现代化学基础化学动力学PPT课件

1、产物AatkccAA0,Alnv k 的量纲：的量纲： 时间时间-1v 一级反应的半衰期一级反应的半衰期t1/2与与cA,0无关：无关： v lncAt 呈线性关系：斜率呈线性关系：斜率= -kA，截距，截距=lncA,012ln20.693tkk二、浓度对反应速率的影响二、浓度对反应速率的影响第1页/共25页两种情况两种情况 产物Aa产物BA2AAAddcktcBAAAddccktc第2页/共25页产物Aa2AAAddcktctkccddA2AAtkccttccdd0A0,AAA2AtkccAA,0A11tkxcxAA,01第3页/共25页xbxattbcacbat),(0BA0,B0,A产

2、物xbxaktxbtxatctcddddddddBAxbxaktxddba ba 第4页/共25页xbxaktxdd2ddxaktxba txtkxax002ddktxaax第5页/共25页v k的量纲为：的量纲为：浓度浓度-1 . 时间时间-1v 作图为一直线，斜率为作图为一直线，斜率为 k；txa 1ax21kat121ktxaaxv 二级反应的半衰期与反应物的初始浓度成反比。二级反应的半衰期与反应物的初始浓度成反比。第6页/共25页xbxaktxddba txtkxbxax00ddxbaxabbatkln1作图为一直线，由斜率可得作图为一直线，由斜率可得 k txbaxabln 常数kt

3、xbxabaln1第7页/共25页反应速率与物质浓度无关的反应叫零级反应。反应速率与物质浓度无关的反应叫零级反应。0AAAAddddcxk ckttAxk t 例如光化学反应，反应速率只与光强度有关，与反应物浓例如光化学反应，反应速率只与光强度有关，与反应物浓度无关。电解反应，反应速率只与电流强度有关，而与反度无关。电解反应，反应速率只与电流强度有关，而与反应物浓度无关等。应物浓度无关等。xxcttct0A,0,A00A产物光A,0AAcck t 第8页/共25页A,01 2A2ctk v 零级反应的半衰期与反应物的初始浓度成正比。零级反应的半衰期与反应物的初始浓度成正比。v k的量纲为的量纲

4、为 浓度浓度. 时间时间-1A,0AAcck t v 作图为一直作图为一直线线tccA0,AAAA,0ck tc AACA,0第9页/共25页AAAddnck ct A11AA,01111nnk tncc tcnA11 11/ 21AA,0211nntnk c 第10页/共25页0n1n2n3nAA,0Ak tcc AA,0Alnlnk tcc AAA,011k tccA22AA,01112k tcctcAtclnAtcA1tcA21A,0A2ckAln2kAA,01k c2AA,032k c级数级数速率方程速率方程t1/2直线关系直线关系nn A11AA,01111nnk tncc tcnA

5、11 11/ 21AA,0211nntnk c 第11页/共25页例例 1 4 - 4 某 反 应某 反 应 A B + C , 反 应 物 的 初 始 浓 度反 应 物 的 初 始 浓 度CA,0=1moldm-3，初始速率，初始速率 A,0=0.01moldm-3s-1，如，如假定该反应为假定该反应为(1)零级零级; (2)1.5级级; (3)2级反应级反应, 试分别求试分别求各不同级数的速率常数各不同级数的速率常数, 标明标明kA的单位的单位, 并求不同级数并求不同级数的半衰期和反应物的浓度为的半衰期和反应物的浓度为0.1moldm-3时所需的时间时所需的时间。分析：分析：已知已知反应级

6、数反应级数，求求kA、t1/2和和t ？AAAddnck ct 11/ 21AA,0211nntnk c A11AA,01111nnk tncc 第12页/共25页解解：(1) 零级反应零级反应AAAdckdt 3A,01/ 231A1mol dm50220.01mol dmsctsk 反应到cA=0.1moldm-3时所需的时间为：A,0AA1.00.1s90s0.01cctk 31AA,00.01(mol dm ) sk 则t=0时：第13页/共25页解解：(2) 1.5级反应级反应1.5AAAdck cdt -31,030.51A1.53 1.5A,00.01mol dms0.01mol

7、 (dm)s(1mol dm)Akc 当cA=0.1moldm-3时：1.5 11.5 1111()s432.5s(1.51)0.01 0.11t 11.5 11/ 21AA,02121s82.8s11.510.01 1nntnk c 因为 A11AA,01111nnk tncc 第14页/共25页解解：(3) 2级反应级反应2AAAdck cdt31A,0311A232A0.01mol dms0.01(mol dm)s(1mol dm)kc 111()900(21)0.01 0.11tss 12 11/ 21AA,02121s1001210.01 1nntsnk c 因为 A11AA,011

8、11nnk tncc 当cA=0.1moldm-3时：第15页/共25页反应级数反应级数 cA,0/mol.dm-3kAt1/2/st0.9/s01.00.01/mol.dm-3.s-150901.51.00.01/(mol.dm-3)-0.5.s-182.8432.521.00.01 /(mol.dm-3)-1.5.s-1 100900结论： 当反应物初始浓度和速率常数相同时，反应级数越大，对反应速率影响越大；反应速率随浓度下降得越快，达到相同转化率所需时间越长。第16页/共25页确定反应级数的方法与过程大致为：先根据具体反应，预确定反应级数的方法与过程大致为：先根据具体反应，预估可能的反应

9、级数，然后设计实验步骤，测定估可能的反应级数，然后设计实验步骤，测定c-t c-t 数据，数据，用各种不同的处理方法对数据进行处理并得到最终结果。用各种不同的处理方法对数据进行处理并得到最终结果。确定反应级数的方法确定反应级数的方法ABk c c 确定反应级数实质上是确定反应速率常数确定反应级数实质上是确定反应速率常数k和反应级数和反应级数n。v微分法微分法v积分法积分法v半衰期法半衰期法反应级数反应级数n速率常数速率常数k第17页/共25页AAAAddnck ct AAAlnlnlnnck A,1A,2A,1A,2lnlnlnlnncc Aln 以 - 作图Aln c斜率为斜率为n, 截距为

10、截距为Alnk级数级数n可为整数、分数。可为整数、分数。 A A,2 A,1kA12cA第18页/共25页a. 尝试法尝试法将实验测定的一系列将实验测定的一系列c-t数据，分别代入各级数的动数据，分别代入各级数的动力学方程，每组力学方程，每组c-t数据可得到一个数据可得到一个k值，得到一组值，得到一组k值。若用多组值。若用多组c-t数据计算出的数据计算出的k值在某一个值附近波值在某一个值附近波动，该公式所代表的级数就是所求的反应级数。动，该公式所代表的级数就是所求的反应级数。 NOTE: 正整数级的反应可用此法判断。第19页/共25页例例14-5：已知反应：已知反应： CA,0=0.1 mol

11、/L，当，当t=780s，2024s，3540s和和7200s时的时的相应转化率分别为相应转化率分别为11.2%，25.7%，36.7%和和55.2%，试用积分法确定反应的级数和反应速率常数试用积分法确定反应的级数和反应速率常数k。+-3 33223 323N(CH ) ( )+CH CH CH Br( )(CH ) (CH CH )NBrAB+ 解解：设转化率为设转化率为xA：AA,0A(1)ccx 第20页/共25页-3-3A(780s)0.1 (111.2%)mol dm0.0888mol dmc -3-3A(2024s)0.1 (125.7%)mol dm0.0743mol dmc -

12、3-3A(3540s)0.1 (136.7%)mol dm0.0633mol dmc -3-3A(7200s)0.1 (155.2%)mol dm0.0448mol dmc 第21页/共25页解：(1) 假设反应为一级反应:A,0Aln(/)cckt141ln(0.1/0.0888)(780s)s1.52 10 s780k141ln(0.1/0.0743)(2024s)s1.46 10 s2024k141ln(0.1/0.0633)(3540s)s1.30 10 s3540k141ln(0.1/0.0448)(7200s)s1.12 10 s7200k故反应不是一级反应。第22页/共25页3-3-1-1(780s)1.63 10 (mol dm )sk3-3-1-1(2024s)1.70 10 (mol