第八章化学反应速率和反应机理资料
大学化学 第八章 化学动力学剖析
dm
3
s
1
v( H2
)
1 3
2.4
2
3.0
0.1mol dm
3
s 1
v( NH3
)
1 2
0.4 2
0
0.1mol dm 3
s 1
第二节 化学动力学的基本概念
一.化学反应的速率方程 1.基元反应和非基元反应
H2+I2 →2HI
① I2+M→2I·+M ② H2+ 2I·→ 2HI ③ I·+ I·+M → I2+M
2.基元反应的速率方程 ——浓度的影响(质量作用定律的数学表达式)
基元反应中,反应速率与反应物浓度指数幂的乘积成正比 任意反应: aA + bB = cC + dD
v
kc
a A
c
b B
k(T):速率常数或反应比速
例如基元反应:H 2 2I 2HI
v dcH2 dt
1 dcI 2 dt
c
lnc
① lnc∼t:线性关系
ln c0
k1t
斜率:-k1 截距:lnc0
② k1的单位:[时间]-1
k1
1 t
ln
c0 c0
x
1 2
c0
c0
dc A cA
k1 0T1 2 dt
物理化学-第八章-宏观反应动力学
瞬时速率
浓度 度c
d[P] dt
产物[P]
d[R] dt
反应物[R]
R P d[R] rR dt d[P] rp dt
在t 时刻,作交点的 时刻 作交点的 切线,得到瞬时速率。
t
时间 t
反应物和产物的浓度随时间的变化 反应开始,速率大,然后不断减小, 反应开始 速率大 然后不断减小 体现了反应速率变化的实际情况。
从动力学曲线得到瞬时速率
测定不同时刻各物质浓度的方法有: 化学方法:不同时刻取出一定量反应物,设法用骤冷、冲稀、加阻化
剂、除去催化剂等方法使反应立即停止,然后进行化学分析。
物理方法:测定与浓度有关的物理性质(旋光、折射率、电导率、电动
势、界电常数、黏度和进行比色等),或用现代谱仪(IR, UV-VIS, ESR, NMR, ESCA等)监测与浓度有定量关系的物理量的变化,从而求得浓度变 化。
基元反应和非基元反应
(1) H 2 I 2 2HI 的反应历程为
2I M (4) ( ) I2 M
(5) ( ) H 2 2I 2HI
式中M是指反应器的器壁,或是不参与反应只起传 递能量作用的第三物种。 递能量作用的第三物种
基元反应和非基元反应
反应速率(rate of reaction)
1 凡提到反应速率时,必须指明反应的计量方程式。 1. 凡提到反应速率时 必须指明反应的计量方程式 2. 反应速率 r 是反应时间 t 的函数,代表反应的瞬 时速率,其值不仅与反应的本性,反应的条件有 关,而且与物质的浓度单位有关。
第八章化学反应速率和反应机理
目录
一级反应 A B+C
v=-dcA/dt=kAcA
CA
CAO
t dcA kA 0 dt cA
ln CAo =kAt
C Ao 1 1 1 C Ao 1 kA= ln = ln = ln t C Ao aC AO C A t 1 a t
CA
1 1 k= ln 1 a t
半衰期,即反应物浓度降低到一半所需 时间 t1/2=ln2/k
温度对速度常数和平衡常数的 影响比较
温度对平衡常数的影响
In K2/K1 = (ΔH / R)(T2-T1 )/ T2T1 T2 > T1 : 当ΔH0 > 0, K2 > K1 当ΔH0 < 0, K2 < K1
温度对速度常数的影响
In k2/k1 = (Ea / R)(T2-T1 )/ T2T1 T2 > T1 :因为Ea > 0, k2 >k 1
引起爆炸的原因: 支链反应 能量积累 气体组成 目录
1,浓度对反应速度的影响
对一级反应: 当初始浓度提高一倍,反应速率及产量 都提高一倍。 反应转化率与初始浓度无关。 反应物达到一定转化率所需时间与初始 浓度无关。若某反应物转化掉3/4所用的 时间是转化掉1/2所用时间的两倍,则该 反应就是一级反应。
对二级反应,当反应物浓度提高一倍时, 反应速率是原来的四倍 半衰期与初始浓度成反比 T 1/2=1/(KACAO)
反应速率常数
按方程式(2)求ξ:1/2 N2 + 3/2 H2 = NH3
n(NH 3 ) 2.0mol - 0mol 2.0mol ( NH 3 ) 1
n(N 2 ) 4.0mol - 5.0mol 2.0mol (N 2 ) - 1/ 2
n( H 2 ) 7.0mol - 10mol 2.0mol (H 2 ) - 3/ 2
例
10.0mol H2和5.0mol N2在合成塔中混合后经过一 定时间,反应生成2.0molNH3,反应式可写成 如下两种形式: (1) N2 + 3H2 = 2NH3
(2) 1/2 N2 + 3/2 H2 = NH3
分别按(1)和(2)两种方程式求算此反应的 。
解: 反应在不同时刻各物质的量(mol)为: n(N2) t=0 t=t ξ= 0 时 5.0 n(H2) 10.0 n(NH3) 0 2.0
ξ=ξ时 4.0 7.0 按方程式(1)求ξ: N2 + 3H2 = 2NH3
Δn(NH 3 ) 2.0mol - 0mol ξ 1.0mol υ(NH 3 ) 2
Δn(N 2 ) 4.0mol - 5.0mol ξ 1.0mol υ(N 2 ) -1
Δn(H 2 ) 7.0mol - 10mol ξ 1.0mol υ(H 2 ) -3
化学反应速率和反应机理
化学反应速率和反应机理
化学反应速率是指单位时间内反应物浓度变化的快慢程度,反应机理则是描述反应过程中发生的分子层面的详细步骤和反应物之间的相互作用。两者都是化学反应中非常重要的概念。本文将分别探讨化学反应速率和反应机理的相关知识。
一、化学反应速率
化学反应速率可以描述为反应物浓度随时间的变化率。通常用反应物消失或生成的速率来表示。化学反应速率与反应物浓度之间存在一定的关系,可以通过实验观测得到。以下是一些影响化学反应速率的因素:
1. 浓度:反应物浓度越高,反应速率越快,因为这样可以增加反应物分子之间的碰撞频率。
2. 温度:提高反应温度可以增加反应物分子的平均动能,使分子之间的碰撞更加频繁更具能量,从而增加反应速率。
3. 催化剂:催化剂可以降低反应活化能,提供新的反应路径,从而加速反应速率。
4. 反应物的物理状态:气体反应速率大于液体,液体反应速率大于固体。这是因为气体分子之间的碰撞更为频繁。
二、反应机理
反应机理是描述化学反应过程中分子层面的细节步骤和反应物之间的相互作用。化学反应机理可以通过实验、理论计算以及其他化学手段来研究,有助于我们更好地理解和掌握化学反应的规律。
一般来说,化学反应机理包括以下几个步骤:
1. 反应物的吸附:反应物吸附到反应体表面,这是反应发生的第一步。
2. 反应:在吸附到反应体表面后,反应物之间发生化学变化,生成新的物质。
3. 反应物的解离:反应生成物从反应体表面解离,使得反应物可以再次吸附并继续反应。
4. 反应物的脱附:反应生成物从反应体表面脱附,使得反应过程可以继续进行。
初中化学化学反应机理归纳与反应速率解析
初中化学化学反应机理归纳与反应速率解析化学反应是物质发生变化的过程,而反应机理则是描述化学反应发
生过程中的分子、离子、原子之间如何发生相互作用的过程。通过对
反应机理的研究,我们可以更好地理解和掌握化学反应的规律,同时
也能够解析反应速率的快慢以及影响因素。
一、化学反应机理归纳
化学反应机理可以分为三个基本步骤:反应前的生成活化能,反应
中间态的形成与分解,以及反应生成产物的过程。这三个步骤共同构
成了化学反应的全过程。
1. 反应前的生成活化能
在反应开始之前,反应物必须达到一定的能量,才能够使反应发生。这个能量称为活化能。活化能的大小取决于反应物的稳定性以及反应
条件等因素。在化学反应中,活化能的降低是反应速率加快的主要原
因之一。
2. 反应中间态的形成与分解
在化学反应中,反应物会形成中间态,通过中间态的生成与分解,
反应物逐步转化为产物。中间态的形成与分解是化学反应机理中的核
心步骤。反应物分子之间的键合、解离、重组等过程在这一步骤中起
着重要的作用。
3. 反应生成产物的过程
在反应的最后阶段,中间态逐渐消失,而转变为稳定的产物。产物
的生成过程与中间态的分解相似,也是分子之间的键合、解离、重组
等反应过程。
通过对化学反应机理的归纳总结,我们可以发现很多化学反应都符
合一定的规律。例如,酸碱中和反应中,氢氧根离子与氢离子发生了
中间态的形成与分解过程;氧化还原反应中,电子的转移是反应机理
的关键步骤。这些规律性的归纳与总结有助于我们更好地理解和预测
化学反应的发生过程。
二、反应速率解析
反应速率是指化学反应单位时间内反应物消失(或产物生成)的量。了解反应速率的大小,能够帮助我们研究反应的效率,控制反应的条
化学反应速率的推导速率方程与反应机理
化学反应速率的推导速率方程与反应机理化学反应速率是描述化学反应进行程度的物理量,它描述的是单位时间内反应物的浓度变化情况。推导速率方程是基于实验数据与反应机理的基础上进行的,旨在确定反应速率与各个反应物浓度之间的关系。
一、反应速率方程的推导
为了推导反应速率方程,我们首先需要了解反应物之间的化学反应机理。反应机理是描述反应过程中分子之间的相互作用、键的形成和断裂以及中间产物的转化等细节的理论模型。
在推导速率方程时,一般采用反应物浓度的变化与时间的关系进行分析。以简化的一步元反应为例,假设反应物A和B生成产物C,反应物A的浓度为[A],反应物B的浓度为[B],反应速率为v。
根据反应速率与反应物浓度的关系,我们可以得到速率方程:v = k[A]^m[B]^n,其中k为速率常数,m和n为反应物的反应级数。
为确定速率方程中的反应级数,我们可以通过实验测量反应速率随各个反应物浓度的变化情况。通过改变反应物浓度,我们可以观察到速率的改变,从而确定反应级数。
二、反应机理的推导
推导速率方程的过程中,需要了解反应的机理。反应机理是指反应
过程中中间产物的形成和消失的详细步骤。通过探究反应的机理,我
们可以更深入地理解反应的发生过程,并解释速率方程中的反应级数。
推导反应机理的方法有多种,包括实验方法和理论方法。实验方法
主要是通过实验数据和观察结果来推测反应机理,而理论方法则是基
于化学原理和模型来建立反应机理。
实验方法中,常用的实验技术包括动力学研究、温度变化对速率的
影响以及添加催化剂等。这些实验数据可以帮助我们确定反应过程中
化学反应的速率与机理
化学反应的速率与机理
胡红
(阿坝师范高等专科学校08化教20082036)
【摘要】掌握化学反应的速率和机理;学习影响反应速率的因素;学习增大化学反应速率的影响因素以及增大化学反应速率的条件。
【关键词】速率机理影响因素
1.定义
化学反应中化进行的快慢程度,用反应物的浓度减少量或生成物浓度的增加量来表示。1.1化学反应速率的表达式
化学反应速率的符号为v
v=νB-1dcB/dt
式中,vB为反应物中物质B的化学计量数(反应物用负值,生成物用正值),dcB/dt表示由化学反应随时间(t)引起物质B的浓度(cB)变化速率。
例如,某给定条件下,氮气与氢气在密闭容器中合成氨,各物质浓度的变化如下:
可知:
N2的dcB/dt≈-0.2 mol·dm-3/2 s,
H2的dcB/dt≈-0.6 mol·dm-3/2 s,
NH3的dcB/dt≈+0.4 mol·dm-3/2 s。
所以上例反应的反应速率v近似为:
v=νB-1dcB/dt≈(-1)-1(-0.2 mol·dm-3/2 s)
=(-3)-1(-0.6 mol·dm--3/2 s)
=(+2)-1(+0.4 mol·dm-3/2 s)
=0.1 mol·dm-3·s-1
1.2化学反应速率的测定
化学反应速率,用单位时间内反应物的浓度的减少或生成物浓度的增加量来表示。浓度单位一般用摩尔·升-1,时间单位用秒、分或小时。化学反应并非均匀速率进行:反应速率分为平均速率(一定时间间隔里平均反应速率)和瞬时速率(给定某时刻的反应速率),可通过实验测定。
1.3化学反应速率的计算公式
化学反应速率与反应机理
化学反应速率与反应机理
化学反应是物质之间发生变化的过程,而反应速率则是衡量反应进行快慢的指标。了解反应速率及其背后的反应机理对于我们理解化学反应的本质和控制反应过程具有重要意义。
一、反应速率的定义和影响因素
反应速率指的是单位时间内反应物消耗或产物生成的量。在化学反应中,反应速率的大小取决于多个因素,包括反应物浓度、温度、催化剂、表面积等。
1. 反应物浓度:反应物浓度越高,反应分子之间的碰撞频率就越高,反应速率也就越快。这是因为反应物浓度的增加会增加反应物分子之间的碰撞次数,从而增加反应发生的可能性。
2. 温度:温度对反应速率的影响是由于温度改变了反应物分子的平均动能。温度升高会增加反应物分子的动能,使其碰撞更加剧烈,从而增加反应速率。
3. 催化剂:催化剂是一种能够改变反应速率的物质,它通过提供新的反应路径或降低反应活化能来加速反应。催化剂本身在反应中不发生永久性变化,因此可以反复使用。
4. 表面积:固体反应中,反应物的表面积越大,反应速率越快。这是因为反应物分子需要在固体表面发生反应,而表面积的增加会增加反应物分子与固体表面接触的面积,从而增加反应速率。
二、反应速率与反应机理的关系
反应机理是指化学反应中反应物转化为产物的详细步骤和反应路径。了解反应机理对于理解反应速率的确定和控制反应过程至关重要。
1. 反应速率方程:反应速率方程描述了反应速率与反应物浓度之间的关系。通
过实验测定反应速率与反应物浓度之间的关系,可以得到反应速率方程。反应速率方程中的指数称为反应级数,反应级数可以反映反应物在反应中的参与程度。
物理化学第八章化学反应动力学
定时, k 的数值仅是温度的函数。
k 的单位随着反应级数的不同而不同。
§ 8.1.4 反应级数和反应分子数
反应级数( order of reaction )
速率方程中各反应物 浓度项上的指数 称为该反
应物的 级数;
所有浓度项指数的代数和称为该反应的总级数,
通常用 n 表示。 n 的大小表明浓度对反应速率影响 的大小。
k2 [ Cl][H 2 ] k3[H][Cl 2 ]
k 4 [Cl] 2 [ M ]
反应的速率系数 (rate coefficient of reaction )
速率方程中的比例系数 k 称为反应的速
率系数,以前称为速率常数,现改为速率系
数更确切。 它的物理意义是当反应物的浓度均为单
位浓度时 k 等于反应速率 ,因此它的数值与
停止,然后进行化学分析。
(2)物理方法
用各种物理性质测定方法 (旋光、折射率、电导率、 电动势、粘度等 )或现代谱仪 (IR、UV-VIS 、 ESR 、
NMR 等)监测与浓度有定量关系的物理量的变化,从而 求得浓度变化。物理方法有可能做 原位反应 。
§ 8.1.2 反应机理和基元反应
我们通常所写的化学方程式只代表反应的化学 计量式,而并不代表反应的真正历程。通常一个
化学反应速率的定义
化学反应的速率和反应机理分析
化学反应的速率和反应机理分析
化学反应的速率及反应机理分析
当我们学习化学反应时,可能会了解到化学反应的速率,以及反应的机理。这两个概念非常重要,因为它们不仅可以帮助我们了解反应如何进行,同时还可以带领我们探索一些有趣的化学现象。
一、化学反应的速率
化学反应的速率是指化学反应在单位时间内消耗或产生反应物和生成物的浓度的变化率。例如,对于如下反应方程式:
A +
B → C
它的反应速率可以表示为:
v = -d[A]/dt = -d[B]/dt = d[C]/dt
其中,d[A]、d[B]、d[C]分别为反应物A、B和生成物C的浓度变化量,dt为反应时间的变化量。负号表示反应物浓度的下降,因为我们假设反应物随着时间逐渐减少,而同时生成物的浓度逐渐增加。
理解反应速率的意义是非常重要的,因为这可以揭示出化学反应中的许多重要特征,如反应的动力学等。此外,反应速率还具有实际应用的价值。例如,在化工行业中,快速掌握化学反应速率的变化趋势,是提高生产效率和控制反应质量的关键因素。
二、化学反应的机理
化学反应的机理是一种描述化学反应中发生过程的方式。机理描述了化学反应中所有步骤的细节和顺序,并告诉我们在不同条件下反应的可能路线。
例如,可以考虑如下反应方程式:
2NO2 → 2NO + O2
这个反应的机理包括三个步骤:
Step 1: NO2 + NO2 → NO3 + NO (slow)
Step 2: NO3 + NO → 2NO2 (fast)
Step 3: NO3 + NO2 → 2NO2 + O2 (fast)
化学反应速率与反应机理
化学反应速率与反应机理
在化学反应中,反应速率和反应机理是两个重要的概念。反应速率
指的是反应物被转化为生成物的速度,而反应机理则是描述反应发生
的详细步骤和物质之间的相互作用。
一、反应速率的定义和影响因素
反应速率定义为单位时间内反应物消失或生成物出现的量。反应速
率可以用化学方程式中各物质的摩尔系数之比来表示。
反应速率受多种因素的影响,其中包括浓度、温度、表面积、催化
剂等。浓度越高,反应分子之间的碰撞频率越大,反应速率就会增加。温度的升高也会加速反应速率,因为高温会增加反应物分子的动能,
使得分子更容易发生碰撞并形成新的化学键。此外,反应物的表面积
越大,反应速率也会增加,因为更多的表面可以提供更多的反应位点。催化剂是一种可以影响反应速率而不参与反应的物质,通过降低反应
活化能来加速反应速率。
二、反应机理的研究方法和重要性
反应机理描述了反应发生的分子层面的详细步骤和反应物之间的相
互作用。研究反应机理可以帮助我们理解反应发生的原理,优化反应
条件,控制反应过程,并开发新的反应方法和催化剂。
研究反应机理的方法包括实验研究和理论计算。实验研究可以通过
观察反应物的消失和生成物的出现来确定反应速率和反应物浓度的关系。此外,还可以使用各种光谱学、质谱学和动力学等实验手段来揭
示反应的中间体和过渡态。理论计算主要通过量子化学方法来模拟反
应物的能垒和反应过程中的结构以及能量变化。理论计算提供了对反
应机理的更深入理解,并为实验结果的解释和预测提供了重要的依据。
研究反应机理对于开发新的反应方法和催化剂具有重要意义。通过
化学动力学中的反应速率和反应机理
化学动力学中的反应速率和反应机理化学反应是指化学物质之间互相转化形成新的物质的过程。在化学反应中,反应速率是一个重要参数,它指的是反应物消耗或生成的速度。反应机理是指化学反应的细节过程,包括反应物的碰撞、键的形成和裂解等各种反应步骤。本文将分别讨论化学动力学中的反应速率和反应机理。
一、反应速率
反应速率描述的是反应物消耗或生成的速度。反应速率的单位通常为物质的浓度/时间,例如: mol.dm-3.s-1,与反应物的摩尔浓度、时间有关。
一般来说,化学反应速率受到反应物相对浓度、反应温度、反应物物质状态、催化剂等因素的影响。
1. 反应物相对浓度
化学反应的速率与反应物的浓度成正比。例如,氢气与氧气的反应生成水,反应物比例不同时,反应速率也不同。
2H2(g) + O2(g) —> 2 H2O(g)
氢气和氧气的比例浓度及反应速率
当氢气和氧气的浓度分别为0.2 mol/L和0.1 mol/L时,反应速率为:
v = k[H2]^2[O2]
当氢气和氧气的浓度分别为0.1 mol/L和0.1 mol/L时,反应速率为:
v = k[H2][O2]
由此可知,反应物的初始浓度不同会导致反应速率的变化。
2. 反应温度
在较低的温度下,分子的活动能较小,分子之间的碰撞较少,
因此化学反应速率较慢。随着温度的升高,分子的活动能会增加,反应速率也相应地增加,因为分子之间的碰撞也会增加,这会促
进反应。反应速率随温度变化的关系可以用阿伦尼乌斯方程表示:
k = A e^(-Ea/RT)
其中k是反应速率常数,A是表征反应的化学常数,Ea是反应
化学反应速率和反应机理
化学反应速率和反应机理
化学反应速率是指在单位时间内发生的反应物消耗量或生成物产量的变化率。反应速率的快慢与反应机理有密切关系,反应机理则是描述反应过程中各个步骤的分子尺寸和结构的一个过程。本文将探讨化学反应速率与反应机理之间的关系以及影响反应速率的因素。
一、化学反应速率的定义和描述
化学反应速率是指在单位时间内发生的反应物消耗量或生成物产量的变化率。可以用以下公式来表示:
速率 = △C/△t
其中,△C是反应物浓度或生成物浓度的变化量,△t是时间的变化量。速率可以是正数,表示反应物消耗或生成物产量的增加;也可以是负数,表示反应物消耗或生成物产量的减少。
二、反应速率与反应机理的关系
反应速率与反应机理有紧密的联系。反应机理是指反应过程中各个步骤的分子尺寸和结构的一个过程。在反应过程中,化学键的断裂和形成是不可避免的。反应机理对于解释反应速率的大小、确定反应速率方程以及设计反应条件等方面都具有重要作用。
在化学反应中,大多数反应都经历多个中间步骤。这些中间步骤合在一起构成了整个反应的机理。每个中间步骤都有自己的速率常数,
而整个反应的速率取决于速率常数最小的那个步骤。这也被称为速控步骤。速控步骤决定了整个反应的速率。
三、影响反应速率的因素
1. 反应物浓度:反应物浓度的增加会增加反应物之间的碰撞频率,从而增加反应速率。根据速率方程可以得知,反应物浓度的改变对速率的影响程度取决于反应的阶数。
2. 温度:温度的升高会增加反应物的动能,使分子运动更加活跃,从而增加碰撞频率和碰撞能量,提高反应速率。
3. 催化剂:催化剂能够提供新的反应路径,并降低活化能,从而加快反应速率。催化剂本身在反应过程中不消耗,可以循环使用。
化学反应速率与反应机理解析
化学反应速率与反应机理解析化学反应速率以及反应机理是化学研究中的重要内容。在实际
生产和研究中,对于理解和掌握反应过程及其速率的规律,可以
为更加精确的合成和设计新化合物提供依据。本文将结合反应速
率和实际应用,详细解析化学反应速率以及反应机理。
一、化学反应速率
化学反应速率是衡量化学反应速度的一种量度,用于描述化学
反应物质在化学反应中的消耗或产生的速度。反应速率在化学反
应研究中非常重要,因为它直接决定了反应的效率以及反应能否
成功。因此,我们需要深入了解化学反应速率的规律以及如何控
制反应速率。
1.化学反应速率的定义
化学反应速率是化学反应物质在单位时间内被消耗或产生的量,通常以摩尔/秒为单位。对于一个原料A消耗的速率,可以用以下
公式描述:
速率= -d[A]/dt
其中,d[A]表示反应物A的摩尔浓度的变化量;
dt表示时间的变化量。
2.影响化学反应速率的因素
影响化学反应速率的因素有很多,例如温度、浓度、催化剂、
光照等。这些因素都可以改变反应的速率,加速或减缓化学反应。下面我们分别介绍这些因素的影响。
(1)温度
温度是影响化学反应速率的重要因素之一。在常温下,随着温
度的升高,分子的平均动能也会增大,使分子撞击的频率增加,
进而促进反应速率的增加。因此,在化学反应的研究中,一般可
以通过控制反应温度来调节反应速率。
(2)浓度
浓度是另一个影响化学反应速率的重要因素。反应物浓度越高,化学反应将会越快。这是因为高浓度的反应物会让分子间距离更小,因此反应物相碰撞的频率也会增加。通过控制反应物浓度,
可以调节反应过程中的速率。
第八章 化学反应速率和反应机理 8.2 化学反应速率方程
(3) 当转化率为0.30时所需的时间可由下式直接求得:
t
1 kA
ln 1
1A
1 6.788 10 5
ln 1 1 0.3
5.254 103
s
8.3.2 有关一级、二级反应的计算
例4 100℃时以质量分数为0.0325的H2SO4溶液为催化剂, 用醋酸与丁醇反应生产醋酸丁酯,其速率方程式为
③ 速率常数 k 的单位与反应级数有关。
kcE
cF
k
cE
cF
若浓度的单位用 mol L1,时间的单位用 s (秒),反
应速率的单位用 mol L1 s1 ,
零级反应, + +… = 0;k 的单位为:mol L1 s1
一级反应, + +… = 1;k 的单位为:s1
ln
cA0 cA
ln
1
(1A )
kAt
代入数据,得:
A 0.32,与初始浓度无关。
一级反应的一些规律:
1) 当初始浓度提高一倍,反应速率及产量也都提高一倍。
2) 达到一定的转化率所需时间与初始浓度无关。
8.3.2 有关一级、二级反应的计算
例3 气态偶氮甲烷在287℃时于一抽空的密闭容器中发生
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
lncA对 t作图应得直线,直线斜率的负值即为速 率常数k
目录
影响化学反应的因素
反应的本性 反应物的浓度 反应的温度 催化剂 其他(溶剂等)
1,浓度对反应速度的影响
速率方程式定量表达了浓度对反应速率的影响 但有些反应反应物浓度与反应速率无关,如: 零级反应 有的反应中某物质有负值的分级数,这表明增 加它的浓度反而使速率下降。 实际上不能简单地采用增加浓度的方法来提高 反应速率 浓度对反应速率的影响包括浓度的高低及级数 的大小和正负
或 lnk= lnA +(-Ea/RT) e----自然对数的底; A----指前因子或频率因子,单位与速率常
数一致; Ea----反应的活化能,单位kJ.mol-1 反应的温度愈高,活化能愈小,K值愈大 温度或活化能的微小变化,将引起K值显
著的变化
结论
k=Ae(-Ea/RT) Ea值越大,速度常数k越小。 温度越高,速度常数k越大,即反应速度 越大。 升高温度对活化能大的反应的影响更为 显著。
= (1/d) d[D]/ dt = (1/e) d[E]/ dt = 1 d
V dt
目录
化学反应速率方程
eE+ fF = gG + rR
化学反应速率方程:v=kcaE.cF
对气相反应和气固催化反应,可用气体 分压代替浓度。
v=k’paE. pF
反应速度常数 k:量纲与反应级数有
关 L(n-1).mol(1-n).s-1
反应级数 (n = + +…)
n称反应总级数,n的大小,表示浓度对反 应速度的影响程度.n越大,浓度对反应速 度的影响越大. n可以是整数、分数或小数,也可以是 零。
,的取值与反应的机理有关,由实验 获得,一般不能根据反应方程式的计量 系数直接写出。
表8-1
目录
一级反应 A B+C
半衰期与初始浓度成反比
T 1/2=1/(KACAO)
反应速率方程式和反应级数
反应 反应速率 积分速率方程式 半衰期 级数 方程式
0 V=k
CA= -kt+CAO
T1/2=CAo/2k
1 V=kCA lnCA= -kt+lnCAO T1/2=ln2/k =0.693/k
2 V=kCA2 1/CA=kt+1/CAo T1/2=1/kCAo
v=-dcA/dt=kAcA
dt CA
CAO
dcA cA
kA
t 0
ln CAo =kAt CA
kA= 1 ln CAo = 1ln CAo =1 ln 1 t CA t CAo aCAO t 1 a
k= 1 ln 1 t 1a
半衰期,即反应物浓度降低到一半所需 时间
t1/2=ln2/k
一定温度下是常数,当温度和浓度一定时,k 值愈大,反应愈快。
与体系的本性有关 与物质的浓度无关 与温度、催化剂有关 一般随温度升高增大
CCl4 中N2O5分解反应
t 0 300 900 1200 4200 V=kc
v/c (*10-4 s-1) 3.65 3.59 3.62 3.61 3.61 k为常数
(1)
lnk2= -Ea/RT2+C
(2)
(2)-(1)式得
ln(k2/k1)= (Ea/R)(T2-T1)/T2.T1 因为 Ea为活化能>0,
所以,当T2>T1: k2>k1 即v2>v1
温度对速度常数和平衡常数的 影响比较
温度对平衡常数的影响
In K2/K1 = (ΔH / R)(T2-T1 )/ T2T1 T2 > T1 : 当ΔH0 > 0, K2 > K1 当ΔH0 < 0, K2 < K1
以不同物质表示的反应速度间 的关系
N2 + 3H2 = 2NH3 ν N2 = - d[N2]/ dt ; νH2= - d[H2]/ dt νNH3 = d[NH3 ]/ dt
ν N2 =(1/3)νH2 =(1/2)νNH3
aA + bB = dD + eE - (1/a) d[A]/ dt = - (1/b) d[B]/ dt
= 1来自百度文库 d
V dt
dnB=vBd
v= 1 dnB
vB Vdt
CB=nB/V
v=
1 dcB vB dt
化学反应速率的表示方法
单位时间内反应物浓度减少或生成物浓 度的增加。
反应: eE + fF = gG + rR νE= - dcE/ dt νG= dcG/ dt
v= 1 dcB vB dt
1,浓度对反应速度的影响
对一级反应:
当初始浓度提高一倍,反应速率及产量 都提高一倍。
反应转化率与初始浓度无关。 反应物达到一定转化率所需时间与初始 浓度无关。若某反应物转化掉3/4所用的 时间是转化掉1/2所用时间的两倍,则该 反应就是一级反应。
对二级反应,当反应物浓度提高一倍时, 反应速率是原来的四倍
将阿仑尼乌斯公式改为对数形式
lnk= -Ea/RT+ lnA= -Ea/RT+C 若以lnk对1/T作图应得直线,直线的斜率为Ea/R,截距为lnA
改为以10为底的形式: lgk= -Ea/2.303RT+ lgA
例7
设反应在温度T1,T2时速率常
数分别为k2,k1 , Ea不变
lnk1= -Ea/RT1+C
目录
2、温度对反应速度的影响
温度对反应速率的影响,主要体现在对 速率常数k的影响上。
范特霍夫规则:在室温附近,温度每升 高10oC,一般化学反应的速率常数约增 大到原来的2-4倍。 如:假设某一反应的温度系数为2,则 100oC时的反应速率约为0oC时的1024倍 =210
阿仑尼乌斯公式:
k=Ae(-Ea/RT)
温度对速度常数的影响
In k2/k1 = (Ea / R)(T2-T1 )/ T2T1 T2 > T1 :因为Ea > 0, k2 >k 1
目录
催化剂
在现代工业中,使用催化剂的反应约占85%, 只催化热力学可能的反应
化学反应速率和反应机理
----动力学
目录
化学反应速率 化学反应速率方程 一级反应 浓度对反应速度的影响 温度对反应速度的影响 催化剂对化学反应速度 的影响
简单碰撞理论 过渡状态理论 基元反应 非基元反应 链反应
化学反应速率
衡量化学反应快慢程度的物理量,单位 molL-1s-1
表示单位体积的反应系统中,反应进度 随时间的变化率。