物理化学简明教程(印永嘉)-化学动力学习题课ppt课件.ppt

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1、第九章第九章第九章第九章 化学动力学基本原理化学动力学基本原理化学动力学基本原理化学动力学基本原理 习题课习题课习题课习题课（一）（一）概念和公式概念和公式一、基本概念一、基本概念1.1.基元反应基元反应基元反应基元反应:反应物分子经直接作用生成新产物的过程反应物分子经直接作用生成新产物的过程反应物分子经直接作用生成新产物的过程反应物分子经直接作用生成新产物的过程2.2.反应分子数反应分子数反应分子数反应分子数:基元反应中，直接作用所必需的反应物微观粒子数。基元反应中，直接作用所必需的反应物微观粒子数。基元反应中，直接作用所必需的反应物微观粒子数。基元反应中，直接作用所必需的反应物微观粒子数。

2、3.3.质量作用定律质量作用定律质量作用定律质量作用定律:基元反应基元反应基元反应基元反应a aA+A+b bB B P P的速率只与的速率只与的速率只与的速率只与反应物浓度反应物浓度反应物浓度反应物浓度有关，有关，有关，有关，而且各浓度项的指数与计量系数一致，其速率公式而且各浓度项的指数与计量系数一致，其速率公式而且各浓度项的指数与计量系数一致，其速率公式而且各浓度项的指数与计量系数一致，其速率公式均符合如下形式：均符合如下形式：均符合如下形式：均符合如下形式：r=kr=kAAa aBBb b4.4.反应机理反应机理反应机理反应机理:组成宏观总反应的基元反应的总合。组成宏观总反应的基元反应的

3、总合。组成宏观总反应的基元反应的总合。组成宏观总反应的基元反应的总合。5.5.简单反应：仅由一种基元反应组成的总反应。简单反应：仅由一种基元反应组成的总反应。简单反应：仅由一种基元反应组成的总反应。简单反应：仅由一种基元反应组成的总反应。复合反应：由复合反应：由复合反应：由复合反应：由2 2种或种或种或种或2 2种以上基元反应组成的总反应种以上基元反应组成的总反应种以上基元反应组成的总反应种以上基元反应组成的总反应6.6.反应级数：若反应的速率公式为反应级数：若反应的速率公式为反应级数：若反应的速率公式为反应级数：若反应的速率公式为 r=kr=kAA BB 其中：其中：其中：其中：、分别为组分

4、分别为组分分别为组分分别为组分A A、B B 的级数。的级数。的级数。的级数。A A、B B 都都都都是是是是反反反反应应应应的的的的参参参参加加加加物物物物(反反反反应应应应物物物物、产产产产物物物物、中间产物、催化剂等中间产物、催化剂等中间产物、催化剂等中间产物、催化剂等)。n n=+总反应级数总反应级数总反应级数总反应级数7.7.简单级数反应：简单级数反应：简单级数反应：简单级数反应：r=kr=kAA BB 1 A 1 A、B B 只是反应物只是反应物只是反应物只是反应物 2 2 无论是无论是无论是无论是 、或或或或n n都是都是都是都是0 0或正整数。或正整数。或正整数。或正整数。简单

5、级数反应的动力学特征简单级数反应的动力学特征k k的单位的单位的单位的单位速率微分式速率微分式速率微分式速率微分式速率积分式速率积分式速率积分式速率积分式t t1/21/2零级反应零级反应零级反应零级反应moldmmoldm-3-3s s-1-1dx/dt=kdx/dt=k x=kt x=kta/2ka/2k一级反应一级反应一级反应一级反应 s s-1-1dx/dt=kdx/dt=k(a-xa-x)lnln2/k2/k二级反应二级反应二级反应二级反应molmol-1-1dmdm3 3s s-1-1dx/dt=k dx/dt=k(a-xa-x)2 21 1/ka/kadx/dt=dx/dt=k

6、k(a-xa-x)()(b-xb-x)三级反应三级反应三级反应三级反应molmol-2-2dmdm6 6s s-1-1 dx/dt=kdx/dt=k(a-xa-x)3 33 3/2ka/2ka2 2n n 级反应级反应级反应级反应molmol1-n1-n dmdm3(n-1)3(n-1)s s-1-1 dx/dt=kdx/dt=k(a-xa-x)n n其中其中其中其中x x为消耗掉的浓度为消耗掉的浓度为消耗掉的浓度为消耗掉的浓度 1 b 1 b(a-xa-x)(a-ba-b)a a(b-xb-x)ln =ln =ktkt常数常数常数常数 kakan-1n-1 1 1 1 1 (a-xa-x)n

7、-1n-1 a an-1n-1 =(=(n-1n-1)ktkt a a a-xa-xln =ln =ktkt 1 1 1 1 (a-xa-x)2 2 a a2 2 =2 =2ktkt 1 1 1 1 (a-xa-x)a a =ktkt四、反应级数的测定四、反应级数的测定1 1 积分法：尝试法积分法：尝试法积分法：尝试法积分法：尝试法 作图法：作图法：作图法：作图法：c c t t,ln,lnc c t t,1/,1/c c t t,1/,1/c c2 2 t t 半衰期法半衰期法半衰期法半衰期法 t1/2=Kc01-n2 2 微分法：微分法：微分法：微分法：3 3 孤立法（过量浓度法、降级法）

8、孤立法（过量浓度法、降级法）孤立法（过量浓度法、降级法）孤立法（过量浓度法、降级法）五、阿累尼乌斯公式五、阿累尼乌斯公式（二）例题（二）例题例例例例1 1、选择、填空、选择、填空、选择、填空、选择、填空1.1.对于反应对于反应对于反应对于反应2NO2NO2 2=2NO+O=2NO+O2 2，其反应速率表达式为（，其反应速率表达式为（，其反应速率表达式为（，其反应速率表达式为（）D D解：根据速率表达式首先排除解：根据速率表达式首先排除解：根据速率表达式首先排除解：根据速率表达式首先排除(A),(C)(A),(C)。d d /dt/dt=dndni i /i i dtdt,所以所以所以所以(B)

9、(B)也不对也不对也不对也不对，正确答案应是，正确答案应是，正确答案应是，正确答案应是(D)(D)。2.2.反应反应反应反应A+B A+B C C的速率方程为的速率方程为的速率方程为的速率方程为 则该反应的总级数是则该反应的总级数是则该反应的总级数是则该反应的总级数是_级，级，级，级，k k的单位的单位的单位的单位_3.3.某反应的转化率分别为某反应的转化率分别为某反应的转化率分别为某反应的转化率分别为50%50%，75%75%，87.5%,87.5%,所须时所须时所须时所须时间分别为间分别为间分别为间分别为t t1/21/2，2t2t1/21/2 ，3t3t1/21/2 ，则该反应对此物质的

10、，则该反应对此物质的，则该反应对此物质的，则该反应对此物质的级数为级数为级数为级数为_1 1S S-1-11 12 2不能确定不能确定不能确定不能确定3.3.解：一级反应解：一级反应解：一级反应解：一级反应ktkt=ln(=ln(c c0 0/c/c),t,t1/21/2=ln2=ln2/k/k，t t1/41/4=ln4ln4/k/k=2ln2=2ln2/k/k，t t1/81/8=ln8=ln8/k=/k=3ln23ln2/k/k ，4.4.已知某反应的速率方程为已知某反应的速率方程为已知某反应的速率方程为已知某反应的速率方程为r=kr=kAB,AB,则该反应的级则该反应的级则该反应的级则

11、该反应的级数为数为数为数为_,_,反应分子数反应分子数反应分子数反应分子数_5.5.某二级反应某二级反应某二级反应某二级反应2A2AP P，k=0.1 k=0.1 molmol-1-1 dmdm3 3 s s-1-1，c c0 0=0.1=0.1 molmol dmdm-3-3，当反应速率降低，当反应速率降低，当反应速率降低，当反应速率降低9 9倍时，所须时间倍时，所须时间倍时，所须时间倍时，所须时间_6.6.在温度在温度在温度在温度T T，实验测得某化合物在溶液中分解的数据，实验测得某化合物在溶液中分解的数据，实验测得某化合物在溶液中分解的数据，实验测得某化合物在溶液中分解的数据 c c0

12、0/mol/mol dmdm-3-3 0.50 1.10 2.48 0.50 1.10 2.48 t t1/21/2/s/s 4280 885 174 4280 885 174 则该化合物分解反应级数为则该化合物分解反应级数为则该化合物分解反应级数为则该化合物分解反应级数为_200s200s3 3当当当当r=rr=r0 0/9 /9 时，时，时，时，A=A=a a/3/36.6.解：半衰期解：半衰期解：半衰期解：半衰期t t1/21/2随随随随c c0 0的增加而下降，可排除零级和一的增加而下降，可排除零级和一的增加而下降，可排除零级和一的增加而下降，可排除零级和一级反应，级反应，级反应，级反应，4280/885=4.8,4280/885=4.8,而而而而1.10/.5=2.2,1.10/.5=2.2,故不是二级反故不是二级反故不是二级反故不是二级反应，但应，但应，但应，但(1.10/.5)(1.10/.5)2 2=4.8,=4.8,因此是三级反应。因此是三级反应。因此是三级反应。因此是三级反应。例例例例2 2、反应、反应、反应、反应mmA A n nB B，的速率表达式为：，的速率表达式为：，的速率表达式为：，的速率表达式为：解：根据解：根据解：根据解：根据速率表达式速率表达式速率表达式速率表达式