物理化学核心教程(第二版)思考题习题答案—第7章化学动力学.pdf

第七章 化学反应动力学 一．基本要求 1．掌握化学动力学中的一些基本概念，如速率的定义、反应级数、速率系数、 基元反应、质量作用定律和反应机理等。 2．掌握具有简单级数反应的共同特点，特别是一级反应和 a = b 的二级反应的特 点。学会利用实验数据判断反应的级数，能熟练地利用速率方程计算速率系数和半衰 期等。 3．了解温度对反应速率的影响，掌握 Arrhenius 经验式的 4 种表达形式，学会运 用 Arrhenius 经验式计算反应的活化能。 4 ．掌握典型的对峙、平行、连续和链反应等复杂反应的特点，学会用合理的近 似方法（速控步法、稳态近似和平衡假设） ，从反应机理推导速率方程。学会从表观 速率系数获得表观活化能与基元反应活化能之间的关系。 5．了解碰撞理论和过渡态理论的基本内容，会利用两个理论来计算一些简单反 应的速率系数， 掌握活化能与阈能之间的关系。 了解碰撞理论和过渡态理论的优缺点。 6．了解催化反应中的一些基本概念，了解酶催化反应的特点和催化剂之所以能 改变反应速率的本质。 7．了解光化学反应的基本定律、光化学平衡与热化学平衡的区别，了解光敏剂、 量子产率和化学发光等光化反应的一些基本概念。 二． 把握学习要点的建议 化学动力学的基本原理与热力学不同， 它没有以定律的形式出现， 而是表现为一种 经验规律，反应的速率方程要靠实验来测定。又由于测定的实验条件限制，同一个反应 用不同的方法测定，可能会得到不同的速率方程，所以使得反应速率方程有许多不同的 形式，使动力学的处理变得比较复杂。反应级数是用幂函数型的动力学方程的指数和来 表示的。由于动力学方程既有幂函数型，又有非幂函数型，所以对于幂函数型的动力学 方程，反应级数可能有整数（包括正数、负数和零） 、分数（包括正分数和负分数）或 小数之分。对于非幂函数型的动力学方程，就无法用简单的数字来表现其级数。对于初 学者， 要求能掌握具有简单级数的反应， 主要是一级反应、 a = b 的二级反应和零级反应 的动力学处理方法及其特点。 149 动力学的一般处理方法是：对照反应的计量方程， （1）先写出起始（ t = 0 ）和某一 时刻（ t = t ）时，反应物和生成物的浓度； （2 ）写出速率方程的微分形式； （3）对速率 方程进行不定积分，找出反应物（或生成物）的浓度与时间之间的线性关系； （4 ）对速 率方程进行定积分，找出反应物（或生成物）浓度、时间与速率系数之间的定量关系。 这样，就可以从实验测定的已知量求出未知量； （5）找出半衰期与反应物浓度之间的关 系；（6 ）总结该反应的特点。主要掌握零级反应、一级反应和 a = b 的二级反应的特点。 确定反应级数的方法通常有 4 种， 即积分法、 微分法、 半衰期法和改变反应物的比 例的方法。但微分法由于需要多次作图，所以适合于在科学研究中使用。而改变反应物 比例的方法是建筑在前面方法的基础上， 仅仅是利用准级数的特点把两个未知级数分别 进行确定而已。所以，通常用得最多的是积分法（也称为尝试法） ，适合于确定整级数 的反应，其次是半衰期法，适合于确定除一级反应以外的其他级数反应。确定反应级数 归根结底是要熟练掌握具有简单级数反应的特点，如速率系数的单位、浓度与时间的线 性关系、半衰期的特点等，只要发现有一个特点符合某反应级数，就可以确定其反应级 数。