(第十一章化学动力学基础一.doc

一、授课计划 授课章节名称 第十一章 化学动力学基础（一） 授课 时数 教 学 目 的 1.使学生理解一些动力学基本概念 2.掌握简单级数反应以及典型复杂反应的动力学特点。 3.理解并应用阿仑尼乌斯公式。 4.能用稳态近似、平衡假设等处理方法推导一些复杂反应的速率方程 教 学 要 求 1.掌握等容反应速率的表示法及基元反应、反应级数等基本概念。 2.对于简单级数反应，要掌握其速率公式的各种特征并能由实验数据确定简单反应的反应级数。 3.对三种典型的复杂反应，要掌握其各自的特点及其比较简单的反应的速率方程。 4.明确温度、活化能对反应速率的影响，理解阿仑尼乌斯公式中各项的含义。 5.掌握链反应的特点，会用稳态近似、平衡假设等处理方法。 教学 重点 与 难点 化学动力学的一些基本概念：反应的级数与反应的分子数，基元反应与非基元反应以及反应的速率的描述方法等；简单级数反应的动力学特征，几种典型复杂反应的动力学特征，温度对反应速率的影响（反应的活化能的概念），链反应的动力学特征以及动动学方程的推导方法。 教 学 内 容 化学动力学的一些基本概念，反应分子数与反应级数的区别与联系，反应速率表示法以及简单反应的浓度与时间的关系式，反应级数的实验测定法，对峙反应、平行反应和连串反应的动力学公式应着重了解速率方程式的建立及浓度与时间的关系式，稳态法与平衡浓度法处理速率方程的意义，链反应的特征与爆炸反应的机理，活化能的概念及其对反应速率的影响 教学 方法与手段 课堂讲授 作业与 思考题 1. 课后全部复习题 2. 作业题： 2，4，5，9，12，14，17，20，22，25，26，29，31，34，38。 阅读 书目或参考 资料 教 学 后 记 二、课时教学内容 教 学 内 容 小结 第十一章 化学动力学基础（一） §11.1 化学动力学的任务和目的 化学反应用于生产实践遇到热力学的局限性和化学动力学的必要性两个方面的问题。化学热力学主要研究反应的方向、限度和外界因素对平衡的影响。解决反应的可能性，即在给定条件下反应能不能发生，及反应进行的程度，而化学动力学主要研究反应的速率及反应机理。主要解决反应的现实性问题。 例如反应： 的 ，说明该反应向右进行的趋势是很大的，但是在通常情况下若把H2、O2放在一起几乎不发生反应。 化学动力学的基本任务： 1．研究化学反应的速率，以及各种因素（浓度，压力，温度，催化剂）对速率的影响。 2．研究反应的机理（历程），讨论反应中的决速步等。 化学动力学与物质结构的关系： 化学动力学和化学热力学的研究方法不同。它要研究反应速率及其影响的因素，必须了解体系的物质结构方面的知识，同时，通过对反应速率以及反应机理的研究，也可以加深人们对物质结构的认识。 化学动力学的发展过程： 第一阶段，宏观动力学阶段，主要从宏观上测定化学反应的速率，确定反应的级数，在此阶段，确立了质量作用定律和阿累尼乌斯定律，并提出了活化能的概念。 第二阶段，包括从宏观动力学到微观动力学的过程，以及从微观研究化学反应的速度。在这一阶段，建立了各种反应的速度理论，如碰撞理论，过渡状态理论，链反应，单分子反应速度等理论，从二十世纪五十年代开始，分子束和激光技术应用于化学动力学的研究，使人们进入到了态--态反应的层次，研究不同量子态的反应物和产物的速率，以及反应的细节。 化学动力学理论还不能象热力学理论那样系统和完善。 §11.2 化学反应速率的表示法 一、反应速率的表示 在等容反应系统中，反应物的消耗和产物的生成速度随反应的类型的不同而不同，一般情况下，反应系统中反应物和产物的浓度与时间的关系可以用如右图的曲线来表示，化学反应的速率，就是单位时间反应物和产物浓度的改变量，由于反应物产物在反应式中的计量系数不尽一致，所以用不同的物质表示化学反应速率时，其数值也不一致。 但如用反应进度的变化率来表示进度，反应速率在数值上是一致的。 如对反应： 根据反应进度的定义： 因为 定义反应的速率： 式中V为反应系统的体积，νB为计量系数，r的单位为（浓度·时间-1）。 对于一个任意的等容化学反应： 则有 对于气相反应，也可以用各种气体的分压来代替浓度，如对反应 N2O5(g) = N2O4 + 1/2 O2 反应的速成率也可以表示为 的单位为（压力·时间-1）。 对于理想气体，，所以。 对于多相催化反应（气-固、液-固），则用单位量的催化剂上反应进度对时间的变化率表示反应速率： 式中Q为催化剂的量，可以是质量，体积或表面积等。 二、化学反应速率的