物化动力学
物化动力学复习总结
P27一级反应
反应速率只与反应物浓度的一次方成正比的反应称为一级反应。常见的一级反应有放射性元素的蜕变、分子重排、N2O5的分解等。
P28一级反应的微分速率方程
A→P
P29一级反应的积分速率方程
或
P30
令 ，
P31一级反应的特点
1.速率常数k的单位为时间的倒数
2.半衰期（half-life time）t1/2是一个与反应物起始浓度无关的常数，
3. lncA与t呈线性关系
(1)所有分数衰期都是与起始物浓度无关的常数
(2)
(3) 定， 定
P32复杂反应与单组分反应的转化
aA + bB→P
1.按计量比投料
2.[B]0>> [A]0
P33二级反应
反应速率方程中，浓度项的指数和等于2的反应称为二级反应。常见的二级反应有乙烯的二聚，乙酸乙酯的皂化等。
基本任务：
1.内因：反应物的结构和物理状态对化学反应速率的影响
2.外因：反应条件如温度、压力、浓度、介质以及催化剂等对化学反应速率的影响
3.解释化学反应的历程（反应机理），建立物理和数学描述模型
P4化学动力学的特点
想比较与平衡态热力学，化学动力学有如下特点：
1.平衡态热力学只讨论平衡态，不考虑时间因素；动力学则重点考虑时间因素
例如：
Cl2+ M = 2Cl + M
Cl + H2= HCl + H
H + Cl2= HCl + Cl
2Cl + M = Cl2+ M
P20质量作用定律
对于基元反应，反应速率与反应物浓度的幂乘积成正比。幂指数就是基元反应中各反应物的系数。这就是质量作用定律，它只适用于基元反应
物化第十一章动力学(一)教案
第十一章 化学动力学基础(一)教学目标：1.使学生理解一些动力学基本概念2.掌握简单级数反应以及典型复杂反应的动力学特点。
3.理解并应用阿仑尼乌斯公式。
4.能用稳态近似、平衡假设等处理方法推导一些复杂反应的速率方程教学要求:1.掌握等容反应速率的表示法及基元反应、反应级数等基本概念。
2.对于简单级数反应，要掌握其速率公式的各种特征并能由实验数据确定简单反应的反应级数。
3.对三种典型的复杂反应，要掌握其各自的特点及其比较简单的反应的速率方程。
4.明确温度、活化能对反应速率的影响，理解阿仑尼乌斯公式中各项的含义。
5.掌握链反应的特点，会用稳态近似、平衡假设等处理方法。
教学重难点：反应的级数与反应的分子数，基元反应与非基元反应以及反应的速率的描述方法等；简单级数反应的动力学特征，几种典型复杂反应的动力学特征，温度对反应速率的影响（反应的活化能的概念），链反应的动力学特征以及动动学方程的推导方法。
11.1 化学动力学的任务和目的一、化学动力学与热力学的关系热力学：研究反应进行的方向和最大限度以及外界条件对平衡的影响，即研究物质变化的可能性。
动力学：研究反应进行的速率和反应的历程（机理），即研究如何把这种可能性变为现实性。
二、化学动力学的任务和目的1． 研究各种因素，包括浓度、温度、催化剂、溶剂、光照等对化学反应速率的影响； 2． 揭示化学反应如何进行的机理，研究物质的结构与反应性能的关系，了解反应历程可帮助了解有关物质结构的知识；3． 目的是为了能控制反应的进行，使反应按人们所希望的速率进行并得到所希望的产品。
三、化学动力学的发展简史11.2 化学反应速率表示法一、反应速率（描述化学反应进展情况）P R β→α β-=α--=ξ)0(n )t (n )0(n )t (n P P R Rdt )t (dn 1dt )t (dn 1dt d P R β=α-=ξdt d V 1r ξ=定容反应 dt dc 1r B B ν= 量纲：浓度·时间-1对于任意反应 eE + fF = gG + hHdt d[B]1dt d[H]h 1dt d[G]g 1dt d[F]f 1-dt d[E]e 1-r B ν=====（1）对气相反应)RT (r 'r dt dp RT 11r dtdp 1'r =⇒⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫⋅⋅ν=⋅ν=量纲：压力·时间-1（2）对多相催化反应二、反应速率的测定c~t1、化学方法：骤冷、冲稀、加阻化剂或除去催化剂2、物理方法：利用与物质浓度有关的物理量（如旋光度、电导、折射率、电动势、V、P、光谱等）进行连续监测，获得一些原位反应的数据。
物理化学中的化学动力学研究方法
物理化学中的化学动力学研究方法化学动力学是研究化学反应速率和反应机理的科学领域。
在物理化学中，我们可以通过各种方法来研究化学反应的速率以及反应中的分子运动和相互作用。
本文将介绍几种常用的物理化学中的化学动力学研究方法。
一、光谱学光谱学是通过测量物质在不同波长或频率下吸收或发射光的行为来研究化学反应的方法。
光谱学在化学动力学中的应用非常广泛。
例如，紫外可见光谱可以用来测量反应物和产物浓度随时间的变化，进而得到反应速率。
红外光谱可以用于研究反应物和产物之间的键的形成和断裂。
核磁共振光谱可以用来研究分子间的相互作用和动力学。
二、色散技术色散技术是一种通过测量化学物质在外加场下的色散行为来研究化学反应速率和机理的方法。
常见的色散技术包括质谱、色散红外光谱和激光色散技术等。
质谱可用于确定反应物和产物的质量，进而得到反应物浓度随时间的变化。
色散红外光谱可以用来研究反应物和产物之间的键的变化。
激光色散技术可以通过测量化学物质在激光作用下的色散行为来研究化学反应的速率。
三、电化学方法电化学方法是一种通过测量电荷随时间的变化来研究化学反应的速率和机理的方法。
电化学方法包括电位法和电流法。
电位法可以用来测量反应物和产物之间的电位差，进而得到反应物浓度随时间的变化。
电流法可以用于测量反应过程中电荷随时间的变化，进而得到反应速率。
四、热学方法热学方法是通过测量化学反应过程中产生或吸收的热量来研究化学反应的速率和机理的方法。
常见的热学方法包括等温热滴定、热分析和热释放技术等。
等温热滴定可以用来测量反应生成热的量，从而得到反应速率。
热分析可以用来研究化学物质的热性质，进而推断反应过程中的能量变化。
热释放技术可以通过测量化学反应过程中释放的热量来研究反应速率。
五、模拟方法模拟方法是通过计算机模拟来研究化学反应的速率和机理的方法。
模拟方法可以用于研究反应物和产物之间的相互作用和动力学。
常见的模拟方法包括分子动力学模拟和量子化学计算等。
物理化学领域中的化学动力学
物理化学领域中的化学动力学化学动力学是研究化学反应速率、化学平衡和反应机理的学科。
它是物理化学基础的一部分，是化学、物理、数学等多学科的交叉领域。
本文将从与化学动力学有关的概念、实验方法、理论模型以及应用展开讨论。
一、概念1. 化学反应速率化学反应速率是指单位时间内反应物质量的变化率。
化学反应速率受多种因素影响，包括反应物浓度、温度、催化剂和表面积等。
2. 化学平衡化学平衡是指反应物与生成物浓度达到一定比例时，化学反应停止并形成平衡状态。
同时，平衡状态下反应物和生成物的浓度不再发生变化。
3. 反应机理反应机理是指化学反应中反应分子间的相互作用和参与反应的化学键的形成和断裂过程。
通过研究反应机理，可以掌握反应规律和优化反应条件，提高反应效率和选择性。
二、实验方法1. 颜色变化法颜色变化法是通过反应产物的颜色变化来确定反应速率的方法。
例如，当酸碱指示剂与酸、碱反应时，会产生颜色变化，反应速率可以通过颜色的深浅变化来确定。
2. 半衰期法半衰期法是通过测量半衰期来确定反应速率的方法。
半衰期是指反应物浓度减少一半所需要的时间。
半衰期越短，反应速率越快。
3. 极化法极化法是通过观察电极的电势变化来确定反应速率的方法。
例如，当氢气在铂电极上发生反应时，电极电势会发生变化，反应速率可以通过电势的变化来确定。
三、理论模型1. 基础方程化学动力学中的基础方程是阿伦尼乌斯方程，它描述了化学反应速率与反应物浓度的关系：r = k [A]^m [B]^n其中，r为反应速率，k为速率常数，[A]和[B]分别为反应物A 和B的浓度，m和n为反应物的反应级数。
2. 反应级数反应级数是指反应物在反应中所参与的总量，也称为反应的阶。
反应级数可以通过实验方法或理论计算得出。
3. 动力学模型动力学模型是指针对特定反应体系所建立的用于描述反应机理的数学模型。
例如，荧光共振能量转移（FRET）模型被应用于描述分子间的非辐射能量转移过程。
四、应用展示1. 生命科学化学动力学在生命科学中有广泛应用。
物理化学反应动力学的研究
物理化学反应动力学的研究反应动力学是物理化学中重要的一个分支领域，它主要研究反应的速率和机理。
随着科学技术的不断进步和人们对物质变化规律认识的不断深入，反应动力学也在不停地发展和完善。
反应速率是指单位时间内反应物的消耗量或生成量，是描述反应快慢的重要参数。
当反应物浓度增大时，反应速率也会相应地增大。
反应速率还受到反应物浓度、反应物之间的相对位置、温度、催化剂等因素的影响，这些影响因素构成了反应动力学的研究内容。
一般而言，反应动力学可分为初速度法和积分法两种方法。
初速度法是测量反应初时刻反应速率的方法，常用于研究用机械力、光、电、热等刺激引起的反应动力学等。
而积分法是通过测量反应物消耗量或生成物数量与反应时间之间的关系来得到反应速率的方法，常用于研究化学反应动力学等。
化学反应速率的理论模型是很多的，其中比较常见的是简化模型和复杂模型。
简化模型中假设反应物与反应物之间的相互作用不重要，反应物直接转化为产物。
而复杂模型则更注重反应物之间的相互作用，通常需要进行更加复杂的理论和实验研究，但由此得到的结论更加准确和可靠。
化学反应的速率是难以直接测量的，因此在实验中常采用化学反应热的变化来判断反应速率的变化。
利用热量变化可以得到反应过程中生成的分子或离子的热力学参数，进而研究反应速率的变化及其影响因素。
除此之外，还有一些新兴的反应动力学研究方向，如反应动力学与分子动力学的耦合模型研究、化学反应动力学的机械透镜研究、化学反应动力学的量子化学研究等。
总之，反应动力学作为物理化学中的重要分支领域，其研究对于深入理解物质变化规律具有重要的意义。
未来，随着理论和实验技术的不断进步，反应动力学的研究也必将拓展出更为广阔的领域，为人类的科学探索和发展提供更加坚实的基础。
物理化学动力学心得体会
物理化学动力学心得体会物理化学动力学是研究化学反应速率和反应机理的一个重要分支，通过对反应物质在不同条件下的运动和相互作用进行定量研究，可以揭示反应的本质和规律，对于加速反应，优化反应条件，提高反应效率具有重要意义。
在学习和研究物理化学动力学的过程中，我深切体会到以下几点。
首先，物理化学动力学是一门注重实验手段和理论模型的学科。
在实验研究中，熟练掌握化学动力学实验技术并能准确测定反应速率是至关重要的。
在进行反应速率测定实验时，我们需要仔细选择适当的试剂浓度、温度、压力等条件，并合理设计实验方案和数据处理方法，以获得可靠的实验结果。
同时，我们还需要根据实验结果建立相应的动力学模型，通过分析模型参数和运动机制，揭示反应的动力学规律。
在这个过程中，我学会了运用物理化学原理和数学工具进行实际问题的解决，提高了科学研究的能力和素养。
其次，物理化学动力学研究涉及到多个学科的知识和理论体系。
物理化学动力学研究的对象是分子和原子水平的运动和相互作用，因此，我们需要具备扎实的物理和化学基础知识，并熟悉化学动力学理论和量化计算方法，了解量子力学、动力学和统计力学等相关理论，以便应用于实际研究。
在学习过程中，我逐渐认识到物理化学动力学是多个学科交叉融合的产物，需要不断学习和掌握新知识，拓宽自己的学科视野，从而更好地理解和应用物理化学动力学。
再次，在物理化学动力学的学习和研究中，实践是不可或缺的。
物理化学动力学的实验和计算研究需要大量的时间和经验积累，需要我们在实践中不断摸索和改进。
只有通过亲自动手操作、亲自分析和总结，才能真正理解和掌握物理化学动力学的知识和方法。
在实验和计算中，我常常遇到问题和困惑，但是通过自己的努力和与老师、同学的交流研讨，我能够逐渐解决这些问题，提高研究水平和能力。
最后，物理化学动力学的学习和研究需要坚持不懈的精神。
物理化学动力学是一门综合性较强的学科，需要我们具备扎实的理论基础、较强的实验技能和分析能力。
物化习题动力学证明题
1.气相反应H 2+Cl 2→2HCl 的机理为12Cl M 2Cl Mk +−−→⋅+ 22Cl H HCl H k ⋅+−−→+⋅32H Cl HCl Cl k ⋅+−−→+⋅422Cl M Cl Mk ⋅+−−→+ 试证：221/21/2HCl12H Cl4d 2d c k k c c t k ⎛⎫= ⎪⎝⎭。
证：由题给机理可得HCl 的生成速率为22HCl2Cl H 3H Cl d d c k c c k c c t ⋅⋅=+ ① （2分）因Cl ⋅与H ⋅自由基是活泼中间物，故对它们进行稳态近似法处理。
2222Cl 1Cl M 2Cl H 3H Cl 4Cl M d 0d c k c c k c c k c c k c c t ⋅⋅⋅⋅=-+-= ② （4分）22H 2Cl H 3H Cl d 0d c k c c k c c t ⋅⋅⋅=-= ③ （6分）由③式得 222Cl H 3H Cl k c c k c c ⋅⋅= ④将④式代入②式，得21/21/21Cl Cl4k c c k ⋅⎛⎫= ⎪⎝⎭⑤ （8分）将④式、⑤式都代入①式，得 221/21/2HCl12H Cl4d 2d c k k c c t k ⎛⎫= ⎪⎝⎭（10分）2.反应 C 2H 6+ H 2−→− 2CH 4的反应机理如下： C 2H 6 −→−2CH 3· ； CH 3·+ H 2 k 1−→− CH 4 + H · ； H ·+ C 2H 6 k -−→−1CH 4 ＋CH 3· 。
设第一个反应达到平衡，平衡常数为K ；设H ·处于稳定态，试推导CH 4生成速率的动力学方程式。
解：2326[(CH )](C H )c c =K ， c (CH 3·) = [K c (C 2H 6)]1/2 （3分）d (H )d c t = k 1c (CH 3·)c (H 2)－k 2 c (H ·)c (C 2H 6) = 0 （5分）d (CH )d 4c t = k 1c (CH 3·)c (H 2)＋k 2 c (H ·)c (C 2H 6) = 2k 1c (CH 3·)c (H 2)= 2k 1K 1/2[c (C 2H 6)]1/2 c (H 2) = k [c (C 2H 6)]1/2c (H 2) （8分）3.过氧化氢在含有碘离子的中性溶液中分解的反应式为：2H 2O 2I-−−→2H 2O + O 2 ； 其反应机理如下： H 2O 2 + I -1k −−→H 2O + IO - ；IO -+H 2O 22k −−→H 2O +O 2 + I - 。
物理化学反应动力学研究
物理化学反应动力学研究如何研究反应动力学物理化学反应动力学研究是物理化学中最为重要的分支之一，其研究的目的是揭示反应过程中各种反应物和产物之间的相互作用，并且研究反应速率随着各种外界因素的变化情况。
通过这些研究，人们可以更好地理解化学反应的本质，并且为实际生产和化学工程设计提供了重要的参考思路。
下面，我们将从反应动力学的相关理论、实验研究和应用三个方面来进行介绍和分析。
一、相关理论反应动力学研究中最重要的理论工具是速率方程式，它是根据反应物浓度、反应体系温度等影响因素建立的。
其中最为著名的莫过于阿伦尼乌斯方程：V=k[A]^n[B]^m，其中V为反应速度，k 为速率常数，n和m为反应物的摩尔系数。
在此基础上，人们通过不断的实验验证和理论分析，建立了许多其他的速率方程式，例如：一级反应、二级反应、伪一级反应等等。
这些速率方程式在实际的反应动力学研究中具有广泛的应用。
反应动力学研究还需要探讨反应机理和反应过渡态等概念。
反应机理是指反应中发生过程顺序和细节的描述，而反应过渡态则是反应物转化为产物所必须通过的高能量状态。
这些概念都是解决反应动力学问题的基础和关键。
二、实验研究反应动力学的研究重要依赖于实验，实验结果可以反映反应速率与各种因素的关系，进而提出合理的速率方程式和说明反应机理。
以下介绍几种常用的实验方法：1. 改变反应物浓度可以通过改变反应物的浓度来研究反应机理。
一般来讲，反应物浓度越高，反应速率越快。
通过实验可以确定出速率方程式中各反应物的摩尔系数m和n的值。
2. 改变温度改变反应体系的温度，可以探究反应对温度的敏感程度，以进一步理解反应动力学机理。
实验结果表明，一般来说，在一定温度范围内，反应速率随着温度升高而加快，可以利用阿伦尼乌斯方程式来解释这个实验事实。
3. 改变反应物的物态实验中还可以通过改变反应物的物态，比如气体到固体或液体到气体，来探讨反应动力学过程中反应物与反应物之间相互作用的特点和过程。
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一、T对r影响的经验规律
1. 实验事实
一般情况下，T对化学反应或多或少都有影响， 对大多数反应来说,温度升高,反应速率加快.前 人在实验基础上总结出五种典型的r-T关系曲 线，能过这些曲线可大致地了解T对r的影响 程度，绝大多数反应为I型，在此讨论的反应 均为I型。
反应速率与温度关系的各种类型
很多反应 r kCACB ... T对r影响体现在对k的影响 (1).由实验总结经验公式
Arrhenius在1889总结了大量的实验事实，提出 了活化能的概念，并揭示了反应速率系数与温 度的依赖关系，即著名的Arrhenius公式。
(1).由实验总结经验公式:四种形式
微分式
定积 分式
不定积 分式
(2) 经验常数A，Ea
(1).由实验得出，lnk-1/T作图为直线，斜率为-Ea/R, 对于
Ea 指定反应Ea是与T、C无关的常数，不同反应Ea不同。
(2).阿累尼乌斯称Ea为“活化能”
阿累尼乌斯活化能
活化能解释：阿累尼乌斯根据速率系数和温度的关系式认 为，在化学反应中并不是所有的分子都能参加反应，只有 那些能量比平均能量大过一定数值的分子才能起反应，这 种分子叫活化分子，活化分子所具有平均能量和所有分子 平均能量的差值叫活化能。
r dCH2 dt
kCH2 CI2
已知该反应历程为:
k Ae Ea / RT
① I2 M kk11 2I M ② H2 2I k2 2HI (慢)
k1
A e E1 / RT 1
k1
A e E1 / RT 1
k2
A e E2 / RT 2
反应速率取决于第②步,即
r dCH2 dt
k=Ae-B/T=Ae-Ea/RT
(2) 经验常数A，Ea
(1). 指前因子，不同反应指前因子不同 (2). 对于指定反应A与C，T无关 (3). 一般反应A较大，双分子反应A在1012mol-1dm3s-1左右 (4). 物理意义：是一个与分子间碰撞频率有关的物理量， A 也叫频率因子(单位时间单位体积内分子的碰撞次数叫碰撞 频率) (5). 与k具有相同的量纲 (6). 对于简单反应可从理论上计算出A值 (7). 对于复杂反应(含简单反应)可从实验测定出A值，以 lnk对1/T作图，截距为lnA
指数函 数式
d ln k dT
Ea RT 2
ln k2 Ea ( 1 1 ) k1 R T1 T2
已知T1下的k1,可求T2 下的k2,或k2下的T2.也 或求Ea
ln k Ea B' RT
ln k B B' B ln A
T
T
lnk-1/T作图为直线， 斜率与活化能有关,截 距为积分常数
活化分子
基元反应：A＋BC 反应物的能量并非完全一致，符合Boltzmann分布 反应组能量不够高，碰撞后分开 当能量足够高时(A+B)*能发生化学反应而生成产物C (A+B)*:活化分子 当T升高， (A+B)*的数目增加很快？
Tolmnm曾证明:
Ea
E*
E
r
E*—能发生反应的分子的平均能量. Er—反应物分子的平均能量.
与一般反应物平均能量差值。
*
Ea E E
应用范围：基元反应
设有反应 A → P 正、逆反应的活化能可用图表示:
即要使反应发生, 反应物分子必须获得 Ea 的 能量, 变成激发态A*, 才能越过一个能峰变成产 物 P.
对非基元反应活化能就没有明确的意义了.
如反应： H2 I2 k 2HI 实验测定该反应的速率为:
二. 活化能Ea对反应速率的影响
1. 活化能—Ea
阿氏公式的提出, 大大促进了反应速度理论, 为解释这个公式, 阿氏首先提出了活化能的概念.
活化能 Ea出现在指数上, 其大小对反应速率 影响很大. Ea愈大, r 愈小; Ea愈小, R愈大. 因而需 了解Ea的意义. 但应指出, 关于活化能的意义到目 前为止还没有统一的看法. 但随着反应速度理论 的发展, 这一概念也逐步深化。
对一个分子而言:
m
E* Er L
* r
即m 就是一个具有平均能量的分子转变为一 个具有平均能量的活化分子所获得的能量.
下面我们从反应进程上可进一步证明Ea的意 义:
(1) 简单反应： A＋B C
(A+B): 一般反应物分子组的平均能量 (C)：产物C的平均能量 “活化能Ea”：活化反应物分子组的平均能量
使寻常分子(具有平均能量的分子) 变为活化 分子(能量超出某一定值的分子)所需要的最小能 量—称为活化能.
也就是说, 要使反应发生的首要条件, 反应物 分子必须碰撞, 当然碰撞频率是极高的, 但并不是 每次碰撞都是有效的, 只有少数能量较高的分子 碰撞才会导致化学反应的发生. 因此, Ea表征了反 应分子发生有效碰撞的能量要求.
同形方程集 ●克─克方程
d ln p dT
H RT 2
●稀溶液凝固点Ｔ和 浓度ＸＡ的关系
d ln X A dT
fus
H
* m,
A
RT 2
●标准平衡常数Ｋ 和Ｔ的
d ln K
rH
m
关系（范特霍夫方程） dT
RT 2
d ln KC dT
rUm RT2
●阿仑尼乌斯方程
d ln k dT
Ea RT 2
k2CH2CI2
由①式知反应达平衡时:
k1 CI2 k1 CI2
即
CI2
k1 k1
CI2
∴
dCH2 dt
k2
k1 k1
CH2
CI2
kCH2 CI2
即
k
k2
k1 k1
Ae E2 / RT
A1e E1 / RT
化学变化的微观过程 通常情况下，单位体积分子碰撞次数达109次/秒。 反应物分子的碰撞有有效和无效之分。
●活化分子：经过碰撞能 引起反应的分子称为活 化分子。
●活化能：一般反应物分 子变成活化分子需要的 能量称活化能。
●活化方式: 热活化， 光活化，电活化。
关于活化能对基元反应可赋予较明确的物理 意义, 即
r
I
r
II
常见类型
爆炸反应
r
III
化反应
T
碳氢化
T
NO氧化
T
2. 范特霍夫经验规律 (van’t Hoff)
规则
kt10 2 4 倍
kt
温度升高10℃反应速率约增加2~4倍, 即
这一规则为一近似规则, 若手册数据不全, 可 近似估计反应速率.
3. I型经验关系：阿累尼乌斯(Arrhenius)公式