第3章化学动力学与化学热力学.

1、第三章 化学动力学与化学热力学盐城卫生职业技术学院王业根2013年7丿J26日第三盘 化学动力学与化学热力鼻1 (209)塗第三章化学动力学与化学热力学化学动力学化学动力学是研究化学反应速率与反应机理的科学。化学热力学化学热力学是研究化学反应中的能量变化、方向与限度的科学。越第三章化学动力学与化学热力学第一节化学反应速率第二节简单级数反应第三节影响化学反应速率的因素第四节化学反应的热效应第五节化学反应的方向第六节化学反应的限度2013年7月26日第三乱化学动力学与化学热力僅3 (209)*第一节化学反应速率2013<|7JJ26H第三讹化学动力学仃化学热力74 (209)續化学反应式的新

2、形式与化学计量数«A + bB cC + dDu0 = (cC)+(JD)+ (-«A)+ (-方 B)u0 = 2>bB)B2013年 7 丿 J26H第三讹化学动力学9化学热力翳(209)例题N2+3H2 2NH3U0 =(2NH3)+(-N2)+(-3H2)Uvnh3 =2 vNz = -1 vH2 = -32013年 7 丿 J26H第三讹化学动力学9化学热力翳6 (209)(602)一 9Z 二 woz=>CHNZT zhe+zn(602) 8ft一 9Z 二 woz£tj+(kntoXtzH 1 e +zz11 <ft(602) 6Z

3、Hm +Z1HNZehnzt zhe+zn*«.*於=>(fflNZ i)+(zhe)+(znto=>ZHE+ZT "HNZo反应进度aA + B >cC + rfDu0 = (cC)+ (rfD)+ (-°A)+ (-方 B)U0 = 2>bB)Bug =( B 兀 B,0 )VB11(209)2013年7”2岳第三总化学动力学与化学热力学当lOmol %和20mol込混合通过合成氨塔， 经过多次循环反应，最后有5mol NH3生成。试分别以如下两个反应式为基础计算反应进度。N2+3H2 2NH31n2+|h2nhn (N2) /moln

4、 (H2) /moln (NH3) /mol(=0, 00102007. 512. 55例题2013<|7JJ26H(=0, 00 t=t, Ltmol = 2>5mol12.5-20=3-5-02mol = 2.5molmol = 2.5mol第三诡化学动力学仃化学热力学13 (209)n (N2) /mol10n (H2) /mol207. 512. 5n (NH3) /mol05N2+3H2 T2NH32013<|7JJ26H第三诡化学动力学仃化学热力学14 (209)1n2 + |h2nh7,5-10-1/2mol = 5mol12.5 20一 3/2mol = 5m

5、ol5-01mol = 5mol2013<|7JJ26H第三诡化学动力学仃化学热力学14 (209)s关于反应进度不论用反应物还是生成物的物质的量变化来 计算反应进度，所得f的值都相同。 f的数值与化学反应式的书写有关。(209)当反应按物质的量数值为化学计量数、单位 为mol进行时，反应进度f =lmolo2013年726日第三盘化学动力学与化学热力僅15妬 反应进度随时间的变化率a A + 方B > cC +tZDu0 = (cC)+ (D)+ (_aA)+ (-B)uO = Z(VB»)Bu£= § = A/Zb zV ViE _ dg _ d(

6、B B,o) _ d/tBdt vKdt vBdZ例题当lOmol %和20mol込混合通过合成氨塔, 在10s内经过多次循环反应，最后有5molNH3生成。试分别以如下两个反应式为基础计算反应进度随时间的变化率oN2+3H2 2NH33-N2+-H2 ->NH,2 22013<| 7J126U17 (209)例题第沖化学动力学卩化学热力为2013<| 7J126U第三认化学动力学仃化学热力718(209)2013<| 7J126U第三认化学动力学仃化学热力718(209)n (N2) /moln (H2) /moln (NH3) /molZ=0, OO10200t-t

7、y7. 512. 557.5-10 mol -s -1x10=0.25mol s12.5 20-3x10mol -s"1 = 0.25mol -si-mol.s1=0.25mol.sN2+3H2 T2NH32013<| 7J126U第三认化学动力学仃化学热力718(209)r=o, con (N2) /mol10n (H2) /mol20n (NH3) /mol012. 57. 5丄N24-H, tNHU2 2 2 2 3E = 73_mol -s'1 = O.SOmol -s'1、-1/2x10T 12.5 20_i.£ =mol s = O.SOm

8、ol s幻-3/2x10mol -s'1 = 0.50mol -s19(209)1x102013<|7JJ26H運I关于变化率不论用反应物还是生成物的物质的量变化来 计算反应进度随时间的变化率，所得$的值 都相同。 4的数值与化学反应式的书写有关。建雷恒容反应的反应速率aA + 方B > cC + dDuO = (cC)+(JD)+(_aA)+(_bB)uO = Z(VB»)Bu4 砖deB姑&bV VdZ vBd/V2V vbAZ2013年7丿J26日第三章 化学动力学与化学热力721(209)例题 在一密闭容器内，2. Omol-L-1 N2和40mo

9、lL-1込发生化合反应，10s后NH3浓度为1. OmoLL-1 NH3o试分别以如下两个反应式为基础计算反应速率。N2+3H2 2NH3丄N2+-H.2 2 2 2 32013|7JJ26H第三疏化学动力学仃化学热力学22 (209)(60Z) ENwMIisF19ZMn_mT0zOIXZ -,s _iosoo H s 7J - -iOIXE *s -ioSo o H . 7J - -is L-iosodH 0 寻 I sz Ik01X11g I X f ov o & 0此o更 7TIOS) 一 (eHN) u7TI。曰)、(£) oTTIO 日)_ (ZN) u(60Z)

10、 bZ二 9ZMr>咅OZon L _OUIO0 Js Lon IHN1HZ+鷺g I X f ov o & 0此o更 7TIOS) 一 (eHN) u7TI。曰)、(£) oTTIO 日)_ (ZN) u0Io关于反应速率不论用反应物还是生成物的物质的量浓度变化来计算反应速率,所得的值都相同。2013年 7 丿 J26H射三壮化学动力学9化学热力学28(209)2013年 7 丿 J26H射三壮化学动力学9化学热力学28(209)25(209) 7的数值与化学反应式的书写有关。20131 7)2611建聲基元反应和非基元反应n基元反应由反应物分子（或离子、原子以及自由

11、基等） 直接碰撞一步完成的化学反应称为基元反应（或元反应）On非基元反应由两个或两个以上基元反应构成的化学反应 称为非基元反应（或复杂反应）。追；基元反应速率方程-质量作用定律基元反应速率方程-质量作用定律基元反应的化学反应速率与各反应物浓度(有效质量)的幕的乘积成正比。2013年 7 丿 J26H射三壮化学动力学9化学热力学28(209)2013年 7 丿 J26H射三壮化学动力学9化学热力学28(209)基元反应 aA(g) + 方B(g)cC(g) + dD(g)2013年 7 丿 J26H射三壮化学动力学9化学热力学28(209)基元反应的反应分子数a -b2013年 7 丿 J26H

12、射三壮化学动力学9化学热力学27 (209)塗非基元反应速率方程的一般形式非基元反应速率方程的一般形式非基元反应 «A(g) + 方B(g) cC(g) + JD(g)r =kc；c$ 非基元反应的反应级数：加+比+速率系数为：k2013年 7 丿 J26H射三壮化学动力学9化学热力学28(209)第非基元反应速率方程的特殊形式非基元反应速率方程的特殊形式非基元反应 «A(g) + Z>B(g) cC(g) + 6fD(g)r = 花&aCb(I + Za+YbF非基元反应速率方程的特殊形式没有反应级数。非基元反应速率方程的特殊形式不限于上式。2013年7月2

13、6石第三盘化学动力学与化学热力学9 (209)*W第二节简单级数反应20131 7 JJ26H第三诡化学动力学仃化学热力730 (209)s零级反应2013年7 丿 J26H第三吊化学动力学仃化学热力学31(209)晟.零级反应W反应物浓度与时间的关系第三吊化学动力学仃化学热力学2013年7 丿 J26H32 (209)零级反应20131 7JJ26H=kt + cA,0射三玳化学动力学9化学热力733 (209)遷;关于零级反应反应级数为零的反应并不多，己知的零级反 应中最多的是表面催化反应。例如，氨在鹄 上的分解反应2NH3N2+3H2由于反应只在權化剂表啬上进行，反应速率 只与表面状态有

14、关，若金属W表面已被吸附 的池3所饱和，再增加阳3的浓度对反应速率 不再有影响，此时反应呈零级反应。20131 7JJ26H射三玳化学动力学9化学热力734 (209)一级反应r = kc = kcA2013年7”26日第三車 化学动力学与化学热力鼻35 (209)i. 一级反应一"反应物浓度与时间的关系Inc = kt + In cA 02013<|7JJ26H第三弧化学动力学9化学热力学36(209)2013<|7JJ26H第三吊化学动力学仃化学热力学40(209):畫；一级反应r = kc = kcAInc 人=-fc/ + lncA()lnd = _RCa，O20

15、13年 7JJ26H第三軌化学动力学9化学热力737 (209)題例题（药用基础化学P80例5-1）阿司匹林（乙酰水杨酸）水溶液在pH=25时 最稳定，且其失效过程符合一级反应的规律, 25°C时速率系数为5X10-7sT。已知阿司匹 林降至90%即失效。求此条件下该药的半衰 期和有效期。例题= -M + lnCo,AIn %,a 小)_ 111(丄/05)90%In 5 a -ln(0.9c0 A)In(1/0.9)SKlOs-1 =211X10. = 2.4d2013年 7H26H第三虽化学动力学仃化学热力学39(209)二级反应r = kc；2013<|7JJ26H第三吊

16、化学动力学仃化学热力学40(209)，屍二级反应W反应物浓度与时间的关系2013年7 丿 J26H第三疏化学动力学9化学热力学41(209);二级反应例题(药用基础化学p81例5-2)已知乙酸乙酯在25°C时的皂化反应为二级反应:CH3COOC2H5+NaOH-*CH3COONa+CH3CH2OH乙酸乙酯和氢氧化钠的起始浓度均为0. OlOOmol-L-1,反应20min后，氢氧化钠的浓度减少了000566molLT。试计算(1)反应速率系数/(2)反应的半衰期耳/2。2013年 7 丿 J26H例题43 "(209)2013年 7 丿 J26H第三虽化学动力学9化学熾力7

17、44 (209)2013年 7 丿 J26H第三虽化学动力学9化学熾力744 (209)+丄“AA15 S = 00100 0.00566 O.oIM l mol1 min11 1t20=6.52L - mol_1 min _1_1_ °5c°a °o,a _ 1 1 .1/2 = k = kc = 6.52x0.0100=15.3min2013年 7 丿 J26H第三虽化学动力学9化学熾力744 (209)lH n级反应SM2)20131 7 JJ26H第三认化学动力学仃化学热力/45(209)a 级反应SM2)"反应物浓度与时间的关系第三认化学动力学仃化学热力/46(209)20131 7 JJ26Hg 级反应SM2)2013年 726H第Hi化学动力学仃化学热力学50 (209)2013年 726H第Hi化学动力学仃化学热力学50 (209)47(209)=kt + (n-l)c2013年7丿J26日第三苹 化学动力学与化学热力僅简单级数反应0反应物浓度与时间的关系零级反应Ca = kt +c°人一级反应 lncA = -kt + lnc0 A二级反应丄=加+丄CA%A"级反应(n