华东理工大学《物理化学》课件7.1 简单级数反应

,物理化学研究,平衡规律：当系统的一个平衡态由于条件改变而变为另一个平衡态时，能量、体积和各物质的数量变化的规律。速率规律：热量、动量和物质的传递以及化学反应中各物质的数量随时间变化的规律。,第7章化学动力学,研究各种因素对反应速率的影响规律的科学。,化学动力学,动力学发展史,19世纪后半叶，宏观动力学阶段：质量作用定律和阿仑尼乌斯公式的确立，并由此提出了活化能的概念；20世纪前叶，宏观反应动力学向微观反应动力学的过渡阶段。对反应速率从理论上进行了探讨，提出了碰撞理论和过渡态理论；20世纪50年代以后，微观反应动力学阶段。由于分子束和激光技术的发展和应用，从而开创了分子反应动态学（或称微观反应动力学）,基元反应与复合反应：,7.1引言,基元反应由反应物一步生成产物的反应，没有可用宏观实验方法探测到的中间产物复合反应由两个以上的基元反应组合而成的反应反应机理组合的方式或先后次序称为反应机理,复合反应基元反应,H2+Cl22HCl,复合反应基元反应,H2+Br22HBr,复合反应基元反应,H2+I22HI,化学动力学,宏观化学动力学将基元反应和复合反应的速率与浓度、温度、压力等联系起来，总结出带有普遍意义的规律。微观化学动力学从微观的物质特性如分子尺寸、几何构型，以及分子的平动、转动、振动和电子的运动出发，研究态态反应，并运用统计平均，得到基元反应的速率。,书写反应式的一些规定：只涉及方程的配平，使用等号强调反应是在平衡状态，使用两个半箭头反应发生在某个单方向，使用单个全箭头，对正、逆方向的反应均感兴趣，使用两个全箭头基元反应，使用单个满箭头,.化学动力学基本原理,转化速率,反应速率,(V恒定),7.2化学反应的速率,消耗速率,生成速率,(V恒定),(V恒定),与物质的选择无关,与物质的选择有关,各种速率的特点和相互关系,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。,7.3反应速率方程,质量作用定律：反应速率与各反应物的浓度的幂乘积成正比。,1.基元反应：,单分子反应,双分子反应,三分子反应,k速率常数,（1）幂函数型速率方程,分级数反应级数,（2）非幂函数型速率方程,k速率系数,k、k速率方程系数,2.复合反应：,t时刻已消耗掉的A的浓度x设A的初始浓度为cA0(t=0),t时刻的浓度则为cA,半衰期,反应物A消耗掉一半所需的时间。,7.4反应速率方程的积分形式,间歇式反应器（V恒定）,1.零级反应(n=0),的浓度与时间的关系,速率方程,速率方程的积分形式,对t作图是一条直线，斜率的负值即。,具有浓度时间1的量纲，表达为NL-3T-1。,半衰期与成正比，与成反比。,零级反应的特征：,2.一级反应(n=1),速率方程,速率方程的积分形式,对t作图是一条直线，斜率的负值即。,具有时间1的量纲，表达为T1。一级反应速率系数的值与浓度单位无关。,半衰期与kA成反比，与cA0无关。,一级反应的特征,叔丁基溴在丙酮和水的混合溶剂（含水10）中水解生成叔丁醇的动力学实验结果,一级反应,对于反应，(1)若cA0时半衰期为t1/2，cA0=2cA0时，t1/2=2t1/2，则a=？(2)若由cA0反应掉cA0/2需10min，反应掉3cA0/4需20min，则a=？(3)若由cA0反应掉cA0/2需10min，反应掉3cA0/4需15min，则a=？,半衰期与初始浓度成正比，故为零级反应,t1/2与cA0无关，故为一级反应,t1/2与cA0成正比，故为零级反应,3.二级反应(n=2),速率方程,速率方程的积分形式,二级反应(n=2),(A)速率方程为,对t作图是一条直线，斜率即。,具有浓度-1时间1的量纲，表达为L3N-1T1。,半衰期与kA和cA0的乘积成反比。,二级反应（A）的特征,(B)速率方程为,(C)速率方程为,(D)速率方程为,速率方程,速率方程的积分形式,二级反应（D）的特征,对t作图是一条直线。,的量纲与二级反应(A)相同。,(E)速率方程为,速率方程的积分形式,对t作图是一条直线。,具有浓度(1-n)时间