《化学动力学简介》PPT课件

第四章化学动力学简介,化学动力学问题？（a）反应进行的速度如何？如何提高化学反应的速度和目标产物的选择性（催化剂）？（b）化学反应的机理是怎样的？,2H2(g)+O2(g)=2H2O(l),298.15K时，G=474.36kJ/mol0,则A增加，v增加，A减小，v减小如果m0,则A增加，v减小，A减小，v增加如果m=0，则改变A，v不变,速率常数k是有单位的，反应级数不同，单位也不同一级反应，k:s-1,min-1,h-1二级反应，k:mol-1Ls-1,mol-1Lmin-1,mol-1Lh-1三级反应，k:mol-2L2s-1,mol-2L2min-1,mol-2L2h-1零级反应，k:molL-1s-1,molL-1min-1,molL-1h-1,反过来，根据速率常数的单位，可以判断反应的级数！k:s-1,min-1,h-1一级反应k:mol-1Ls-1,mol-1Lmin-1,mol-1Lh-1二级反应k:mol-2L2s-1,mol-2L2min-1,mol-2L2h-1三级反应k:molL-1s-1,molL-1min-1,molL-1h-1零级反应,v=dA/(adt)=dB/(bdt)=kAmBn,例2:在室温下S2O82-+3I-2SO42-+I3-实验测得在不同的初始浓度条件下，有如下的速率:S2O82-I-dS2O82-/dtmolL-1molL-1molL-1min-10.0760.0602.810-50.0380.0601.410-53.0.0760.0301.410-5求：反应的级数和速率常数以及微分速率定律,v=-dS2O82-/dt=kS2O82-mI-n解:k0.076m0.060n=2.8105(1),(1)/(2):m=1,(1)/(3):n=1,反应的级数:m+n=2将m=1,n=1代入任一等式，如(1)，得：k=2.810-5/(0.0760.060)=6.1410-3mol-1Lmin-1微分速率定律：-dS2O82-/dt=6.1410-3S2O82-I-,k0.038m0.060n=1.4105(2),k0.076m0.030n=1.4105(3),lg(-dS2O82-/dt)=lgk+mlgS2O82-+nlgI-lg(2.810-5)=lgk+mlg0.076+nlg0.060(1)lg(1.410-5)=lgk+mlg0.076+nlg0.030(2)lg(1.410-5)=lgk+mlg0.038+nlg0.060(3)m=1,n=1,反应的级数:m+n=2将m=1,n=1代入任一等式，如(1)，得：k=2.810-5/(0.0760.060)=6.1410-3mol-1Lmin-1微分速率定律：-dS2O82-/dt=6.1410-3S2O82-I-,v=-dS2O82-/dt=kS2O82-mI-n,拓展：v=kS2O82-I-已知任意三个参数，可求另一个参数，如：已知：S2O82-，I-，k求：v;,已知：S2O82-，I-，v求：k,例3.P474/例16-1aA+bBcP(产物)v=-dA/(adt)=-dB/(bdt)=dP/(cdt)=kAmBn,v=dNO2/(2dt)=kNOmO2n,m=2.017=2(取整数或半整数),将m=2,n=1代入任一等式即可求得k书上的微分速率定律不完整！,具有简单级数的反应还有一些较为复杂的速率定律，例如：P474H2+Br22HBr,积分速率定律描述反应物浓度和时间的函数关系的经验定律。例如：反应物产物AP,k,k,一级反应:dA/dt=kA积分后得：lnAlnA0=-ktA0：反应物A的初始浓度A：经过反应时间t后，反应物A的浓度(剩下的浓度)lnA对t作图，得到一条直线，斜率：-k，截距：lnA0反过来，如果lnA对t作图呈直线关系，说明该反应是一级反应。,例4:(CH3)3CBr+H2O(CH3)3COH+HBr已知：该反应对(CH3)3CBr是一级反应,对H2O是零级反应，反应的速率常数为0.0518h-1,(CH3)3CBr的初始浓度为0.1039mol/L。计算10小时以后，反应物(CH3)3CBr的浓度为多少？分解率为多少？,解:将(CH3)3CBr记为AdA/dt=kAH2O0=kA,积分后得：lnAlnA0=-ktln(A/A0)=0.051810=0.518A=A0e0.518=0.1039e0.518=0.0619mol/L,分解率为:,半衰期：反应物浓度降为一半所需要的时间,用t1/2表示一级反应的半衰期：ln(A/A0)=-kt,A=A0ln(A0/A0)=-kt1/2,ln2=kt1/2,t1/2=ln2/k=0.693/k,t1/2与A0无关！100%50%25%12.5%t1/2t1/2t1/2,例5：环丁烷分解属一级反应，已知：750K时，80秒后环丁烷分解了25%。如果环丁烷分解75%需要化多少时间？,解:将环丁烷记为A,lnAlnA0=-kt将t=80,A=75%A0代入上式得：,温度不变，k不变！将A=25%A0代入lnAlnA0=-kt得：,如果环丁烷分解75%需要化385s,二级反应APdA/dt=kA2积分后得：1/A1/A0=ktA0：反应物A的初始浓度A：经过反应时间t后，反应物A的浓度(剩下的浓度)1/A对t作图，得到一条直线，斜率：k，截距：1/A0反过来，如果1/A对t作图呈直线关系，说明该反应是二级反应。,k,二级反应的半衰期：1/A1/A0=ktA=A02/A01/A0=kt1/21/A0=kt1/2t1/2=t1/2与反应物初始浓度有关！,二级反应A+BP并且A0=B0于是A=BdA/dt=kAmBn=kAm+n=kA2(m+n=2)积分后得：1/A1/A0=ktA0：反应物A的初始浓度A：经过反应时间t后，反应物A剩下的浓度t1/2=,k,零级反应dA/dt=kAA0=-ktA0：反应物A的初始浓度A：经过反应时间t后，反应物A的浓度(剩下的浓度)A对t作图，得到一条直线，斜率：-k，截距：A0反过来，如果A对t作图呈直线关系，说明该反应是零级反应。t1/2=,例6：某抗菌素有关数据如下：t(h)23568A(mg/100mL)0.5040.4000.2520.2000.126（1）计算抗菌素在血液中反应的速率常数k（2）确定该反应的积分速率定律（3）若血液中抗菌素浓度不低于0.32mg/100mL，几小时后注射第二针？,t(h)23568A0.5040.4000.2520.2000.126lnA-0.685-0.916-1.378-1.609-2.071lnA对t作图呈直线关系，所以是一级反应!lnAlnA0=kt任意取两组数据代入上式：0.685lnA0=2k0.916lnA0=3k(1)k=0.231(h1)(2)lnA0=0.223速率方程为：lnA=0.231t0.223,(3)将A=0.32代入lnA=0.231t0.223得：t=3.97(h),若血液中抗菌素浓度不低于0.32mg/100mL，3.97小时后注射第二针。,例7：P476/例16-2,微分速率定律不完整！,积分速率定律:lnN2O5lnN2O50=2kt,任意取两组数据代入lnN2O5lnN2O50=2kt2.18lnN2O50=2k602.53lnN2O50=2k120求得：k=2.92103(s1),例8：某药物按一级反应分解，A0=94单位/毫升，25oC时，k=2.0910-3h-1，已知：