第十一章 化学动力学 授课时数：13学时 主要内容： 1 化学动力学的 .doc

第十一章 化学动力学 13学时 主要内容： 1.????? 化学动力学的任务和目的 2.????? 化学反应速率的表示和速率方程 3.????? 简单级数反应的速率方程和积分形式 4.????? 速率方程的确定 5.????? 温度对反应速率的影响 6.????? 典型复合反应 7.????? 复合反应速率的近似处理法 8.????? 链反应 9.????? 气体反应的碰撞理论和过渡状态理论 10.? 溶液中的反应、多相反应和光反应 11.? 催化作用和催化反应 重点： 1.??? 化学反应速率、反应速率常数、基元反应、反应分子数和反应级数的概念； 2.??? 一级和二级反应的速率方程及其应用； 3.??? 反应级数和速率方程确定方法； 4.??? 阿累尼乌斯方程的意义及应用，活化能及指前因子的意义； 5.??? 典型复合反应的特征，复合反应速率的近似处理； 6.??? 反应速率理论； 7.??? 溶液中的反应、多相反应和光化学反应的特征； 8.??? 催化反应的特征和催化动力学。 难点： 1.??? 通过实验建立速率方程的方法； 2.??? 稳态近似法、平衡近似法及控制步骤的概念及其运用； 3.??? 复杂反应的特征及其有关计算； 4.??? 有效碰撞理论和过渡状态理论的基本公式及有关概念。 教学方式： 1.???? 采用CAI 课件与黑板讲授相结合的教学方式； 2.???? 合理运用问题教学或项目教学的教学方法； 3.???? 作业： 2，3，4， 6，7，9，11，13，15，18，20，23，27，29，30，32，34，36，39，41，42，44，45，46，50，56，57，60； 4.???? 答疑：(a) 课后答疑；(b) 通过网络选择问题进行集体讨论。 　 化学动力学是研究化学反应速率和反应机理的学科。 11．1化学反应的反应速率及速率方程 化学反应的反应速率与浓度等参数间的关系式，或浓度与时间等参数间的关系式，称化学反应的速率方程式，或称动力学方程。 1．反应速率的定义 式中：V为体积，? 为反应进度，t 为时间。 若反应在恒容下进行时，则上式可改写为 ? ?B为反应方程式中的化学计量数，对反应物取负值，对产物取正值。例如 aA + bB ? f F + eE 当取反应物或产物分别表示上述反应的反应速率时，则有 ??????????????? 在实际应用时，常用，或，来表示反应的反应速率。，称为反应物的消耗速率；，则称为产物的生成速率。用参加反应的不同物质之消耗速率或生成速率来表示一反应的反应速率时，其数值是不同的。 2．基元反应和非基元反应 基元反应是指由反应物微粒(分子、原子、离子、自由基等)一步直接转化为产物的反应。若反应是由两个或两个以上的基元反应所组成，则该反应称为非基元反应。例如H2与I2的气相反应： H2 + I2 = 2HI????????????? （11.2） 由以下几个简单的反应步骤组成： ① I2 + M0 → I· + I· + M0 ② I· + I· + H2 → HI + HI ③ I· + I· + M0→ I2 + M0 M0表示能量足够高的H2，I2等分子，M0表示能量较小的分子。式（11.2）表示的H2与I2的反应为非基元反应，而①，②，③式所表示的反应为基元反应。 3．基元反应的速率方程——质量作用定律，反应分子数 对于基元反应，其反应速率与各反应物浓度的幂乘积成正比，而各浓度的方次则为反应方程式中的各反应物的化学计量数，这就是质量作用定律。例如，有基元反应如下： A + 2B ? C + D 则其速率方程为 要注意：非基元反应决不能用质量作用定律，所以如未指明某反应为基元反应时，不能随意使用质量作用定律。 在基元反应中，实际参加反应的分子数目称反应和三分子反应，四分子反应目前尚未发现。反应分子数只可能是简单的正整数1，2 或3。 基元反应 反应分子数 A→P 单分子反应??????? A + B → P 双分子反应 2A + B→ P 三分子反应 4．化学反应速率方程的一般形式，反应级数 若反应的反应速率与参加反应物质的浓度之间存在以下关系，即 则称此关系式为反应的速率方程。式中的?，?，? 分别称为A, B, C 物质的反应分级数，? + ? + ?? = n 便称为反应总级数。?，?，? 的数值可为零、分数和整数，而且可正可负。k称为反应的速率常数。有的反应无法用简单的数字来表示级数。 ? 应指出：若速率方程中的v及k注有下标时，如vB，kB，则表示该反应的速率方程是用物质B表示反应速率和反应速率常数。 5．用气体组分的分压表示的速率方程 对于有气体组分参加的∑υB(g) ≠0 的化学反应，在恒温恒容下，随着反应的进行，系统的压力随之而变化，这时只要测