基元反应、反应速率方程
相关主题
- 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)。
微分速率方程：恒温下以微分形式表达的反应速率 与各反应 微分速率方程：恒温下以微分形式表达的反应速率r与各反应 组分浓度的函数关系式, 又称为反应的速率方程 速率方程(rate equation): 组分浓度的函数关系式 又称为反应的速率方程 r = f(c) 速率方程也可用积分形式表达为反应组分浓度与时间的 函数关系式, 称为反应的积分速率方程 动力学方程(kinetic 积分速率方程或 函数关系式 , 称为反应的 积分速率方程 或 动力学方程 equation): : c = f(t)
r = kc H 2 c I 2
(2)
r=
kc H 2 c Br2 k' c HBr 1+ c Br2
(3)
r = kcH 2 cCl 2
反应(1)和 的速率方程的比例常数 称为反应速率常数 的速率方程的比例常数k称为 反应 和(3)的速率方程的比例常数 称为反应速率常数 (reaction-rate constant)或比反应速率 或比反应速率(specific reaction rate), , 简称速率常数 比速率。 速率常数或 简称速率常数或比速率。
k
3
k1 k2
2I+M(低能 低能) 低能 2HI r1 = k1cI2cM r2 = k2cI2cM
快
反应(1)中正反应速率为 反应 中正反应速率为: 中正反应速率为 逆反应速率为: 逆反应速率为
一. 基元反应的速率方程质量作用定律 基元反应的速率方程
反应(2)的速率为: 反应 的速率为: 的速率为 r3 = k3cI2cH2 k1cI2cM = k2cI2cM 整理得: 整理得
单击网页左上角“后退”退出本节 单击网页左上角“后退”
二. 基元反应与总包反应
基元反应(elementary reaction)：由反应物微粒 分子、原子、 分子、 基元反应 ：由反应物微粒(分子 原子、 离子或自由基等)一步直接生成产物的反应 一步直接生成产物的反应。 离子或自由基等 一步直接生成产物的反应。 总包反应(overall reaction)：由多个基元反应组成的反应，又 总包反应 ：由多个基元反应组成的反应， 称为复杂反应(complex reaction)。 称为复杂反应 。 例如H 的气相反应: 例如 2和I2的气相反应 H2+I2 2HI 这是一个总包反应, 由以下基元反应组成: 这是一个总包反应 由以下基元反应组成 (1) (2) I2+M(高能 高能) 高能 H2+2I 2HI 2I+M(低能 低能) 低能
第二、 第二、三节 基元反应、 基元反应、反应速率方程
第二节 基元反应
一. 计量方程与机理方程
计量方程: 只表示反应前后的物料平衡关系。例如: 计量方程 只表示反应前后的物料平衡关系。例如 2O3→ 2 →3O 机理方程: 表示实际反应过程(反应历程 的方程。 反应历程)的方程 机理方程 表示实际反应过程 反应历程 的方程。 例如上述反应经历了两个步骤: 例如上述反应经历了两个步骤 (1) (2) O3 O+O3 O2+O 2O2
k1k3 = cI2 cH2 = k总cI2 cH 2 k2
k1、k2、k3: 各基元反应的速率常数 各基元反应的速率常数; k 总:为总包反应的速率常数。 为总包反应的速率常数。 为总包反应的速率常数
二. 反应速率常数和反应级数
总包反应的速率方程应由实验确定, 其形式各不相同。 总包反应的速率方程应由实验确定 其形式各不相同。例 如: (1) H2+I2→ →2HI H2+Br2→ →2HBr H2+Cl2→ →2HCl
一. 基元反应的速率方程质量作用定律 基元反应的速率方程
质量作用定律：在恒温下, 质量作用定律：在恒温下 基元反应的速率正比于各反应物浓 度幂的乘积, 度幂的乘积 各浓度幂中的指数等于基元反应方程中各相应反 应物的系数。 应物的系数。 注意：对于总包反应 只有分解为若干个基元反应后, 注意：对于总包反应, 只有分解为若干个基元反应后 才能逐个 运用质量作用定律。 运用质量作用定律。
2 Biblioteka Baidu I
实验表明, 反应(1)的速率快, 能迅速达到平衡，则: 实验表明, 反应 的速率快, 能迅速达到平衡， 的速率快
k1 cI 2 = k2
反应(2)的速率慢, 总反应速率主要取决于反应(2)的速率 反应 的速率慢, 总反应速率主要取决于反应 的速率 的速率慢
r总 ≈ r3 = k c c
2 3 I H 2
二. 反应速率常数和反应级数
(4) 同一化学反应在不同的反应条件下可表现出不同的反应级 数。 例如在含有维生素A、 例如在含有维生素 、 B1 、 B2 、 B6 、 B12 、 C、 叶酸 、 、 叶酸、 烟酰胺等的复合维生素制剂中, 叶酸的热降解反应在323 K 烟酰胺等的复合维生素制剂中 叶酸的热降解反应在 以下为零级反应, 以上为一级反应。 以下为零级反应 在323 K以上为一级反应。 以上为一级反应
三. 反应分子数
参加基元反应的分子数目称为反应分子数。 参加基元反应的分子数目称为反应分子数。此处的分 反应分子数 子应理解为分子、离子、自由原子或自由基的总称。已知 子应理解为分子、离子、自由原子或自由基的总称。 的反应分子数只有1、 和 。 的反应分子数只有 、2和3。
第三节 反应速率方程
第三节 反应速率方程
α、δ、ε……: 实验测得的各反应物的级数。 实验测得的各反应物的级数。
反应的总级数: 反应的总级数: n=α+δ+ε+…… 注意：各反应物的级数与其计量系数 、 、 无关。 注意：各反应物的级数与其计量系数a、d、e……无关。 无关
二. 反应速率常数和反应级数
说明： 说明： (1) 反应级数可以是整数 也可以是分数 可以是正数 也可以 反应级数可以是整数, 也可以是分数; 可以是正数, 是负数或零; 有些反应也可能无级数可言; 是负数或零 有些反应也可能无级数可言 (2) 反应级数与反应分子数不同 反应级数与反应分子数不同; (3) 由于其他与反应速率有关的反应物浓度保持恒定(或近似恒 由于其他与反应速率有关的反应物浓度保持恒定 或近似恒 定), 而使反应速率只与某一反应物的浓度成正比的一级反 应 , 又 称 为 假 一 级 反 应 或 准 一 级 反 应 (pseudo first-order reaction); 例如蔗糖水解反应即可视为准一级反应： 例如蔗糖水解反应即可视为准一级反应： r = kc蔗糖
二. 反应速率常数和反应级数
速率方程中, 各反应物浓度幂中的指数, 速率方程中 各反应物浓度幂中的指数 称为该反应物的 级数; 所有反应物的级数之和, 称为该反应的总级数 总级数或 级数 所有反应物的级数之和 称为该反应的总级数或反应级 数(order of reaction)。 。 aA+dD +eE +……→ →G → 其反应速率方程具有反应物浓度幂乘积的形式: 其反应速率方程具有反应物浓度幂乘积的形式 dc A δ ε rA = = k A c α c D cE A dt
一. 基元反应的速率方程质量作用定律 基元反应的速率方程
对某基元反应A+2D→ G, 由质量作用定律可得 → 由质量作用定律可得: 对某基元反应
2 r = kc A c D
k: 反应速率常数 H2+I2→ 2HI
对总包反应, 例如: 对总包反应 例如 可分解为两步基元反应: 可分解为两步基元反应 (1) (2) I2+M(高能 高能) 高能 H2+2I
r = kc H 2 c I 2
(2)
r=
kc H 2 c Br2 k' c HBr 1+ c Br2
(3)
r = kcH 2 cCl 2
反应(1)和 的速率方程的比例常数 称为反应速率常数 的速率方程的比例常数k称为 反应 和(3)的速率方程的比例常数 称为反应速率常数 (reaction-rate constant)或比反应速率 或比反应速率(specific reaction rate), , 简称速率常数 比速率。 速率常数或 简称速率常数或比速率。
k
3
k1 k2
2I+M(低能 低能) 低能 2HI r1 = k1cI2cM r2 = k2cI2cM
快
反应(1)中正反应速率为 反应 中正反应速率为: 中正反应速率为 逆反应速率为: 逆反应速率为
一. 基元反应的速率方程质量作用定律 基元反应的速率方程
反应(2)的速率为: 反应 的速率为: 的速率为 r3 = k3cI2cH2 k1cI2cM = k2cI2cM 整理得: 整理得
单击网页左上角“后退”退出本节 单击网页左上角“后退”
二. 基元反应与总包反应
基元反应(elementary reaction)：由反应物微粒 分子、原子、 分子、 基元反应 ：由反应物微粒(分子 原子、 离子或自由基等)一步直接生成产物的反应 一步直接生成产物的反应。 离子或自由基等 一步直接生成产物的反应。 总包反应(overall reaction)：由多个基元反应组成的反应，又 总包反应 ：由多个基元反应组成的反应， 称为复杂反应(complex reaction)。 称为复杂反应 。 例如H 的气相反应: 例如 2和I2的气相反应 H2+I2 2HI 这是一个总包反应, 由以下基元反应组成: 这是一个总包反应 由以下基元反应组成 (1) (2) I2+M(高能 高能) 高能 H2+2I 2HI 2I+M(低能 低能) 低能
第二、 第二、三节 基元反应、 基元反应、反应速率方程
第二节 基元反应
一. 计量方程与机理方程
计量方程: 只表示反应前后的物料平衡关系。例如: 计量方程 只表示反应前后的物料平衡关系。例如 2O3→ 2 →3O 机理方程: 表示实际反应过程(反应历程 的方程。 反应历程)的方程 机理方程 表示实际反应过程 反应历程 的方程。 例如上述反应经历了两个步骤: 例如上述反应经历了两个步骤 (1) (2) O3 O+O3 O2+O 2O2
k1k3 = cI2 cH2 = k总cI2 cH 2 k2
k1、k2、k3: 各基元反应的速率常数 各基元反应的速率常数; k 总:为总包反应的速率常数。 为总包反应的速率常数。 为总包反应的速率常数
二. 反应速率常数和反应级数
总包反应的速率方程应由实验确定, 其形式各不相同。 总包反应的速率方程应由实验确定 其形式各不相同。例 如: (1) H2+I2→ →2HI H2+Br2→ →2HBr H2+Cl2→ →2HCl
一. 基元反应的速率方程质量作用定律 基元反应的速率方程
质量作用定律：在恒温下, 质量作用定律：在恒温下 基元反应的速率正比于各反应物浓 度幂的乘积, 度幂的乘积 各浓度幂中的指数等于基元反应方程中各相应反 应物的系数。 应物的系数。 注意：对于总包反应 只有分解为若干个基元反应后, 注意：对于总包反应, 只有分解为若干个基元反应后 才能逐个 运用质量作用定律。 运用质量作用定律。
2 Biblioteka Baidu I
实验表明, 反应(1)的速率快, 能迅速达到平衡，则: 实验表明, 反应 的速率快, 能迅速达到平衡， 的速率快
k1 cI 2 = k2
反应(2)的速率慢, 总反应速率主要取决于反应(2)的速率 反应 的速率慢, 总反应速率主要取决于反应 的速率 的速率慢
r总 ≈ r3 = k c c
2 3 I H 2
二. 反应速率常数和反应级数
(4) 同一化学反应在不同的反应条件下可表现出不同的反应级 数。 例如在含有维生素A、 例如在含有维生素 、 B1 、 B2 、 B6 、 B12 、 C、 叶酸 、 、 叶酸、 烟酰胺等的复合维生素制剂中, 叶酸的热降解反应在323 K 烟酰胺等的复合维生素制剂中 叶酸的热降解反应在 以下为零级反应, 以上为一级反应。 以下为零级反应 在323 K以上为一级反应。 以上为一级反应
三. 反应分子数
参加基元反应的分子数目称为反应分子数。 参加基元反应的分子数目称为反应分子数。此处的分 反应分子数 子应理解为分子、离子、自由原子或自由基的总称。已知 子应理解为分子、离子、自由原子或自由基的总称。 的反应分子数只有1、 和 。 的反应分子数只有 、2和3。
第三节 反应速率方程
第三节 反应速率方程
α、δ、ε……: 实验测得的各反应物的级数。 实验测得的各反应物的级数。
反应的总级数: 反应的总级数: n=α+δ+ε+…… 注意：各反应物的级数与其计量系数 、 、 无关。 注意：各反应物的级数与其计量系数a、d、e……无关。 无关
二. 反应速率常数和反应级数
说明： 说明： (1) 反应级数可以是整数 也可以是分数 可以是正数 也可以 反应级数可以是整数, 也可以是分数; 可以是正数, 是负数或零; 有些反应也可能无级数可言; 是负数或零 有些反应也可能无级数可言 (2) 反应级数与反应分子数不同 反应级数与反应分子数不同; (3) 由于其他与反应速率有关的反应物浓度保持恒定(或近似恒 由于其他与反应速率有关的反应物浓度保持恒定 或近似恒 定), 而使反应速率只与某一反应物的浓度成正比的一级反 应 , 又 称 为 假 一 级 反 应 或 准 一 级 反 应 (pseudo first-order reaction); 例如蔗糖水解反应即可视为准一级反应： 例如蔗糖水解反应即可视为准一级反应： r = kc蔗糖
二. 反应速率常数和反应级数
速率方程中, 各反应物浓度幂中的指数, 速率方程中 各反应物浓度幂中的指数 称为该反应物的 级数; 所有反应物的级数之和, 称为该反应的总级数 总级数或 级数 所有反应物的级数之和 称为该反应的总级数或反应级 数(order of reaction)。 。 aA+dD +eE +……→ →G → 其反应速率方程具有反应物浓度幂乘积的形式: 其反应速率方程具有反应物浓度幂乘积的形式 dc A δ ε rA = = k A c α c D cE A dt
一. 基元反应的速率方程质量作用定律 基元反应的速率方程
对某基元反应A+2D→ G, 由质量作用定律可得 → 由质量作用定律可得: 对某基元反应
2 r = kc A c D
k: 反应速率常数 H2+I2→ 2HI
对总包反应, 例如: 对总包反应 例如 可分解为两步基元反应: 可分解为两步基元反应 (1) (2) I2+M(高能 高能) 高能 H2+2I