武汉工程大学第十一章化学动力学总结.ppt

第十一章 化学动力学总结 工催01 班 雷一雄 一 主要研究对象：研究化学反应速率和反应机理 本章主要内容 第二部分 关于化学反应速率的问题： 2.1反应速率及反应速率方程的一般形式 ①定义式： 符合通式 的各级反应及动力学特征 2.3.速率方程的确定 2.4. T与K的关系及Ea 一.阿伦尼乌斯方程（经验方程）: 2.5. 典型复合反应 对行反应（一级）: 3.2．光化学 3.3催化作用 一.催化剂：加入少量就能显著加快反应速率，本身的化学性质和数量在反应前后并不改变的物质。 * * * * * * * * * * * * * * 反应速率方程（重点） 反应速率与反应机理的关系（重点） 反应速率理论 光化学 催化作用 化学反应速率 反应级数（n） 反应速率常数（k） 简单级数的反应（速率方程） n=0 n=1 n=2 … 特征 微分式 积分式 半衰期（t1/2） 温度对反应速率的影响及活化能（Ea） 阿伦尼乌斯方程 速率方程的确定（n的确定） 积分法 微分法 几个典型复合反应及其特征、速率方程的近似处理法 平衡态近似法 稳态近似法 △.恒V时： ，表示方法 ②速率方程：温度等参数一定时,速率方程为: v=f (CACB…） 常见微分形式： kA－为反应速率常数，kA=kp,A(RT)n-1；nA,nB—反应物A或B等分级数;n 反应总级数,n=nA+nB+… 反应级数n：n的大小反映了浓度对反应速率影响的程度，n越大，v受c的影响越大 2.2 速率方程的积分形式： 将速率方程进行积分，从而讨论它们的动力学特征（c-t,t1/2-c的关系等） ③基元反应与非基元反应 基元反应:能够代表真实的反应步骤。一个宏观反应机理中的每一步反应就是一个基元反应 非基元反应:由两步或两步以上的基元反应构成 质量作用定律（只适用基元反应） aA+bB+…. 产物 v=kcAacBb 具体如下： 非常重要 （重点掌握零级、一级、二级反应） 以一级反应为例 A→产物 （某些分解反应、异构化反应和蜕变反应） 速率方程的微分形式 速率方程的不定积分形式 速率方程的定积分形式 动力学特征： 1、反应速率与反应物浓度有关。 2、k: 单位s-1， (时间) –1。 3、ln CA-t 直线关系，斜率m= –k。 4、半衰期 : t?= ln 2/ k，半衰期与初始浓度无关。 设反应物转化率为xA ，则有： N级反应特征如下表： ㈠微分法 对 取对数 (作图法) ㈡积分法 A.尝试法（适用于整数级） 先假定一个n值（一般先尝试二级），故可知速率方程的积分式．数据少用代入法，数据多用作图法，如果k为常数则表示假定成立． B.半衰期法: C.溶液过量法 需要由动力学实验测定 c ~ t 数据，确定反应级数 n 或nA, nB及速率常数 k，关键是确定n。 ▲速率方程的计算和应用 主要公式：微分式、积分式和半衰期公式 涉及物理量包括： 1）速率系数k和反应速率r ； 2）反应物的浓度(cA, cA0或pA , pA0 或xA…) 3）反应时间t 或半衰期t 1/2 习题计算大体分为以下几类： 解题思路： 确定反应级数 计算速率常数k 计算其它未知量如反应物浓度、转化率、反应时间等 1、由反应特征和所给速率方程式确定反应级数 2、速率常数 k 的计算 1）由微分式计算 2）由积分式计算速率常数 3）由半衰期公式计算速率常数 3、反应物浓度或转化率(cA, cA0或pA , pA0 或xA…) 的计算 (确定反应级数才能确定速率方程式) 分为以下几种情况： 1）已知反应物的初始浓度 cA0 （或pA0 ）和总压p时，可 结合计量方程式推出cA或pA 2) 速率方程积分式中涉及cA （或pA ）, cA0（或pA0） k, t四个变量中，已知其中三个变量，即可求出第四个量。 3）求转化率 4、求反应时间和半衰期 根据积分式和半衰期公式计算 总结： 在反应速率方程式的有关计算中，主要包括了反应级数的确定、反应物浓度、速率常数k和反应时间t的计算等，这些计算常常相互交错，但主要公式是一级和二级的速率方程微分式、积分式和半衰期公式。核心是速率常数k 的计算 dT ★ 阿累尼乌斯方程适用于温度范围不太宽的元反应和非元反应； 形式 ★ Ea越大，v对T越敏感，即高温对Ea大的反应有利，低温对Ea小得反应有利（控制生产中主、副反应） ★ Ea1-Ea,-1=△U, 恒V时，Qv= Ea1-Ea,-1 应用：由已知某温度下的速率常数，求算另一温度下的速率常数；确定一定转化率下的适宜温度； 平行反应（一级）： 连串反应（一级）： A