化学反应的速率方程课件分解

Rn He
4 2
r k[
226 88
Ra]
1 N 2O5 N 2O4 O2 2
r k[N 2O5 ]
一级反应的微分速率方程
---differential rate equation of first order reaction）
反应：
A P
t 0
t t
微分式
8 0.326
12 0.222
16 0.151
一级反应的积分速率方程
0.50 0.45 0.40
c/(mg/100ml)
0.35 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 4 6 8 10 12 14 16
t/h
抗菌素浓度随时间的变化
一级反应的积分速率方程
-0.6 -0.8
-1源自文库0
ln(c/mg (100mL) )
几个总包反应：
H 2 Br2 2 HBr k H 2 Br2 r HBr 1 k Br2
r k H 2 Cl2
1/ 2
H 2 Cl2 2 HCl
1/ 2
H2 I 2 2HI
r k H2 I 2
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准级数反应（pseudo order reaction）
一级反应的例子
题目：放射性 C的一级衰变的半衰期为5720年，考古 14 考察一具古尸上裹的亚麻布碎片，其 C为正常值的 67.0%，估算此尸体的埋葬时间。
14
解：
ln 2 0.693 k1 1.21104 年－1 t1/ 2 5720
CA CA 当 0.67 时 由一级反应速率方程 ln k1t 易知： CA,0 CA,0
言，p对k的影响较小，可视k为温度T的函数。
质量作用定律（law of mass action） 注意：
1. 只有基元反应严格地符合质量作用定律；对于基 元反应，反应分级数等于相应的反应计量系数绝 对值，反应级数等于反应分子数。 2. 对于总包反应，质量作用定律并不一定成立，即 使成立，反应级数与反应计量系数也不一定存在 对应关系。 3. 反应速率常数的量纲与反应级数有关。
化学反应的速率方程
速率方程(rate equation of chemical reaction) －浓度对反应速率的影响 速率方程又称动力学方程。它表明了反应速 率与浓度等参数之间的关系或浓度等参数与 时间的关系。速率方程可表示为微分式或积 分式。
1 dc r f c v dt
微分式
ln cA k1t 常数
cA,0 cA
ln
k1t
CA CA,0 exp(k1t )
一级反应的积分速率方程
某抗菌素在人体血液中消耗呈现简单级数的反应， 若给病人在某时刻注射后，在不同时刻t测定抗菌素 在血液中的浓度c，得到数据如下：
t/h c/（mg/100ml）
4 0.480
在速率方程中，若某一物质的浓度在反应 过程中可以认为没有变化，可并入速率常数项，这 时反应总级数可相应下降，下降后的级数称为准级 数反应。例如：
(1)
r k[A][B] r k [B]
' '
[A] [B] ( k k[A]) 准一级反应
H 为催化剂 (k ' k[H ]) 准一级反应
-1
-1.2
-1.4
-1.6
-1.8
-2.0 4 6 8 10 12 14 16
t/h
斜率＝－0.096h-1
速率常数＝0.096h-1
一级反应的半衰期（half－life time）方程
半衰期是指反应发生后，达到剩余反应物浓度 占起始反应物浓度一半所需的时间。记为t1/2 一级反应的半衰期：
CA,0 1 ln 2 t1 ln k1 0.5CA,0 k1 2
(2)
r k[H ][A] r k ' [A]
积分速率方程
－具有简单级数的反应
一级反应（first order reaction）
反应速率只与反应物浓度的一次方成正比 的反应称为一级反应。常见的一级反应有放射性 元素的蜕变、分子重排、五氧化二氮的分解等。
226 88
Ra
222 86
一般的：令 y
c A,0 c A c A,0
为已作用的反应物分数
1 1 t ln k1 1 y
一级反应浓度与时间的关系
c0
ct=c0e-k1t
1/2c0
1/3c0
1/4c0
1/8c0 1/9c0 1/16c0 0
t1/2
t1/3 2t1/2
3t1/2 2t1/3
4t1/2
t
一级反应的特点
c F (t )
积分式
质量作用定律（law of mass action）
实验发现许多反应 aA＋bB＋ ……＝gG＋hH＋ …… 其反应速率 r 具有以下形式：
r = k ·[A] ·[B]……
、： 反应的分级数，称反应对物质 A 为 级， 对物质 B 为 级 n = + + ……： 反应的级数。 k：反应速率常数，是温度与压力的函数。但一般而
1. 速率常数 k 的单位为时间的负一次方，
2. 半衰期(half-life time) t1 / 2 是一个与反应物起 始浓度无关的常数 ， t1/ 2 ln 2 / k1 。
3.
ln cA 与 t 呈线性关系。
碳断代技术
14C是大气中的氮原子和宇宙射线中产
生的中子发生核反应的产物，可以认为几千 年来，14C的生成速率保持不变，并等于其衰 变速率，因此大气中14C的量处于稳态。生命 体由于新陈代谢，其体内14C/ 12C是一恒定值， 但生命体死亡后的样品中14C/ 12C不再是常数， 会因14C的不断衰变而减小。这一事实可用于 考古学中年代判定。
cA,0
0
cA
cA,0 cA
dcA r k1cA dt
一级反应的积分速率方程
--integral rate equation of first order reaction
不定积分式
dcA cA k1dt
定积分式
t dcA cA,0 cA 0 k1dt cA
1 CA 1 t ln = ln 0.67 3300年 -4 k1 CA,0 1.2110
二级反应(second order reaction)