化学动力学1－大学化学基础课件

化学动力学1－大学化学基础课件内容摘要：

化学动力学1－大学化学基础课件 热力学解决了化学反应的可能性问题 , 但化学反应实际上的发生 , 却是动力学研究的范畴 . 化学反应的速率 , 即是动力学的基础 实际上 , 速率相当慢 ! 实际上 , 反应速率相当快 ! 第 8章 化学动力学热力学 可能性 ; 动力学 化学反应速率表示法一、 + + 学反应速率 ： 反应进度 随时间的变化率= 反应进度 ； t： 时间反应进度 的物质的量的改变 如下关系：B：物质 对于反应物 ， 取负值 ， 表示减少；对于生成物 ， 取正值 ， 表示增加。 = (1/ B )· ( 如果体积不变： B 时01B B：物种 浓度 ·时间 1 Z Y B A + + B对于定容的气相反应：对于一般的化学反应：1）用反应中的任何物质表示反应速率，数值上都是一样的2）浓度 ·时间 1的量刚注意：二、 化学反应的平均速率与瞬时速率 时01 . 平均速率某一有限时间间隔内浓度的变化量。 40 ， 2 2 O2(g)t/ 2S T 152 Lm o l/c 11 o l/ 0 s 2= 00 s 2= o 0 02Lm o l 2. 瞬时速率时间间隔 2+ O2(g)例： 2 为导数，它的几何意义是 如 2701 4 o 可以归纳出瞬时速率的求法 :(1) 做浓度 时间曲线图 ; (2) 在指定时间的曲线位置上做切线 ;(3) 求出切线的斜率 (用做图法 , 量出线段长 , 求出比值 )最有实际意义和理论意义的瞬时速率是初始速率 反应机理（历程）、基元反应和复杂反应消除汽车尾气的污染 , 可采用如下的反应 : 反应的可能性足够大 , 只是反应速率不够快 , 不能在尾气管中完成 , 以致散到大气中 , 造成污染 . 若能寻找催化剂 , 使上述反应达足够快的速率 , 是不小的成就 . 有些反应 , 如橡胶的老化 , 人们又常常希望它慢一些 义： 通过实验一旦证实某一有确定反应物和生成物的反应为基元反应 ,就可以根据化学反应计量方程式直接写出其速率方程式。 反应机理： 化学反应过程中经历的真实反应步骤的集合。 基元反应： 由反应物 一步生成 生成物的反应，没有可用宏观实验方法检测到的中间产物。 3 2 03 由两个或两个以上的元反应组合而成的总反应。 在复合反应中 ,可用实验检测到中间产物的存在 ,但它被后面的一步或几步反应消耗掉 ,因而不出现在总反应方程式中。 如： H2(g) I2(g)2HI(g) 为由下列两步组成的复合反应(慢 )(快 )中间产物气态碘原子可被检测到。 ( i ) I 2 ( g ) M I ( g ) M+ +2+( i i ) H 2 ( g ) I ( g ) H I ( g )2 2反应机理的研究是一个十分复杂而艰难的任务。 意义： 若清楚反应是如何进行的，则可以有效控制反应的快慢，以获得期望产物。 一般的过程是：采用分子光谱等研究手段检测反应过程中的中间产物，据此推断反应历程，再以实验获得的速率方程验证。 一个合理的反应机理应满足： 全部基元反应的加和应为化学计量反应方程式 由反应机理得出的速率方程应与实验所得一致1. 质量作用定律 基元反应的速率方程 元反应r =kAaBb 恒温下 , 基元反应的速率同反应物浓度幂的连积成正比 , 幂指数等于反应方程式中的化学计量数 . 这就是 质量作用定律； 上式也叫做速度定律表示式r 是以物质 的浓度表示的反应瞬时速率 , 即反应物为A, B 时的瞬时速率。 注意：1）适用于基元反应2） 在反应过程中不随浓度变化 , 但 不同温度下 , k 不同3） a 和 b 之和 , 称为这个基元反应的 反应级数 , 可以说 , 该反应是 (a+b) 级反应 . 也可以说 , 反应对 A 是 a 级的 ; 对 B 是 b 级的反应级数的意义 ： 表示了反应速率与物质的量浓度的关系；零级反应表示了反应速率与反应物浓度无关4）在基元反应中 , 由 a 个 A 分子和 b 个 B 分子 , 经一次碰撞完成反应 , 我们说 , 这个 反应的分子数 是 (a+b), 或说这个反应是 (a+b)分子反应只有基元反应 , 才能说反应分子数 !在基元反应中 , 反应级数和反应分子数数值相等 , 但反应分子数是微观量 , 反应级数是宏观量。 例 1 写出下列基元反应的速率方程 , 指出反应级数和反应分子数 1)2 2 2) 3) 解 : (1) r = k一级反应 单分子反应(2) r = k二级反应 双分子反应(3) r = k二级反应 双分子反应或 : 反应级数为 2, 反应分子数为 2 2. 复杂反应速率方程40 ， 2： c( t /s t / 800300 2400600 3000900 42001200 5400 15 s/2 c 15 s/2 c2反应速率 与 c(正比。 可见：)k c ( 52 对于一般的化学反应：, 反应级数： 若 =1， =2， +=3，总反应级数为 3。 ， 必须通过实验确定其值。 通常 a,b。 k 反应速率系数： k 不随浓度而变，但受温度的影响，通常温度升高， k 增大。 r = kAB化 学 计 量方 程 式速 率方 程反 应级 数计 量数2 1 + 11 + 1 1 + 12 + 1 2 + 12 + 1 2 + 21 + 1 1 + 31 + 1 + 2 5 + 1 + 6 OS )(22 2 22 2r 0 2 2 r 5 222 根据给出的速率方程 , 指出反应级数 .(1) 2 > 2 H2 : (1) 0级反应(2) 5/2 级 , 对 一级 , 对 3/2 级(3) 对具有 r=kAB 形式速率方程的反应 , 级数有意义 ; 对于 (3) 的非规则速率方程 , 反应级数无意义 以是 0, 是 分数 , 也有时 无意义 只能对基元反应而言 , 且为 正整数 . 一般为 1, 2;3 分子反应已少见 ; 4 和 4 以上的分子碰撞在一起 , 发生反应 , 尚未见到 无反应分子数可言 . 例如：反应的有关实验数据如下： 2 ÊÔ Ñé ±à ºÅ1 2 3 4 5 )Lm o l/(H 12 c )Lm o l/(-c )o l/( 11 由实验确定反应速率方程的简单方法 初始速率法该反应的速率方程式： )H(2 对 问如何求出反应速率系数。 由反应机理得出的速率方程分析 : 这是个连串的反应 , 即反应 (1) 的产物为反应 (2) 的反应物 . 决定速率的步骤是最慢的步骤 ! 为什么 ?例如 , A B C D E 5人排成一队 , 传递砖块 , 由 E 交给验收员 C 和 E 每人 20块 /分。