《化学动力学》PPT课件

B dt
υB
Y
dt
υY
Z
dt
υZ
A、B的消耗速率
Y、Z的生成速率
§11.1 化学反应的速率及速率方程
υ 1 dcA 1 dcB 1 dcY 1 dcZ
A dt B dt
Y dt Z dt
υ υA υB υY υZ
A B Y Z
恒容气相反应，可以用分压表示反应速率：
§11.2 速率方程的积分形式
化学反应
0 BB
B
υA
dcA dt
kA
c nA A
c nB B
速率方程的微分形式；积分该方程可得到速率方程的积分
形式。
半衰期：反应物反应掉一半 (cA cA,0 / 2)所需要的时间，
以t1/2表示。 反应物A的转化率：
xA
def
cA,0 cA,0
cA
§11.2 速率方程的积分形式
基元反应3的. 质速率量与作各反用应定物浓律度的幂乘积成正比，各
浓度的方次为反应方程中相应组分的化学计量系数。比例 系数为速率常数。
§11.1 化学反应的速率及速率方程
基元反应 A 产物 A + B 产物 2 A 产物
反应速率与反应物浓度关系
-dcA / dt kcA -dcA / dt kcAcB
-dcA / dt kcA2
aA + bB + 产物
基元反应速率方程
§11.1 化学反应的速率及速率方程
4. (宏观)反应速率方程的一般形式
化学反应： aA + bB yY + zZ
υA
kcAnA
c nB B
反应级数
nA, nB 反应分级数 n= nA+nB 总级数 一般反应 nA≠a, nB≠b 由实验测定或由机理导出 可以是整数、分数
B
非依时化学反应，转化速率定义为反应进度 随时间的增
长率
反应速率
§11.1 化学反应的速率及速率方程
恒容反应（密闭容器中的反应或液相反应）
υ 1 dcB
B dt
对于反应 AA BB - YY ZZ
υ 1 ( dcA ) 1 ( dcB ) 1 dcY 1 dcZ
A dt
υA
例如: H2 + I2 =2HI 反应机理:
(1) I2 M0 I• I• M0 (2) H2 I• I• HI HI (3) I• I• M0 I2 M0
三个基元反应
§11.1 化学反应的速率及速率方程
反应分子数：基元反应中反应物的分子数之和基元反应分 为单分子、双分子和三分子反应。
υp
1
A
dpA dt
1
B
dpB dt
1
Y
dpY dt
1
Z
dpZ dt
υp,A υp,B υp,Y υp,Z
- A - B Y Z
§11.1 化学反应的速率及速率方程
2. 基元反应与反应分子数
基元反应：宏观的反应过程一般在微观上包含有多个反应 步骤，称微观上的每一步反应为一个基元反应。
§11.1 化学反应的速率及速率方程
速率常数 k
物理意义：当反应物 A、B 的物质的量浓度 cＡ、cＢ均为单 位物质的量浓度时的反应速率。
单位： ［k］＝ [浓度]1-n [时间]-1
一级反应： [时间]-1 二级反应： [浓度]-1[时间]-1
k 与反应物的物质的量浓度无关，当催化剂等其它条件确 定时，它只是温度的函数。
kt
§11.2 速率方程的积分形式
一级反应动力学特征：
(1) k 的单位: 时间-1，如 h-1, min-1, s-1 ；
(2) 一级反应的 t1/2与反应物 cA,0 无关；
ln cA
t1/ 2
ln 2 k
0.693 k
(3) lncA～t 图为一直线，由直线的
t
斜率可求k。
ln cA kt ln cA,0 一级反应的直线关系
1 t1/ 2 kcA,0
③ 1/cA～t 为直线关系， 由直线的斜率可求k。
1பைடு நூலகம்cA
11 kt
cA cA,0
t
§11.2 速率方程的积分形式
(2) 有两种反应物的情况 aA+bB 产物
若实验确定其微分速率方程为
各级反应的动力学特征可作为确定反应级数的依据
§11.2 速率方程的积分形式
2.一级反应（n = 1）
速率方程：
υA
dcA dt
kcA
积分：
CA dcA
t
kdt
c CA,0
A
0
ln cA,0 kt cA
ln cA kt ln cA,0
积分结果： cA cA,0e-kt
ln
1
1 xA
热力学 — 研究物质变化过程 的能量效应及过程的方向与 限度，即有关平衡的规律
解决 物质变化过 程的可能性
动力学 — 研究完成过程所需 要的时间以及实现这一过程的 具体步骤，即有关速率的规律
解决 如何把可能性 变为现实性
§11.1 化学反应的速率及速率方程
1. 反应速率的定义
化学反应化学计量式 0＝ BB
1. 零级反应（n = 0）
速率方程:
υA
dcA dt
kcA0
k
积分:
dc CA
CA，0
A
k
t
dt
0
cA,0 cA kt
动力学特征: (1) k 的单位是：浓度时间-1；
(2) cA与 t 成线性关系； (3) t1/2 = cA,0 /2k，半衰期正比于反应物的初浓度，即t1/2∝cA,0 。
§11.1 化学反应的速率及速率方程
5. 用气体的分压表示的速率方程
反应中有气体组分时，当T、V 一定时, 由：
dcA dt
kc,AcAn
pA cA RT
dpA dcA RT
dt
dt
kc RT
pA RT
n
kc
pAn ( RT )n1
dpA dt
k p pAn
其中: kp kc RT 1n
第十一章 化学动力学
第十一章 化学动力学
化学动力学研究一定条件下化学变化的速率和机理问题。
主要内容：
(i) 研究各种因素，包括浓度、温度、催化剂、溶剂、光照 等对反应速率影响的规律；
(ii) 研究一个化学反应过程经历哪些具体步骤，即所谓反应 机理(或反应历程)。
第十一章 化学动力学
动力学与热力学的关系
§11.2 速率方程的积分形式
3. 二级反应
(1) 只有一种反应物：a A
P
dcA
dt
kcA2
积分：
cA dcA
c cA，0
2 A
k
t
dt
0
11 积分结果： kt
cA cA,0
用转化率表示：
xA cA,（0 1
xA）
kt
§11.2 速率方程的积分形式
该类型二级反应的特征
① k 的单位是 浓度-1时间-1； ② 反应的t1/2与cA,0 成反比