多多组组c-t数数据据计计算算出出的的k值值在在某某一一个个值值附附近近波波动，该公式所代表的级数就是所求的反应级数。动，该公式所代表的级数就是所求的反应级数。v 积分法积分法积分法积分法 NOTE:正整数级的反应可用此法判断。正整数级的反应可用此法判断。例例14-5：已知反应：已知反应：CA,0=0.1 mol/L，当当t=780s，2024s，3540s和和7200s时时的的相相应应转转化化率率分分别别为为11.2%，25.7%，36.7%和和55.2%，试试用积分法确定反应的级数和反应速率常数用积分法确定反应的级数和反应速率常数k。解解：设转化率为设转化率为xA：解：解：(1)假设反应为一级反应假设反应为一级反应:故反应不是一级反应。故反应不是一级反应。故：反应级数故：反应级数n=2，k10-3(moldm-3)-1 s-1解：解：(1)假设反应为二级反应假设反应为二级反应:A、思考题的8题；B、p415习题部分的8、9、10题。作 业