11化学动力学(一)习题PPT优秀课件
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化学动力学-快速反应的实验方法PPT课件
化学松弛法
当一个快速对峙反应在一定的外界条件下达成 平衡，然后突然改变一个条件，给体系一个扰动， 偏离原平衡，在新的条件下再达成平衡。
对平衡体系施加扰动信号的方法可以是脉冲 式、阶跃式或周期式。改变反应的条件可以是温 度跃变、压力跃变、浓度跃变、电场跃变和超声 吸收等多种形式。
例：采用化学松弛法研究某二级对峙反应，以测定对峙反 应的速率常数。反应和速率方程如下：
快速反应的实验方法
化学反应动力学研究的实质是测量体系组成随时间 的变化，对于快速反应，检测方法必须足够灵敏以 反映组成的变化。常用方法：压力测量，核磁共振， 紫外和可见光谱，气相色谱等等，选择原则是分析 时间快于反应时间。
测量技术的反应时间范围
例：电子自旋共振谱(探 测含未成对电子的物质) 中，谱的吸收峰宽度代表 了自由基的平均寿命，由 量子力学测不准关系式， 峰越宽，寿命越短。
将X代入速率方程，得：
dcB dt
k1cA2
k1cB2
dX dt
k1(cAe
X )2 k1(cBe
X )2
X2 X dX dt
k1cA2 e k1cB2e (2k1cAe 2k1cBe ) X
dX k1cA2 e k1cB2e dt
(2k1cAe 2k1cBe ) X
近似一级反应
dX dt
(2k1cAe 2k1cBe )X
ln
X 初始 X
=(2k1cAe 2k1cBe )t
通过实验测定反应的弛豫时间t，t的定义为当cBe 如果B均由A转化来t 1 =2k1(cA0 cBe ) 2k1cBe
由于温度变化范围很小，所以速率系数的变化也很小，可 以近似认为不变，从而可通过测定一系列平衡浓度下的弛
化学动力学
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2021/1/23
3.基元反应的速率方程——质量作用定律
➢ 反应分子数
在元反应中反而反应物分子个数之和
AP A+BP 2A + B P
单分子反应 双分子反应（多数） 三分子反应
➢ 质量作用定律
对于基元反应 aA + bB + … 产物
dcB dt
kcAa cBb ...
反应速率与反应物浓度的幂乘积成正比。 幂指数是基元反应中各反应物的系数。
dpA/dt =kp pAn
可知： k=kp (RT)n-1
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2021/1/23
§11.2 速率方程的积分形式
➢ 零级反应 ➢ 一级反应 ➢ 二级反应 ➢ n 级反应
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2021/1/23
1.零级反应
➢ 定义：
A → 产物
反应速率与反应物A浓度的零次方成正比 即：反应速率与反应物浓度无关
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2021/1/23
3.二级反应
b) 当a b，但cB,0/b= cA,0/a，则任一时刻cB/b = cA/a 所以：
dcA dt
kAcAcB
b a
kAcA2
kA cA2
积分形式：
1 cA
1 cA,0
kA t
kA
b a
k
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2021/1/23
3.二级反应
c) 当a b，但cB,0 cA,0，则任一时刻cB cA
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2021/1/23
4.化学速率方程的一般形式，反应级数
例如：
r k0
r k[A]
《化学动力学习题》PPT课件
1 a n 1
kn的单位:
moldm3 1n s -1
8
化学动力学习题课
三.复杂反应 （1）对峙反应
A k1 B
特征
k1
k 1
B（y）
（2）平行反应
C（z）
A
k 2
k 1 K k
1
yk 1
zk 2 9
化学动力学习题课
（3）连串反应
A k B k C 对B可以获得最大产率及所需要的时间
1
2
K
ln( 2 )
本章小结
化学动力学基础 (I)
反应速率
拟定反应机理
基本概念
基速反反 元率应应 反方速级 应程率数
常 数
浓度
非总复 基包杂 元反反 反应应 应
简单级 数反应
※
反应级 数确定
积分公式 线性关系 半衰期
影响因素
复杂 反应
对峙反应 连串反应 平行1 反应 链反应
温度
阿仑尼乌斯公式
※
表观活化能 表观速率常数
3.KM和rm的确定
ห้องสมุดไป่ตู้
r k2 [E0 ][S] KM [S] 14 rm k2 [E0 ]
1 KM 1 1 r rm [S] rm
化学动力学习题课
八.反应机理的确定
1.假设反应机理，利用质量作用定律，写
出基元反应的速率方程。
2.依据稳态近似法、平衡态假设法或速决步确定反应的速率方程。
K
t 最大、B K
1
K
2
101
化学动力学习题课
四. Arrhenius方程
ln k Ea B RT
e k A
Ea RT
11化学动力学(一)习题ppt课件
(A) 提高反应温度 (B) 延长反应时间 (C) 加入适当催化剂 (D) 降低反应温度
8
C
某具有简单级数反应的速率常数的单位是 mol·dm-3·s-1，该化学反应的级数为： () (A) 2 级 (B) 1 级 (C) 0 级 (D) 3 级
9
B
. 基元反应的分子数（ ） （A） 可以是0,1,2,3 （B）只能是 1,2,3 这三个正整数 （C） 可以是小于1的数 （D）正数,负数和零都可以
Ea ,2
1 2
Ea,1 2Ea,4
B、Ea Ea,2 Ea,1 Ea,4 1/2
C、Ea
Ea ,2
1 2
Ea,1 Ea,4
D、Ea
Ea
,2
(
Ea ,1 2Ea,4
)
1 2
12
Ea
k Ae RT
ln k ln A Ea
1
RT
k
k2
k1 2k4
2
1 ln k ln k2 2 (ln k1 ln k4 ln
A2
Ea,2 RT
1 2
ln
A1
Ea,1 RT
ln
A4
Ea,4 RT
ln 2
[ln
A2
1 2
ln
A1
ln
A4
ln
2]
[
Ea,2
1 2
( Ea,1 RT
Ea,4
) ]
13
、由动力学实验测得某反应的若干组cAt数 据, 然后以lncA对t作图得一直线, 已知该直 线的截距为100, 斜率为2.0102 s1, 则该
10
C
. 反应2A+2B→C，其速率方程式v=k[A][B]2， 则对A而言，反应级数为（ ）。 (A)4； (B)3； (C)1； (D)2
8
C
某具有简单级数反应的速率常数的单位是 mol·dm-3·s-1，该化学反应的级数为： () (A) 2 级 (B) 1 级 (C) 0 级 (D) 3 级
9
B
. 基元反应的分子数（ ） （A） 可以是0,1,2,3 （B）只能是 1,2,3 这三个正整数 （C） 可以是小于1的数 （D）正数,负数和零都可以
Ea ,2
1 2
Ea,1 2Ea,4
B、Ea Ea,2 Ea,1 Ea,4 1/2
C、Ea
Ea ,2
1 2
Ea,1 Ea,4
D、Ea
Ea
,2
(
Ea ,1 2Ea,4
)
1 2
12
Ea
k Ae RT
ln k ln A Ea
1
RT
k
k2
k1 2k4
2
1 ln k ln k2 2 (ln k1 ln k4 ln
A2
Ea,2 RT
1 2
ln
A1
Ea,1 RT
ln
A4
Ea,4 RT
ln 2
[ln
A2
1 2
ln
A1
ln
A4
ln
2]
[
Ea,2
1 2
( Ea,1 RT
Ea,4
) ]
13
、由动力学实验测得某反应的若干组cAt数 据, 然后以lncA对t作图得一直线, 已知该直 线的截距为100, 斜率为2.0102 s1, 则该
10
C
. 反应2A+2B→C，其速率方程式v=k[A][B]2， 则对A而言，反应级数为（ ）。 (A)4； (B)3； (C)1； (D)2
化学动力学-反应速率方程PPT课件
k[Cl2 ]1Fra bibliotek 2[H2 ]
Br2 H2 2HBr
v 1 d[HBr] k[Br2]1/2[H2] 2 dt 1 k[HBr] / [Br2]
反应速率方程
Reaction Rate Equations
反应速率方程 （动力学方程） ——在其它因素固定不变的条件下，定量描
述各种物质的浓度对反应速率影响的数学方程。
v f (cA ,cB , )
反应速率方程由反应本性决定，与反应器的型式 和大小无关。 严格的反应速率方程难以获得，一般用经验半经 验方法得到近似的速率方程。
(mol m3 )1n s1
k kA kP
A P
非幂函数型速率方程
(non-power function type)
v
1
kcAa cBb kcAa cBb
反应机理决定速率方程形式。
I2 H2 2HI Cl2 H2 2HCl
v
1 2
d[HI] dt
k[I2
][H2
]
v
1 2
d[HCl] dt
基元反应
反应分子数
AP
单分子反应
AB P
双分子反应
2A B P
三分子反应
基元反应(elementary reactions) ：
基元反应的反应速率正比于该反应的反应物 浓度之积——质量作用定律(mass action law)
单分子反应 A P
v kcA
双分子反应 2A P
AB P
v kcA2 v kcAcB
复合反应(complex reactions)：
幂函数型速率方程
(power function type)
Br2 H2 2HBr
v 1 d[HBr] k[Br2]1/2[H2] 2 dt 1 k[HBr] / [Br2]
反应速率方程
Reaction Rate Equations
反应速率方程 （动力学方程） ——在其它因素固定不变的条件下，定量描
述各种物质的浓度对反应速率影响的数学方程。
v f (cA ,cB , )
反应速率方程由反应本性决定，与反应器的型式 和大小无关。 严格的反应速率方程难以获得，一般用经验半经 验方法得到近似的速率方程。
(mol m3 )1n s1
k kA kP
A P
非幂函数型速率方程
(non-power function type)
v
1
kcAa cBb kcAa cBb
反应机理决定速率方程形式。
I2 H2 2HI Cl2 H2 2HCl
v
1 2
d[HI] dt
k[I2
][H2
]
v
1 2
d[HCl] dt
基元反应
反应分子数
AP
单分子反应
AB P
双分子反应
2A B P
三分子反应
基元反应(elementary reactions) ：
基元反应的反应速率正比于该反应的反应物 浓度之积——质量作用定律(mass action law)
单分子反应 A P
v kcA
双分子反应 2A P
AB P
v kcA2 v kcAcB
复合反应(complex reactions)：
幂函数型速率方程
(power function type)
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、实验测得化学反应S2O82 + 2I →I2 + 2SO4 2的
速率方程为
dcs2O82 dt
kc c S2O82 I
D
根据上述条件可以认为：
A 反应分子数为3
B 反应分子数为2
C 反应级数为3
D 反应级数为2
1
、反应2O3 →3O2其反应速率方程式为
dcO3 dt
kO3cO23cO12
或者
dcO2 dt
[lnA212lnA1lnA4ln2][Ea,212(RETa,1Ea,4)]
13
、由动力学实验测得某反应的若干组cAt数 据, 然后以lncA对t作图得一直线, 已知该直 线的截距为100, 斜率为2.0102 s1, 则该
反应的半衰期 为 s。 34.7s
. ln(a x) 与 时间 t 呈线性关系，为一级反
A 二级反应
D
B 基元反应
C 双分子反应
D 以上都无法确定
4
、某反应，当反应物反应掉5/9所需时间是它反 应掉1/3所需时间的2倍，则该反应是：
A．一级反应 B．零级反应 A
C．二级反应 D．3/2级反应
ln
1 1
y
k1t
5
、反应A+B→P为二级 反应， 反应物的起始 浓度相等，则其半衰期 与反应物起始浓度（ ） A．无关 B．成正比 C．成反比 D．无法 判断
17
应
ln
a
a
x
k1t
lna-ln(ax)k1t
ln(ax)lna-k1t
斜率为-k1
t1/ 2
ln 2
k1
14
、由基元反应构成的复杂反应A 物质G的浓度变化为dcG/dt=
①③
k1 k2
G k3
H
②
。
k1cAk2cGk3cG
15
已知2NO + O2 ＝ 2NO2 的反应机理拟定为： 2NO ⇄ N2O2 (快平衡，平衡常数为 K1)
10
C
. 反应2A+2B→C，其速率方程式v=k[A][B]2， 则对A而言，反应级数为（ ）。 (A)4； (B)3； (C)1； (D)2
11
某复杂反应的表观速率常数k与各基元反应速率
常数之间的关系式：
1
k
k2
k1 2k4
2
C
则表观活化能Ea与各基元反应活化能之间的关
系为：
A 、 EaEa,21 2Ea,12Ea,4 B 、 E aE a,2E a,1E a,41/2
(A) 提高反应温度 (B) 延长反应时间 (C) 加入适当催化剂 (D) 降低反应温度
8
C
某具有简单级数反应的速率常数的单位是 mol·dm-3·s-1，该化学反应的级数为： () (A) 2 级 (B) 1 级 (C) 0 级 (D) 3 级
9
B
. 基元反应的分子数（ ） （A） 可以是0,1,2,3 （B）只能是 1,2,3 这三个正整数 （C） 可以是小于1的数 （D）正数,负数和零都可以
C 、 EaEa,21 2Ea,1Ea,4
D、Ea
Ea,2(2EEaa,1,4
1
)2
12
Ea
k Ae RT
lnk ln A Ea
RT
k
k2
k1 2k4
2
1 lnklnk22(lnk1lnk4ln2)
lnAR ETa lnA2E RaT,2 12lnA1E RaT,1lnA4E RaT,4ln2
N2O2+ O2 →2NO2 (慢反应，速率常数为 k2) 请推导证明总包反应对 O2是一级；对 NO 是二 级反应。（总反应速率可近似等于决速步速率）
16
rr2k2 [N 2 O 2]O [2]
根据平衡假设法：
[N2O2 ] [ NO ]2
K1
[N2O2]K1[N]O 2
rk2[N 2O 2]O [2] k2K1[N]O 2[O 2]
C
1 t1/2 k 2 a
6
B
．某反应的速率常数k=4.62×10-2min-1，又初始 浓度为0.1mol·dm-3，则该反应的半衰期为：
（A）10min （B）15min （C）30min （D）20min
7
．反应 A
B
(I) B
D
(II)
已知反应 I 的活化能 E1大于反应 II 的活化能 E2， 以下措施中哪一种不能改变获得 B 和 D 的比例？
kO2cO23cO12
则速率常数kO3和kO2的关系是
A 2kO3=3kO2
B kO3=kO2
C
C 3kO3=2kO2
D -3kO3=2kO2
2
r1dcO3 1dcO2 2 dt 3 dt
1 2kO3cO 23cO 12 1 3kO2cO 23cO 12
3kO3=2kO2
3
、某化学反应的方程式为2A→P，则在动力学研究中 中表明该反应为
速率方程为
dcs2O82 dt
kc c S2O82 I
D
根据上述条件可以认为：
A 反应分子数为3
B 反应分子数为2
C 反应级数为3
D 反应级数为2
1
、反应2O3 →3O2其反应速率方程式为
dcO3 dt
kO3cO23cO12
或者
dcO2 dt
[lnA212lnA1lnA4ln2][Ea,212(RETa,1Ea,4)]
13
、由动力学实验测得某反应的若干组cAt数 据, 然后以lncA对t作图得一直线, 已知该直 线的截距为100, 斜率为2.0102 s1, 则该
反应的半衰期 为 s。 34.7s
. ln(a x) 与 时间 t 呈线性关系，为一级反
A 二级反应
D
B 基元反应
C 双分子反应
D 以上都无法确定
4
、某反应，当反应物反应掉5/9所需时间是它反 应掉1/3所需时间的2倍，则该反应是：
A．一级反应 B．零级反应 A
C．二级反应 D．3/2级反应
ln
1 1
y
k1t
5
、反应A+B→P为二级 反应， 反应物的起始 浓度相等，则其半衰期 与反应物起始浓度（ ） A．无关 B．成正比 C．成反比 D．无法 判断
17
应
ln
a
a
x
k1t
lna-ln(ax)k1t
ln(ax)lna-k1t
斜率为-k1
t1/ 2
ln 2
k1
14
、由基元反应构成的复杂反应A 物质G的浓度变化为dcG/dt=
①③
k1 k2
G k3
H
②
。
k1cAk2cGk3cG
15
已知2NO + O2 ＝ 2NO2 的反应机理拟定为： 2NO ⇄ N2O2 (快平衡，平衡常数为 K1)
10
C
. 反应2A+2B→C，其速率方程式v=k[A][B]2， 则对A而言，反应级数为（ ）。 (A)4； (B)3； (C)1； (D)2
11
某复杂反应的表观速率常数k与各基元反应速率
常数之间的关系式：
1
k
k2
k1 2k4
2
C
则表观活化能Ea与各基元反应活化能之间的关
系为：
A 、 EaEa,21 2Ea,12Ea,4 B 、 E aE a,2E a,1E a,41/2
(A) 提高反应温度 (B) 延长反应时间 (C) 加入适当催化剂 (D) 降低反应温度
8
C
某具有简单级数反应的速率常数的单位是 mol·dm-3·s-1，该化学反应的级数为： () (A) 2 级 (B) 1 级 (C) 0 级 (D) 3 级
9
B
. 基元反应的分子数（ ） （A） 可以是0,1,2,3 （B）只能是 1,2,3 这三个正整数 （C） 可以是小于1的数 （D）正数,负数和零都可以
C 、 EaEa,21 2Ea,1Ea,4
D、Ea
Ea,2(2EEaa,1,4
1
)2
12
Ea
k Ae RT
lnk ln A Ea
RT
k
k2
k1 2k4
2
1 lnklnk22(lnk1lnk4ln2)
lnAR ETa lnA2E RaT,2 12lnA1E RaT,1lnA4E RaT,4ln2
N2O2+ O2 →2NO2 (慢反应，速率常数为 k2) 请推导证明总包反应对 O2是一级；对 NO 是二 级反应。（总反应速率可近似等于决速步速率）
16
rr2k2 [N 2 O 2]O [2]
根据平衡假设法：
[N2O2 ] [ NO ]2
K1
[N2O2]K1[N]O 2
rk2[N 2O 2]O [2] k2K1[N]O 2[O 2]
C
1 t1/2 k 2 a
6
B
．某反应的速率常数k=4.62×10-2min-1，又初始 浓度为0.1mol·dm-3，则该反应的半衰期为：
（A）10min （B）15min （C）30min （D）20min
7
．反应 A
B
(I) B
D
(II)
已知反应 I 的活化能 E1大于反应 II 的活化能 E2， 以下措施中哪一种不能改变获得 B 和 D 的比例？
kO2cO23cO12
则速率常数kO3和kO2的关系是
A 2kO3=3kO2
B kO3=kO2
C
C 3kO3=2kO2
D -3kO3=2kO2
2
r1dcO3 1dcO2 2 dt 3 dt
1 2kO3cO 23cO 12 1 3kO2cO 23cO 12
3kO3=2kO2
3
、某化学反应的方程式为2A→P，则在动力学研究中 中表明该反应为