基元反应、反应速率方程课件

第二、三节

基元反应、反应速率方程第二、三节

基元反应、反应速率方程第二节基元反应第二节基元反应一.计量方程与机理方程计量方程:只表示反应前后的物料平衡关系。例如:2O33O2机理方程:表示实际反应过程(反应历程)的方程。 例如上述反应经历了两个步骤:O3O2+O(1)2O2O+O3

(2)一.计量方程与机理方程计量方程:只表示反应前后的物料平衡二.基元反应与总包反应例如H2和I2的气相反应:

H2+I22HI这是一个总包反应,由以下基元反应组成:I2+M(高能)2I+M(低能)(1)2HIH2+2I

(2)基元反应(elementaryreaction)：由反应物微粒(分子、原子、离子或自由基等)一步直接生成产物的反应。总包反应(overallreaction)：由多个基元反应组成的反应，又称为复杂反应(complexreaction)。二.基元反应与总包反应例如H2和I2的气相反应:H2+三.反应分子数参加基元反应的分子数目称为反应分子数。此处的分子应理解为分子、离子、自由原子或自由基的总称。已知的反应分子数只有1、2和3。三.反应分子数参加基元反应的分子数目称为反第三节反应速率方程第三节反应速率方程第三节反应速率方程速率方程也可用积分形式表达为反应组分浓度与时间的函数关系式,称为反应的积分速率方程或动力学方程(kineticequation):c=f(t)

微分速率方程：恒温下以微分形式表达的反应速率r与各反应组分浓度的函数关系式,又称为反应的速率方程(rateequation):

r=f(c)第三节反应速率方程速率方程也可用积分形式表一.基元反应的速率方程质量作用定律质量作用定律：在恒温下,基元反应的速率正比于各反应物浓度幂的乘积,各浓度幂中的指数等于基元反应方程中各相应反应物的系数。注意：对于总包反应,只有分解为若干个基元反应后,才能逐个运用质量作用定律。一.基元反应的速率方程质量作用定律质量作用定律：在恒温一.基元反应的速率方程质量作用定律对某基元反应A+2DG,由质量作用定律可得:k:反应速率常数对总包反应,例如:H2+I22HI可分解为两步基元反应:反应(1)中正反应速率为:r1=k1cI2cM逆反应速率为:r2=k2cI2cM(1)I2+M(高能)2I+M(低能)

快(2)H2+2I2HI

慢一.基元反应的速率方程质量作用定律对某基元反应A+2D反应(2)的速率为:r3=k3cI2cH2

实验表明,反应(1)的速率快,能迅速达到平衡，则:反应(2)的速率慢,总反应速率主要取决于反应(2)的速率k1、k2、k3:各基元反应的速率常数;k

总:为总包反应的速率常数。一.基元反应的速率方程质量作用定律k1cI2cM=k2cI2cM整理得:反应(2)的速率为:r3=k3cI2cH2

实验二.反应速率常数和反应级数

总包反应的速率方程应由实验确定,其形式各不相同。例如:(1) H2+I22HI(2) H2+Br22HBr(3)H2+Cl22HCl反应(1)和(3)的速率方程的比例常数k称为反应速率常数(reaction-rateconstant)或比反应速率(specificreactionrate),简称速率常数或比速率。二.反应速率常数和反应级数总包二.反应速率常数和反应级数

其反应速率方程具有反应物浓度幂乘积的形式:、、……:实验测得的各反应物的级数。反应的总级数:n=+++……速率方程中,各反应物浓度幂中的指数,称为该反应物的级数;所有反应物的级数之和,称为该反应的总级数或反应级数(orderofreaction)。aA+dD+eE+……G注意：各反应物的级数与其计量系数a、d、e……无关。二.反应速率常数和反应级数其反应速率方程具有反应物浓度幂二.反应速率常数和反应级数

说明：(1)反应级数可以是整数,也可以是分数;可以是正数,也可以是负数或零;有些反应也可能无级数可言;(2)反应级数与反应分子数不同;(3)由于其他与反应速率有关的反应物浓度保持恒定(或近似恒定),而使反应速率只与某一反应物的浓度成正比的一级反应,又称为假一级反应或准一级反应(pseudofirst-orderreaction);例如蔗糖水解反应即可视为准一级反应：

r=kc蔗糖二.反应速率常数和反应级数说(4)同一化学反应在不同的反应条件下可表现出不同的反应级数。例如在含有维生素A、B1、B2、B6、B12、C、叶酸