第4章__化学反应动力学解析
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4 － 2 －2 反应级数
若某化学反应 其速率方程为 则反应级数为
aA＋bB＝gG＋hH r ＝ k c(A ) wenku.baidu.com c(B) n
7
4 － 1 反应速率的定义
化学反应速率是指在一定条件下反应物转变为生成物 的速率。化学反应速率经常用单位时间内反应物浓度的减 少或生成物浓度的增加表示。
单位：mol·dm－3·s－1 ， mol·dm－3·min－1或 mol·dm－3·h－ 1。
4 － 1－ 1 平均速率
例4－1 乙酸乙酯的皂化反应 CH3COOC2H5 ＋ OH－ ＝ CH3COO－ ＋ CH3CH2OH
例如：
动力学认为：
13 2 N2 2 H2
NH3(g)
需一定的T，p和催化剂
H2
1 2
O2
H2O(l)
点火，加温或催化剂
6
4－1 反应速率的定义 4－2 反应速率与反应物浓度的关系 4－3 反应机理 4－4 反应物浓度与时间的关系 4－5 反应速率理论简介 4－6 温度对化学反应速率的影响 4－7 催化剂与催化反应简介
编号 1
起始浓度∕mol·dm–3
c(NO)
c(H2)
6.00×10 – 3 1.00×10 – 3
生成 N2 的起始速率 r∕mol·dm–3·s–1
3.19×10 – 3
2 6.00×10 – 3 2.00×10 – 3
6.36×10 – 3
3 6.00×10 – 3 3.00×10 – 3
9.56×10 – 3
r(OH－)＝
c(OH－
)2－c(OH－
)
1
t2－t1
＝－
c(OH－) t
式中的负号是为了使反应速率保持正值。
9
表 4－1 CH3COOC2H5 在 NaOH 溶液中的分解速率（298K）
时间 t/ min 0 3 5 7 10 15 21 25
时间变化 Δt/ min
0 3 2 2 3 5 6 4
4 1.00×10 – 3 6.00×10 – 3
0.48×10 – 3
5 2.00×10 – 3 6.00×10 – 3
1.92×10 – 3
6 3.00×10 – 3 6.00×10 – 3
4.30×10 – 3
17
解：对比实验 1，2，3，发现 r ∝ c(H2) 对比实验4，5，6，发现，r ∝ c(NO) 2 所以反应速率 r ∝ c(H2) c(NO) 2 建立速率方程 r ＝ k c(H2) c(NO) 2 利用实验数据得 k ＝ 8.86 × 104 dm6 mol －2 s－1 在恒温下反应速率常数k不因反应物浓度的改变而变化。
3
化学动力学定义： “化学动力学是研究化学反应速率、反应 历程的学科。”
4
化学动力学的任务和目的
化学热力学的研究对象和局限性
研究化学变化的方向、能达到的最大限度以及
外界条件对平衡的影响。化学热力学只能预测反应
的可能性，但无法预料反应能否发生？反应的速率
如何？反应的机理如何？例如：
rGm / kJ mol1
— 8.67×10 – 4 5.3×10 – 4 4.2×10 – 4 2.87×10 – 4 2.02×10 – 4 1.25×10 – 4 0.85×10 – 4
10
例4－ 2 N2O5的分解反应 2 N2O5 ＝ 4 NO2 ＋ O2
r
(
N2O5
)
c(N2O5 t
)
r(NO2 )
c(NO2 ) t
r
(O2 )
c(O2 t
)
1 c(N2O5 ) 1 c(NO2 ) 1 c(O2 )
2
t
4 t
1 t
或
1 2
r
(N2O5
)
1 4
r
(NO2
)
r
(O2
)
11
对于一般的化学反应 aA ＋ bB ＝ gG ＋ hH
原则上，用任何一种反应物或生成物的浓度变化均可表示 化学反应速率，但我们经常采用其浓度变化易于测量的那 种物质来进行研究。
第4章 化学反应动力学
引言
化学（反应）动力学
• 研究一个实际的化学反应过程，往往 需考察热力学和动力学两个方面：
2
1. 热力学：
• 反应的方向、限度、外界对平衡的影响； • 给出反应发生的可能性、平衡点即体系可
能的能量最低点。 • 它不考虑反应所需用的时间和中间历程。
2. 动力学：
• 反应速率、反应历程（机理），给出反应 若可能发生，能否转化为现实（即考虑反 应速率）。
14
4－2 反应速率与反应物浓度的关系
实验事实表明，一定温 度下，增加反应物的浓 度可以增大反应速率。 从图中可观察0、5、10、 15min时的各条切线， 看出它们的斜率所代表 的瞬时速率依次减小。
15
4 － 2－ 1 速率方程
基元反应：指反应物分子一步直接生成产物的反应。
质量作用定律：基元反应的速率与反应物浓度以其 化学计量数为幂指数的连乘积成正比。
c(OH－) mol·dm – 3 0.010 0.0074 0.0063 0.0055 0.0046 0.0036 0.0029 0.0025
－Δ c(OH－) mol·dm – 3
— 0.0026 0.00106 0.00084 0.00086 0.00101 0.00075 0.00034
反应速率 r / mol·dm – 3·min – 1
对于基元反应 a A ＋ b B ＝ g G ＋ h H 质量作用定律的数学表达式：r ＝ k c(A)m c(B) n
k 称为速率常数 m，n 称反应物A，B的反应级数 k，m和n 均可由实验测得
16
例 4－4 根据下表给出的实验数据，建立以下反
应的速率方程：2 H2 ＋ 2 NO ＝ 2 H2O ＋ N2
1 c(A) 1 c(B) 1 c(G) 1 c(H)
a t
b t g t h t
12
4 － 1 － 2 瞬时速率
瞬时速率：某一时刻的化学反应速率称为瞬时速率。 例4－3 利用表中反应物的浓度对时间作图。
r(OH－)＝ DE EF
r(OH－ )＝ dc(OH－)
dt
AB的斜率表示时间间隔 Δt ＝ tB－tA 内反应的平均速率13
1 2
N2
3 2
H2
NH3 (g)
16.63
H2
1 2
O2
H2O(l)
237.19
热力学只能判断这两个反应都能发生，但如何使它发
生，热力学无法回答。
5
化学动力学的研究对象
化学动力学研究化学反应的速率和反应的机理以及 温度、压力、催化剂、溶剂和光照等外界因素对反应 速率的影响，把热力学的反应可能性变为现实性。
4 － 2 －2 反应级数
若某化学反应 其速率方程为 则反应级数为
aA＋bB＝gG＋hH r ＝ k c(A ) wenku.baidu.com c(B) n
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4 － 1 反应速率的定义
化学反应速率是指在一定条件下反应物转变为生成物 的速率。化学反应速率经常用单位时间内反应物浓度的减 少或生成物浓度的增加表示。
单位：mol·dm－3·s－1 ， mol·dm－3·min－1或 mol·dm－3·h－ 1。
4 － 1－ 1 平均速率
例4－1 乙酸乙酯的皂化反应 CH3COOC2H5 ＋ OH－ ＝ CH3COO－ ＋ CH3CH2OH
例如：
动力学认为：
13 2 N2 2 H2
NH3(g)
需一定的T，p和催化剂
H2
1 2
O2
H2O(l)
点火，加温或催化剂
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4－1 反应速率的定义 4－2 反应速率与反应物浓度的关系 4－3 反应机理 4－4 反应物浓度与时间的关系 4－5 反应速率理论简介 4－6 温度对化学反应速率的影响 4－7 催化剂与催化反应简介
编号 1
起始浓度∕mol·dm–3
c(NO)
c(H2)
6.00×10 – 3 1.00×10 – 3
生成 N2 的起始速率 r∕mol·dm–3·s–1
3.19×10 – 3
2 6.00×10 – 3 2.00×10 – 3
6.36×10 – 3
3 6.00×10 – 3 3.00×10 – 3
9.56×10 – 3
r(OH－)＝
c(OH－
)2－c(OH－
)
1
t2－t1
＝－
c(OH－) t
式中的负号是为了使反应速率保持正值。
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表 4－1 CH3COOC2H5 在 NaOH 溶液中的分解速率（298K）
时间 t/ min 0 3 5 7 10 15 21 25
时间变化 Δt/ min
0 3 2 2 3 5 6 4
4 1.00×10 – 3 6.00×10 – 3
0.48×10 – 3
5 2.00×10 – 3 6.00×10 – 3
1.92×10 – 3
6 3.00×10 – 3 6.00×10 – 3
4.30×10 – 3
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解：对比实验 1，2，3，发现 r ∝ c(H2) 对比实验4，5，6，发现，r ∝ c(NO) 2 所以反应速率 r ∝ c(H2) c(NO) 2 建立速率方程 r ＝ k c(H2) c(NO) 2 利用实验数据得 k ＝ 8.86 × 104 dm6 mol －2 s－1 在恒温下反应速率常数k不因反应物浓度的改变而变化。
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化学动力学定义： “化学动力学是研究化学反应速率、反应 历程的学科。”
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化学动力学的任务和目的
化学热力学的研究对象和局限性
研究化学变化的方向、能达到的最大限度以及
外界条件对平衡的影响。化学热力学只能预测反应
的可能性，但无法预料反应能否发生？反应的速率
如何？反应的机理如何？例如：
rGm / kJ mol1
— 8.67×10 – 4 5.3×10 – 4 4.2×10 – 4 2.87×10 – 4 2.02×10 – 4 1.25×10 – 4 0.85×10 – 4
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例4－ 2 N2O5的分解反应 2 N2O5 ＝ 4 NO2 ＋ O2
r
(
N2O5
)
c(N2O5 t
)
r(NO2 )
c(NO2 ) t
r
(O2 )
c(O2 t
)
1 c(N2O5 ) 1 c(NO2 ) 1 c(O2 )
2
t
4 t
1 t
或
1 2
r
(N2O5
)
1 4
r
(NO2
)
r
(O2
)
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对于一般的化学反应 aA ＋ bB ＝ gG ＋ hH
原则上，用任何一种反应物或生成物的浓度变化均可表示 化学反应速率，但我们经常采用其浓度变化易于测量的那 种物质来进行研究。
第4章 化学反应动力学
引言
化学（反应）动力学
• 研究一个实际的化学反应过程，往往 需考察热力学和动力学两个方面：
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1. 热力学：
• 反应的方向、限度、外界对平衡的影响； • 给出反应发生的可能性、平衡点即体系可
能的能量最低点。 • 它不考虑反应所需用的时间和中间历程。
2. 动力学：
• 反应速率、反应历程（机理），给出反应 若可能发生，能否转化为现实（即考虑反 应速率）。
14
4－2 反应速率与反应物浓度的关系
实验事实表明，一定温 度下，增加反应物的浓 度可以增大反应速率。 从图中可观察0、5、10、 15min时的各条切线， 看出它们的斜率所代表 的瞬时速率依次减小。
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4 － 2－ 1 速率方程
基元反应：指反应物分子一步直接生成产物的反应。
质量作用定律：基元反应的速率与反应物浓度以其 化学计量数为幂指数的连乘积成正比。
c(OH－) mol·dm – 3 0.010 0.0074 0.0063 0.0055 0.0046 0.0036 0.0029 0.0025
－Δ c(OH－) mol·dm – 3
— 0.0026 0.00106 0.00084 0.00086 0.00101 0.00075 0.00034
反应速率 r / mol·dm – 3·min – 1
对于基元反应 a A ＋ b B ＝ g G ＋ h H 质量作用定律的数学表达式：r ＝ k c(A)m c(B) n
k 称为速率常数 m，n 称反应物A，B的反应级数 k，m和n 均可由实验测得
16
例 4－4 根据下表给出的实验数据，建立以下反
应的速率方程：2 H2 ＋ 2 NO ＝ 2 H2O ＋ N2
1 c(A) 1 c(B) 1 c(G) 1 c(H)
a t
b t g t h t
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4 － 1 － 2 瞬时速率
瞬时速率：某一时刻的化学反应速率称为瞬时速率。 例4－3 利用表中反应物的浓度对时间作图。
r(OH－)＝ DE EF
r(OH－ )＝ dc(OH－)
dt
AB的斜率表示时间间隔 Δt ＝ tB－tA 内反应的平均速率13
1 2
N2
3 2
H2
NH3 (g)
16.63
H2
1 2
O2
H2O(l)
237.19
热力学只能判断这两个反应都能发生，但如何使它发
生，热力学无法回答。
5
化学动力学的研究对象
化学动力学研究化学反应的速率和反应的机理以及 温度、压力、催化剂、溶剂和光照等外界因素对反应 速率的影响，把热力学的反应可能性变为现实性。