物理化学(第十一章).ppt

1 学习重点 具有简单级数反应的动力学特征 2速率方程的积分式 2 主要讨论以下四个方面的动力学特征 1 kA的单位 2 cA f t 的函数关系 3 t1 2的表示及与cA 0的关系 4 积分形式 表示及特点 转化率 3 一 零级反应 n 0 其速率方程为 光化学反应 动力学方程积分式 4 动力学特征 2 cA与t为线性关系 1 kA的单位 3 半衰期 t1 2 4 达到一定转化率xA所需要时间t与cA 0成正比 t1 2与cA 0成正比 浓度 时间 1 cA变为cA 0的一半所需的时间t cA 0 cA 5 二 一级反应 n 1 其速率方程 6 动力学特征 1 kA的单位 2 lncA与t为线性关系 3 半衰期 t1 2 t1 2与cA 0无关 4 转化率 达到一定转化率xA所需要时间t与cA 0无关 时间 1 7 三 二级反应 n 2 1 只有一种反应物 8 动力学特征 1 kA的单位 2 1 cA与t为线性关系 3 半衰期 t1 2 4 转化率 达到一定转化率xA所需要时间t与cA 0成反比 浓度 1 时间 1 t1 2与cA 0成反比 9 2 有两种反应物的情况 n 2 各组分初始浓度比为计量数之比 10 四 n级反应 2 除A外 其余组分保持大大过量 1 只有一种反应物的反应 1 各组分初始浓度比为计量数之比 2 有两种及两种以上反应物的反应 11 四 n级反应 当n 1时 动力学特征 1 kA的单位 浓度1 n 时间 1 2 3 半衰期 t1 2 达到一定转化率xA所需要时间t与成反比 12 cA t 浓度 时间 1 lncA t 时间 1 1 cA t 浓度 1 时间 1 浓度1 n 时间 1 一级反应例外 13 1 cA t 浓度 1 时间 1 1 pA t 压力 1 时间 1 kA的单位 14 一级气相分解反应 在504 时将二甲醚充入真空定容反应器中 测得压力为43 1kPa 反应777s后 测得系统的总压力为65 1kPa 求反应的速率系数及半衰期 似习题 6 15 已知基元反应 在300K 若A的初始浓度是1mol dm 3 反应进行到10min后 反应物反应掉30 求反应物反应掉50 需要的时间 16 A B C D kAcA2 kAcAcB kBcB2 习题册6 1 17 习题册 计算 1 2 6 1 选择 4 2速率方程的积分式 18 学习重点 反应级数的确定 3速率方程的确定 19 一 尝试法 试差法 1 代入尝试法 2 作图尝试法 若求得的速率常数为常数 则就是几级反应 通过图形是否呈现线性关系判断级数 注 反应至少进行60 首先通过实验测得不同t所对应的cA的数据 20 二 半衰期法 通过实验测得不同cA 0或pA 0所对应的t1 2的数据 1 3 丁二烯二聚反应 21 1 观察cA 0与t1 2间的关系确定其反应级数 t1 2与cA 0无关 t1 2与cA 0成正比 t1 2与cA 0成反比 例 cA 0 0 02mol dm 3 t1 2 5 56h cA 0 0 01mol dm 3 t1 2 11 12h 通过实验测得不同cA 0或pA 0所对应的t1 2的数据 22 2 某反应 其反应物反应掉3 4所需时间是其反应一半所需时间的1 5倍 则此反应必为 级反应 A 0B 2C 1D 无法确定 3 在V T恒定下 某反应中反应物A反应掉3 4所需时间是它反应掉1 2所需时间的2倍 则其反应级数为 A 2级B 1 5级C 1级D 零级 0 5t t 1 5t 2t t cA 0 1 2cA 0 t1 2与cA 0无关 t1 2与cA 0成正比 23 已知 2 计算法确定反应级数 两组数据 通过实验测得不同cA 0或pA 0所对应的t1 2的数据 24 作lgt1 2 lgcA 0图 3 作图法确定反应级数 斜率 通过实验测得不同cA 0或pA 0所对应的t1 2的数据 25 反应物浓度 速率方程的确定 生成物浓度 初始速率法 隔离法 26 三 利用转化率xA 时间t 初始浓度cA 0的关系 达到一定转化率xA所需要时间t与cA 0 成正比 无关 成反比 已知某反应的反应物无论其初始浓度cA 0为多少 反应掉cA 0的2 3时所需要的时间均相同 则该反应为 级反应 一 27 四 利用反应速率常数k的单位 浓度1 n 时间 1 例 28 3速率方程的确定 习题册 选择 2 3 5 29 2NO O2 2NO2反应 T 常见反应 爆炸反应 催化反应 碳的氧化反应 30 学习重点 阿伦尼乌斯方程 4温度对反应速率的影响 31 一 范特霍夫规则 在常温范围内 温度每升高10K 反应速率约变为原来的2 4倍 Van tHoff 相当粗略 32 二 阿伦尼乌斯 Arrhenius 方程 适用 所用基元反应 大多数的非基元反应 活化能 微分形式 单位 指数形式 阿伦尼乌斯方程 积分形式 A 指前因子 表观频率因子 某些非均相反应 Ea 单位 浓度1 n 时间 1 33 高温有利于活化能大的反应 低温有利于活化能小的反应 反应 1 反应 2 活化能 活化能越高 反应速率对温度越敏感 1 微分式 讨论温度对速率系数的影响 34 1 一级平行反应 其中B为所需产物 C为副产物 活化能Ea 1 100kJ mol Ea 2 70kJ mol 已知两反应的指前因子相等 今欲加快反应 1 的速率 则应采取 反应温度的措施 高温有利于活化能大的反应 低温有利于活化能小的反应 提高 2 已知反应 1 和 2 具有相同的指前因子 测得在相同温度下升高20K时 反应 1 和 2 的反应速率分别提高2倍和3倍 则说明 反应 1 的Ea 1 反应 2 的Ea 2 小于 35 2 积分形式 用于不同温度速率常数和活化能的计算 36 4 已知811K时反应A g B g C g 速率常数k 6 788 10 3s 1反应活化能为Ea 190kJ mol 1 若此反应在791K 恒容的容器内进行 当纯A的初压力为40kPa时 1 求反应100s后系统的总压力 2 求反应的半衰期 37 两个化学反应 活化能对反应速率影响非常大 3 指数形式 恒温下 讨论活化能对速率系数的影响 活化能越小 反应速率越快 活化能 38 必须具有足够高能量的分子碰撞才可能发生化学反应 克服新键形成之前的斥力 克服旧键断裂之前的引力 活化分子 普通分子 1 基元反应活化能的物理意义 2HI H2 2I 热活化 电活化 光活化 三 活化能Ea 单位 J mol 39 2HI H2 2I H2 2I 2HI 活化能 反应物变为产物要翻越一定高度的 能峰 活化能越大 能峰越高 反应的阻力也就越大 2HI H2 2I 活化分子 能峰 40 2 非基元反应活化能 非基元反应活化能 组成该反应的基元反应的活化能的特定组和 P372P549 表观 经验 实验活化能 41 对于活化能的以下说法中 不正确的是 A 基元反应的活化能大于等于零 B 基元反应的活化能才有明确的物理意义 C 非基元反应活化能一定大于零 D 无论是基元反应还是非基元反应 活化能都可以反应这个反应进行的难易程度 自测时间 C 42 下列哪一反应有可能是基元反应 A A 1 2B C DB A B D 其速率方程为 C A B C E 其