第八章化学反应速率的表示方法资料重点
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速率的关系
一.化学反应速率方程式
化学反应方程主要有： 计量方程: 只表示反应前后的物料平衡关系。例如:
2O33O2
机理方程: 表示实际反应过程(反应历程)的方程。 例如上述反应经历了两个步骤:
(1) O3
O2+O
(2) O+O3
2O2
在恒定温度下，化学反应速率与系统中几个或所有各 个组分的浓度密切相关，这种依赖关系必须由实验确定， 其是确定反应机理的主要依据，也可以作为药物合成反 应器设计的重要依据。
第八章 化学反应速率
基本教学要求
❖ 1 掌握元反应、总包反应、反应级数、反应分子 数等基本概念。
❖ 2 掌握简单级数反应的微分和积分速率方程及确 定反应级数的方法。
❖ 3 掌握温度对反应速率的影响及预测药物贮存期 的基本方法。
❖ 4了解碰撞理论和过渡态理论的要点。 ❖ 5熟悉催化作用的基本概念,了解酶催化的基本原
注意：对于总包反应, 只有分解为若干个元反应后, 才能逐个运 用质量作用定律。
对某元反应A+2D G, 由质量作用定律可得:
r kcAcD2
k: 反应速率常数
对总包反应, 例如:
H2+I2 2HI
可分解为两步元反应:
(1) I2+M(高能)
k1 k2
2I+M(低能)
快
(2) H2+2I k3 2HI
研究化学反应速率有着十分重要的实际意 义。若药物合成反应的速率很慢，就会影响 生产效率，甚至失去实际生产价值；相反， 如果药物分解迅速，很快失效，那么就没有 了使用价值。所以，研究反应速率对药品生 产和使用都是不可或缺的。
化学动力学是从动态的角度去研究化学 反应全过程的学科，回答的是化学反应的现 实性问题，其最终目的是为了控制化学反应 过程。
1. 元反应与复杂反应
元反应(elementary reaction)：由反应物微粒(分子、原子、离 子或自由基等)一步直接生成产物的反应。
总包反应(overall reaction)：由多个元反应组成的反应，又称
为复杂反应(complex reaction)。
例如H2和I2的气相反应:
H2+I2
理。
第八章 化学反应速率
化学动力学(chemical kinetics)是研究化学反应的速率和机 理的科学, 是物理化学的一个重要组成部分。
化学反应的 两个基本问题
在指定条件下 反应进行的方向和限度
——化学热力学
反应进行的速率 和具体步骤(即反应机理)
——化学动力学
化学热力学方法只能解决反应的可能性问题, 解决化学反 应的现实性问题, 则是化学动力学的任务。
反应速率可写作:
rA
dcA dt
rD
dcD dt
它们之间有如下的关系: rA rD rG rH r ad gh
rG
dcG dt
rH
dcH dt
反应速率也可用单位时间、单位体积内反应进度的变化
d /(Vdt)来表示。对于上述反应, 反应进度的变化与各反应组
分物质的量的变化关系如下:
d dnA dnD dnG dnH
例如在298K时：
H2 (g) +O2 (g) = H2O (l) ΔGΘm=237.2kJ·mol1
根据热力学的计算，这一反应发生的趋势很大，但却 不能表明反应以怎样的速率进行。
实际上，在一般温度下，此反应几乎不会发生，如果 把温度升高到700K，它便以爆炸的方式快速进行。
因此要解决在一定条件下的反应速率快慢问题，必需 进行化学动力学研究。
a
d
gh
wk.baidu.com
则r可表达为:
r d rA rD rG rH
Vdt a d g h
二. 反应速率的测定
测定反应速率要求在不同时刻测出反应物或产物之一的浓度。
➢ 化学法：用化学分析方法来测定反应进行到不同时刻的反 应物或产 物的浓度。不同时刻取出一定量反应物，设法 用骤冷、冲稀、加阻化剂、除去催化剂等方法使反应立即 停止，然后进行化学分析。
慢
反应(1)中正反应速率为: 逆反应速率为:
r1 = k1cI2cM r2 = k2cI2cM
反应(2)的速率为: r3 = k3cI2cH2 实验表明, 反应(1)的速率快, 能迅速达到平衡，则:
k1cI2cM = k2cI2cM
整理得:
cI2
k1 k2
cI2
反应(2)的速率慢, 总反应速率主要取决于反应(2)的速率
r总
r3
k3cI2cH2
k1k3 k2
c c I2 H2
k总cI2 cH2
k1、k2、k3: 各元反应的速率常数; k 总:为总包反应的速率常数。
4.反应速率方程
微分速率方程：恒温下以微分形式表达的反应速率r与各反应 组分浓度的函数关系式, 又称为反应的速率方程(rate equation):
优点：能直接得到浓度的绝对值 不足：操作复杂，分析速度慢
➢ 物理法：测定体系的某一与反应物或产物浓度呈单值函数 的物理量随时间的变化。通常可利用的物理量有压力、体 积、折射率、旋光度、吸光度、电导、电动势、粘度、导 热率等。
优点：连续、快速、方便 不足：干扰因素多，易扩散误差
第二节 浓度与化学化学反应
r = f(c)
速率方程也可用积分形式表达为反应组分浓度与时间的 函数关系式,称为反应的积分速率方程或动力学方程(kinetic equation):
c = f(t)
5. 反应级数和速率常数
速率方程中, 各反应物浓度幂中的指数, 称为该反应物的 级数; 所有反应物的级数之和, 称为该反应的总级数或反应级 数(order of reaction)。
第一节 化学反应速率的
表示方法
一. 化学反应速率的表示方法
在单相反应(均相反应, homogeneous reaction)中, 反应速率
一般以在单位时间、单位体积中反应物的量的减少或产物的量
的增加来表示。
图中曲线上各
点的切线斜率的
绝对值, 即为反
应速率r
对于恒容反应: aA+ dD gG +hH
2HI
这是一个总包反应, 由以下元反应组成:
(1) I2+M(高能)
2I+M(低能)
(2) H2+2I
2HI
2. 反应分子数
参加元反应的分子数目称为反应分子数。此处的分子 应理解为分子、离子、自由原子或自由基的总称。已知的 反应分子数只有1、2和3。
3. 质量作用定律
质量作用定律：在恒温下, 元反应的速率正比于各反应物浓 度 幂的乘积, 各浓度幂中的指数等于元反应方程中各相应反应物 的系数。
一.化学反应速率方程式
化学反应方程主要有： 计量方程: 只表示反应前后的物料平衡关系。例如:
2O33O2
机理方程: 表示实际反应过程(反应历程)的方程。 例如上述反应经历了两个步骤:
(1) O3
O2+O
(2) O+O3
2O2
在恒定温度下，化学反应速率与系统中几个或所有各 个组分的浓度密切相关，这种依赖关系必须由实验确定， 其是确定反应机理的主要依据，也可以作为药物合成反 应器设计的重要依据。
第八章 化学反应速率
基本教学要求
❖ 1 掌握元反应、总包反应、反应级数、反应分子 数等基本概念。
❖ 2 掌握简单级数反应的微分和积分速率方程及确 定反应级数的方法。
❖ 3 掌握温度对反应速率的影响及预测药物贮存期 的基本方法。
❖ 4了解碰撞理论和过渡态理论的要点。 ❖ 5熟悉催化作用的基本概念,了解酶催化的基本原
注意：对于总包反应, 只有分解为若干个元反应后, 才能逐个运 用质量作用定律。
对某元反应A+2D G, 由质量作用定律可得:
r kcAcD2
k: 反应速率常数
对总包反应, 例如:
H2+I2 2HI
可分解为两步元反应:
(1) I2+M(高能)
k1 k2
2I+M(低能)
快
(2) H2+2I k3 2HI
研究化学反应速率有着十分重要的实际意 义。若药物合成反应的速率很慢，就会影响 生产效率，甚至失去实际生产价值；相反， 如果药物分解迅速，很快失效，那么就没有 了使用价值。所以，研究反应速率对药品生 产和使用都是不可或缺的。
化学动力学是从动态的角度去研究化学 反应全过程的学科，回答的是化学反应的现 实性问题，其最终目的是为了控制化学反应 过程。
1. 元反应与复杂反应
元反应(elementary reaction)：由反应物微粒(分子、原子、离 子或自由基等)一步直接生成产物的反应。
总包反应(overall reaction)：由多个元反应组成的反应，又称
为复杂反应(complex reaction)。
例如H2和I2的气相反应:
H2+I2
理。
第八章 化学反应速率
化学动力学(chemical kinetics)是研究化学反应的速率和机 理的科学, 是物理化学的一个重要组成部分。
化学反应的 两个基本问题
在指定条件下 反应进行的方向和限度
——化学热力学
反应进行的速率 和具体步骤(即反应机理)
——化学动力学
化学热力学方法只能解决反应的可能性问题, 解决化学反 应的现实性问题, 则是化学动力学的任务。
反应速率可写作:
rA
dcA dt
rD
dcD dt
它们之间有如下的关系: rA rD rG rH r ad gh
rG
dcG dt
rH
dcH dt
反应速率也可用单位时间、单位体积内反应进度的变化
d /(Vdt)来表示。对于上述反应, 反应进度的变化与各反应组
分物质的量的变化关系如下:
d dnA dnD dnG dnH
例如在298K时：
H2 (g) +O2 (g) = H2O (l) ΔGΘm=237.2kJ·mol1
根据热力学的计算，这一反应发生的趋势很大，但却 不能表明反应以怎样的速率进行。
实际上，在一般温度下，此反应几乎不会发生，如果 把温度升高到700K，它便以爆炸的方式快速进行。
因此要解决在一定条件下的反应速率快慢问题，必需 进行化学动力学研究。
a
d
gh
wk.baidu.com
则r可表达为:
r d rA rD rG rH
Vdt a d g h
二. 反应速率的测定
测定反应速率要求在不同时刻测出反应物或产物之一的浓度。
➢ 化学法：用化学分析方法来测定反应进行到不同时刻的反 应物或产 物的浓度。不同时刻取出一定量反应物，设法 用骤冷、冲稀、加阻化剂、除去催化剂等方法使反应立即 停止，然后进行化学分析。
慢
反应(1)中正反应速率为: 逆反应速率为:
r1 = k1cI2cM r2 = k2cI2cM
反应(2)的速率为: r3 = k3cI2cH2 实验表明, 反应(1)的速率快, 能迅速达到平衡，则:
k1cI2cM = k2cI2cM
整理得:
cI2
k1 k2
cI2
反应(2)的速率慢, 总反应速率主要取决于反应(2)的速率
r总
r3
k3cI2cH2
k1k3 k2
c c I2 H2
k总cI2 cH2
k1、k2、k3: 各元反应的速率常数; k 总:为总包反应的速率常数。
4.反应速率方程
微分速率方程：恒温下以微分形式表达的反应速率r与各反应 组分浓度的函数关系式, 又称为反应的速率方程(rate equation):
优点：能直接得到浓度的绝对值 不足：操作复杂，分析速度慢
➢ 物理法：测定体系的某一与反应物或产物浓度呈单值函数 的物理量随时间的变化。通常可利用的物理量有压力、体 积、折射率、旋光度、吸光度、电导、电动势、粘度、导 热率等。
优点：连续、快速、方便 不足：干扰因素多，易扩散误差
第二节 浓度与化学化学反应
r = f(c)
速率方程也可用积分形式表达为反应组分浓度与时间的 函数关系式,称为反应的积分速率方程或动力学方程(kinetic equation):
c = f(t)
5. 反应级数和速率常数
速率方程中, 各反应物浓度幂中的指数, 称为该反应物的 级数; 所有反应物的级数之和, 称为该反应的总级数或反应级 数(order of reaction)。
第一节 化学反应速率的
表示方法
一. 化学反应速率的表示方法
在单相反应(均相反应, homogeneous reaction)中, 反应速率
一般以在单位时间、单位体积中反应物的量的减少或产物的量
的增加来表示。
图中曲线上各
点的切线斜率的
绝对值, 即为反
应速率r
对于恒容反应: aA+ dD gG +hH
2HI
这是一个总包反应, 由以下元反应组成:
(1) I2+M(高能)
2I+M(低能)
(2) H2+2I
2HI
2. 反应分子数
参加元反应的分子数目称为反应分子数。此处的分子 应理解为分子、离子、自由原子或自由基的总称。已知的 反应分子数只有1、2和3。
3. 质量作用定律
质量作用定律：在恒温下, 元反应的速率正比于各反应物浓 度 幂的乘积, 各浓度幂中的指数等于元反应方程中各相应反应物 的系数。