第三章-化学动力学基础PPT课件

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第三章 化学动力学基础
§3.1 化学反应速率的概念
例：
N2 + 3H2 → 2NH3
起始浓度/（mol·L-1） 1
3
0
2秒后浓度/（mol·L-1）0.8 2.4 0.4
同一反应，可用不同物质的浓度的变
化表示反应速率，其值可能不同。
rN 2-(0 2-1 .8 )0m .1L o -1s l-1
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例：N2O5的分解反应: 2N2O5(g)→4NO2(g)+O2(g)
在340 K测得实验数据为
t /min
012345
c(N2O5)/(mol·L-1) 1.00 0.70 0.50 0.35 0.25 0.17 求反应在2分钟内的平均速率及1分钟时的瞬时速
率。
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第三章 化学动力学基础
§3.2 浓度对反应速率的影响
其中，cA，cB：反应物的浓度，单位：mol·L-1 k：速率常数(Rate Constant)，不同反应有 不同的 k 值
α，β： 反应对A，B的级数
n = α+β：各反应物浓度的指数之和叫反应级数
通常，反应级数不等于化学反应方程式中该物质 的化学式的系数。
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时间t
4.2
N2O5分-解的c-t曲线 t /min
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第三章 化学动力学基础
§3.1 化学反应速率的概念
（2）求1分钟时的瞬时反应速率
在c-t 线上任一点作切线，其斜率的负值 就是N2O5该时刻的瞬时速率
斜 率 0 .9 2 0 0 .2(m 2L o -1m l -1 )in 4 .2 0
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§3.1 化学反应速率的概念
3.1.1 平均速率和瞬时速率 3.1.2 定容反应速率
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第三章 化学动力学基础
§3.1 化学反应速率的概念
3.1.1 平均速率和瞬时速率 1. 平均速率
（1） 定义
单位时间内，某反应物或生成物浓度的 变化。
如果化学反应的速率是在一定时间间隔
种物理因素对工业生产过程中的反应的 影响，属于化学工艺学。
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热力学不涉入时间，当然不涉及反应速率，也 不涉及反应机理。
速率和机理是化学动力学研究的核心问题。 反应速率因不同的反应而异:
火药爆炸——瞬间 中和反应——几秒 高温固相合成无机材料、有机合成、高分子
合成——小时 橡胶老化——年 石油，煤的形成——几百万年
3.2.1 化学反应速率方程
3.2.2 由实验确定反应速率方程 的简单方法—初始速率法
3.2.3 浓度与时间的定量关系
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第三章 化学动力学基础
§3.2 浓度对反应速率的影响
3.2.1 化学反应速率方程
r kcA cB
上式称为化学反应的速率方程式，也称化 学反应的速率定律 。（挪威古德葆和魏格）
定义：时间间隔Δt 趋于无限小时的平
均速率的极限值。
1c(B)
rlim rlim
Δt0
ν Δt0 B
t
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第三章 化学动力学基础
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
§3.1 化学反应速率的概念
对表示式
或
aA +bB → cC + dD
r 1 dcB νB dt
r 1d c A 1d c B1d c C1d c D ad t bd t cd t dd t
内求得的，叫平均速率，用 r 表示。
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第三章 化学动力学基础
（2） 表示式
§3.1 化学反应速率的概念
对化学反应：
0 νBB
r Δc(A)
B
Δc(B)
r
A
Δt
B
Δt
r Δc(C) C t
r Δc(D)
D
Δt
浓度的单位：mol·L-1
时间的单位：s（h、min）
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第三章 化学动力学基础
3.1.2 定容反应速率
§3.1 化学反应速率的概念
化学反应在定容条件下进行时，温度不
变，系统的体积不随时间变化，物质B的物
质的量浓度cB，则定义：
rdefd 1 dcB Vdt B dt
ΔnB νB
r 被称为定容条件下的反应速率
r 1d c A 1d c B1d c C1d c D ad t bd t cd t dd t
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化学动力学（chemical kinetics)
1.化学动力学——研究化学反应的快慢（即速率）
和微观历程（或称机理）
2.
表观动力学：主要有反应级数、速率常数、活化能等
主要研 究领域
分子反应动力学：研究有关反应速率的理论
催化动力学：讨论催化剂和催化反应
宏观动力学：讨论除温度、浓度、催化剂以外的各
第三章 化学动力学基础
§3.1 化学反应速率的意义
§3.2 浓度对反应速率的影响
§3.3 温度对反应速率的影响
§3.4 反应速率理论和反应机理简介
§3.5 催化剂与催化作用
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热力学： 过程的能量交换( ΔH ) 过程的方向( ΔG ) 过程的限度( K) ---可能性
动力学： 反应速率（快慢） 反应机理 (怎样进行）---现实性
rH 2-(2 2 -3 .4 )0m .3L o -1s l-1
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rN3H (0 2 -0 .- 4 )0m .2L o -1s l-1
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第三章 化学动力学基础
§3.1 化学反应速率的概念
（3） 注意
为使反应速率为正值，若以反应物表示
反应速率，则浓度变化率前要加负号 ；
2. 瞬时速率
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第三章 化学动力学基础
§3.1 化学反应速率的概念
解： （1）求平均反应速率
2N2O5(g)→4NO2(g)+O2(g)
r 1Δc(N2O5) ν Δt
(0.51.0)00.1m 2 o L 1lm i1n 2(20)
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作图法求瞬时反应速率
浓度(N2O5)
0.92
0
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第三章 化学动力学基础
§3.1 化学反应速率的概念
对定容条件下的气相反应，反应速率 可以用反应系统中组分气体的分压对时间 的变化率来定义。则
r 1 dpB
B dt
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§3.2 浓度对反应速率的影响
——速率方程
(Effect of Concentration on Reaction Rate)
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第三章 化学动力学基础
§3.2 浓度对反应速率的影响