3-动力学课案.ppt

一、化学热力学的研究对象和局限性 二、化学动力学的研究任务 三、化学反应动力学的发展历程 §3.2 化学反应速率的表示法 1、转化速率的定义： 某时刻t时反应进度随时间的变化率称为“转化速率”，即： 1、液相反应（均相） §3.3 化学反应的速率方程 一、基元反应和非基元反应 二、速率方程 1、基元反应的速率方程 注意： 1）质量作用定律只能适用于“基元反应”。 2）有的非基元反应的速率表达式也符合质量作用定律，那只是巧合，不能以此推断该反应为基元反应。 例如：H2 + Cl2 ? 2HCl 是非基元反应 1、反应级数： 在化学反应的速率方程中，各物质浓度项的指数代数和就称为“反应级数”，用n表示(总级数)。 其中各物质浓度项的指数称为“该反应物的级数”。 我们通常所说的反应级数是指总级数 例如：反应H2 + Cl2 ? 2HCl，实验确定的反应速率方程为： 零级反应 2、反应分子数 1）属于不同范畴：反应级数是就宏观的总反应而言，反应分子数则是对微观的基元反应而言。 2）取值不同：反应级数可以为整数、分数、正数、负数，有时甚至无法用简单数字来表示；反应分子数只能为1、2、3。 3）意义不同：反应级数是速率方程中各物质浓度项的指数代数和，反应分子数是参加基元反应的反应物的粒子数目。 4) 对指定反应，反应级数可依反应条件变化而改变（P162举例）。而反应分子数对指定的基元反应而言为固定值。 4、反应速率常数k §3-4 具有简单级数的反应 具有简单反应级数（如 n = 0，1，2，3 等）的反应在速率方程的微分表达式、积分表达式、半衰期计算公式、速率常数 k 的量纲、浓度与时间变化曲线关系等方面都各有其特点。 以下主要讨论具有反应级数为 0，1、2的反应的特性。 注意：简单级数反应不一定是简单的基元反应，反应机理（历程）可能并不简单。 一、一级反应（first order reaction） 二、二级反应(second order reaction) 二级反应一般有两种形式： 类型1： 若 类型2： 三、零级反应( Zeroth order reaction) 四、n级反应(nth order reaction) 五、反应级数的确定 1、积分法（尝试法）： 1、积分法（尝试法）： 【例题】：P179，例题2 2、微分法（整数或分数级数） 【例题】：P179，例题2 3、半衰期法 4、改变物质数量比例的方法 §3-5 几种典型的复杂反应 一、对峙反应(Opposing Reaction) 1、对峙反应的处理方法（1-1级对峙反应） 2、对峙反应的特点 二、平行反应(Parallel Reaction) 1、两个一级反应组成的平行反应的处理方法 2、两个二级反应组成的平行反应的处理方法 3、总结：反应级数相同的平行反应的特点 例题： §3-6 温度对反应速率的影响 习题1： 习题2： §3-7 链反应(chain reaction) 二、直链反应(straight chain reaction) 4、用稳态近似推导直链反应速率方程 三、支链反应 为什么会有爆炸界限？ 复杂反应：如果一个化学反应是由两个或两个以上的基元反应以各种方式互相联系起来的，则这种反应就是复杂反应。 这里讨论的典型复杂反应有： 对峙反应√ 平行反应√ 连续反应 正、逆反应级数可以相同，也可以不同。例如： 对峙反应：在正、逆两个方向同时进行的反应。俗称可逆反应。 （1 – 1级对峙反应） （1 - 2级对峙反应） （2 - 2级对峙反应） 以下以最简单的1-1级对峙反应为例，讨论对峙反应的处理方法和特点 对峙反应的右向反应净速率等于正向速率减去逆向速率 当达到平衡时，右向净速率为零 (3)代入（1）： -----速率方程的微分式 对式（4）作定积分： ，所以： -----速率方程的积分式 测定了t 时刻的产物浓度x，已知a和xe（根据K求算），就可分别求出k1和k-1。 1、右向反应净速率等于正、逆反应速率之差值 2、达到平衡时，反应右向净速率等于零 3、正、逆反应速率常数之比等于平衡常数 4、在c～t图上，达到平衡后，反应物和产物的浓度不再随时间而改变 -----速率方程的积分式 相同反应物同时进行若干个不同的反应称为平行反应。 平行反应的级数可以相同，也可以不同，前者数学处理较为简单。在此仅讨论反应级数相同的平行反应的情况 通常将生成期望产物的一个反应称为主反应，其余为副反应。 有机化学中经常碰到平行反应。 [A] [B] [C] t=0 a 0