工科综合化学11章动力学.ppt

2020 1 6 1 11 2 3速率方程的一般形式 一般形式对反应aA bB lL mM 速率方程大多可表达为 注意 1 非基元反应速率方程中 各反应物浓度的方次 与反应方程式中的计量系数没有直接的联系 其值只能由实验确定 定义 分别为反应物A B的反应级数 n 称该反应的反应级数 有时 速率方程可能包含产物的浓度项或呈分数形式此时 无反应级数的概念 2 不能从速率方程的形式判断反应是否为基元反应 如反应速率方程 形式符合质量作用定律 不是基元反应 2020 1 6 2 13 对恒容 理想气体间反应 常用压力代浓度表示速率方程 由C n V p RT 故有 说明 kC与kP的关系为kP kC RT 1 n T V一定 对理想气体反应 二式皆可用 反应级级数n 1 kP和kC相等 其它级数 kP和kC不等 不论用CA或用pA变化率表示反应速率 反应级数不变 2020 1 6 3 11 2 4反应级数与反应分子数 定义速率方程中 各浓度项上的指数 称反应物A B的反应级数 orderofreaction 浓度项指数之和n 称反应的级数 例 上述三个基元反应 分别称一级 二级 三级反应 对反应 3 对A一级 对B二级 说明 基元反应中 参加碰撞反应物的质点 分子 原子 自由基 离子 数称为反应分子数 基元反应的反应级数n与反应分子数相等 且只能是正整数1 2或3中之一个 对总包反应 无反应分子数概念 只要能写成幂乘积形式 即有反应级数 级数可是正整数 零 分数甚至负数 2020 1 6 4 例 25 恒容下测得反应速率方程为 反应对CO为1级 对Cl2为1 2级 总反应为1 5级 有些反应甚复杂 如H2 Br2 2HBr速率方程在200 300 范围内为无法说是几级反应 也可看出反应产物也能影响反应速率 将生成溴化氢与碘化氢反应的速率方程比较可见 具有相同计量形式的反应 速率方程有很大差异 故计量方程的形式不能作为确定反应机理或速率方程的依据 2020 1 6 5 11 2 5反应速率的测定 测定原理 反应速率是浓度随时间的变化率 测定反应速率就是要确定不同时刻 反应物和产物的浓度 作C t曲线 由t时曲线斜率的绝对值确定该t时的反应速率 测定浓度的方法物理法和化学法 化学法适于液相反应 取样分析时反应仍会进行 要设法使反应终止 可用骤冷 冲稀 加入阻化剂 取出催化剂等 物理法快速 连续 不需中止反应并可自动记录等优点 测量中总是寻求那些与浓度有关的物理量 压力 体积 折光率 旋光度 电导率 电动势 粘度 导热率 吸收光谱 选用基本原则 尽可能选择与浓度变化呈线性关系的物理量 2020 1 6 6 11 3速率方程的积分形式11 3 1一级反应 firstorderreaction A D 定义反应速率与反应物浓度一次方成正比的反应 示例射性元素蜕变 分子重排 五氧化二氮分解 蔗糖水解 积分形式将上式移项后积分得 1 或或CA 0 CA分别为反应物A的初始浓度和时刻t时的浓度 2020 1 6 7 关于转化率定义 反应物A经时间t后的转化率xA为或将上式代入 1 式得 关于半衰期t1 2定义 转化率达到1 2时所需时间称半衰期 half life 以t1 2表示对一级反应 一级反应的特征 1 一级反应速率常数的量纲为 时间 1 2 将对t t 作图得一直线 斜率 k k 3 反应的t1 2与反应物初始浓度无关 2020 1 6 8 例11 1某一级反应在35min内反应物A消耗了30 试计算反应速率常数及该反应在5h后反应了多少 解 1 7 10 4s 1当t 5 3600s A反应了的摩尔分数为xAkt ln 1 7 10 4s 1 5 3600s 3 057xA 0 95 2020 1 6 9 例11 2下列反应在含有90 丙酮和10 水的溶剂中进行 因反应很慢 所以反应的进程可随时滴定取出样品中的HBr的浓度加以确定 表11 1列出了25 时的实验数据 图11 2为 CH3 3CBr浓度对时间作图 图11 3为 CH3 3CBr浓度的对数对时间作图 解 2020 1 6 10 由图11 2可以看出 t1 2为一常数 由图11 3可以看出反应对 CH3 3CBr为一级反应或 2020 1 6 11 11 3 2二级反应 secondorderreaction 定义反应速率与反应物浓度二次方成正比的反应速率方程 1 或 2 示例许多 碘化氢热分解 乙烯 丙烯二聚 乙酸乙酯皂化 积分形式有两种情形 情形 1 只有一种反应物 通式 aA C 积分 3 或 4 2020 1 6 12 二级反应的特征对只有一种反应物的二级反应 以 C CA对t t 作