ch11.1化学反应的速率及速率方程.ppt

化学热力学的研究对象和局限性 研究化学变化的方向、能达到的最大限度以及外界条件对平衡的影响。 化学热力学只能预测反应的可能性，但无法预料反应能否发生？反应的速率如何？反应的机理如何？例如： 化学动力学的研究对象 化学动力学研究化学反应的速率和反应的机理以及温度、压力、催化剂、溶剂和光照等外界因素对反应速率的影响，把热力学的反应可能性变为现实性。 §11.1. 化学反应的速率及速率方程 主要内容 反应速率的定义 反应速率的实验测定 化学反应的速率方程 三、 化学反应的速率方程 内容 化学反应的速率方程 反应级数 反应速率常数 恒容气相反应的速率方程 基本要求： 熟练掌握经验速率方程，反应级数和速率常数。 * * 第十一章 化学动力学 -237.19kJ/mol 热力学只能判断这两个反应都能发生，但如何使它发生，热力学无法回答。 -16.63kJ/mol 例如： 动力学认为： 需一定的T，p和催化剂 点火，加温或催化剂 一. 反应速率的定义 　　某化学反应的化学计量方程式若为 　　aA + bB → lL + mM 　　可写为一般式 0=∑vB·B 　　化学计量方程式只表示反应物与生成物的计量关系，当然不出现中间产物。根据中间产物的情况，可将化学反应分为： 非依时计量学反应 依时计量学反应 反应中无中间物，或虽然有中间物，但浓度甚微，可忽略不计。那么此类反应在反应过程中，反应物与产物的计量关系总是确定的，为计量方程式所示，不会随时间变化 反应过程中有中间物，而且随着反应进行，中间物的浓度逐渐增加。因此随着反应进行，反应物与产物的计量关系将随时间变化，即没有确定的计量关系。 我们只研究非依时计量学反应的速率问题。 1. 基于反应进度ξ的速率的定义 反应进度的定义 　　反应速率 用某时刻单位时间内反应进度变化率表示该时刻的反应速率 　　又有 　　显然在这种反应速率的定义中，实质上是用各物质的物质量随时间的变化再除以其计量系数来表示反应速率的。 　　这是因为各种物质按照各自的计量系数所示的比例进行反应 　　⑵ 反应速率须为正值。若 v 0，负值无意义。 　　⑴ 一个化学反应的速率可用参与反应的任何一种物质的物质量随时间的变化( 再除以其计量系数) 来表示，数值都是相同的，是等效的。 2. 基于物质浓度的速率定义 　　反应速率还可以这样定义： 用单位时间、单位体积内反应进度的改变表示反应速率 　　第二种反应速率的定义，实质上是用各物质的浓度随时间的变化 (再除以其计量系数) 来表示反应速率的。同样强调两点： 对于恒容反应体系 　　⑴ 可用参与反应的任何一种物质的浓度随时间的变化（再除以其计量系数）表示反应速率，都是等效的，数值都是相同的。 　　⑵ 反应速率为正值 v 0。 3. 用生成物的生成速率或反应物的消耗速率代表反应速率 　　在反应过程中，反应物不断消耗，生成物不断生成，我们可用某时刻某一种反应物的消耗速率或某一种生成物的生成速率代表整个反应该时刻的反应速率。 　　对于化学反应 aA + bB → lL + mM 　　A 的消耗速率 　　B 的消耗速率 　　L 的生成速率 　　M的生成速率 　　⑴ 为保持反应速率为正值，在用反应物的消耗速率代表整个反应的速率时，前面要加负号； 　　⑵ 不同反应物的消耗速率及不同生成物的生成速率数值大小是不同的，选用那种物质代表整个反应速率时，需注以下脚标； 　　⑶ 不同物质的消耗速率或生成速率总是与各自的计量系数成正比。对于上述反应有 　　比如合成氨反应 N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g) 　　“[ ]”亦表示浓度与“c”相同。 二. 反应速率的实验测定 　　随着反应的进行，反应物的浓度不断减少，产物的浓度不断增大。测出各不同时刻各物质的浓度，绘制如下的 c-t 曲线。 　　 c-t 曲线上各点的斜率即为各时刻的瞬时速率。 or c~t 曲线称为动力学曲线。因此测定反应速率等价于测定不同时刻的各物质的浓度。 实验测定反应速率有两种方法: 　　⑵ 物理方法：利用物理手段，测定不同时刻与物质浓度呈线性关系的物理量，从而确定反应速率。 　　通常利用的物理量有：压力、体积、电导率等。物理法的特点是迅速方便，可以在不终止反应的情况下进行连续测定，并可进行自动记录。 　　由于物理法不是直接测定浓度，所以要首先明确所测的物理量与物质的浓度之间是否有直线关系。 动力学曲线 　　⑴ 化学法：用化学分析方法测不同时刻各物质浓度 绘 c-t 曲线 各时刻的反应速率 　　比如恒温恒容气相反应 　　反应物 　　∴pA∝cA 各气体物质的分压和浓度成正比，因此我们可采用