化学动力学基础一解析
化学动力学基础知识点总结
化学动力学基础知识点总结
化学动力学是化学的一个分支，主要研究化学反应的速率和机理。
以下是一些化学动力学的基础知识点总结：
1. 反应速率：化学反应速率是指单位时间内反应物或生成物浓度
的变化量，可以用单位时间内反应物或生成物的摩尔数来表示。
2. 反应级数：反应级数是指化学反应速率与反应物浓度的幂次方
之间的关系。
一级反应的速率与反应物浓度的一次方成正比，二级反
应的速率与反应物浓度的二次方成正比，以此类推。
3. 活化能：活化能是指反应物分子从常态转变为能够发生化学反
应的活化态所需的能量。
活化能越高，反应速率越慢。
4. 催化剂：催化剂是一种能够加速化学反应速率而自身在反应过
程中不被消耗的物质。
催化剂通过降低反应的活化能来加速反应速率。
5. 反应机理：反应机理是指化学反应的具体步骤和过程，包括反
应物分子如何相互作用形成过渡态以及过渡态如何转化为生成物。
6. 碰撞理论：碰撞理论认为化学反应是反应物分子之间的碰撞导致的。
只有那些具有足够能量的分子在适当的取向下发生碰撞时，才能发生化学反应。
7. 阿伦尼乌斯方程：阿伦尼乌斯方程是描述反应速率与温度之间关系的经验公式。
它表明反应速率常数与温度成指数关系，活化能越高，温度对反应速率的影响越大。
8. 稳态近似：稳态近似是一种处理快速平衡反应的方法，假设反应中间物的浓度在反应过程中保持恒定。
这些是化学动力学的一些基础知识点，化学动力学在化学研究和实际应用中都有广泛的应用，例如在化学工程、药物研发、环境保护等领域。
动力学基础资料解析
动⼒学基础资料解析1.2.2 化学动⼒学⽅程定量描述反应速率与影响反应速率因素之间的关系式称为化学动⼒学⽅程。
影响反应速率的因素有反应温度、组成、压⼒、溶剂的性质、催化剂的性质等。
然⽽对于绝⼤多数的反应，影响的最主要因素是反应物的浓度和反应温度。
因⽽化学动⼒学⽅程⼀般都可以写成：),(T c f r i =± （1-12）式中 i r ——组分i 的反应速率，)./(3h m kmol ；c ——反应物料的浓度向量，3/m kmol ；T ——反应温度，K 。
式（1-12）表⽰反应速率与温度及浓度的关系，称为化学反应动⼒学表达式，或称化学动⼒学⽅程。
对⼀个由⼏个组分组成的反应系统，其反应速率与各个组分的浓度都有关系。
当然，各个反应组分的浓度并不都是相互独⽴的，它们受化学计量⽅程和物料衡算关系的约束。
在恒温条件下，化学动⼒学⽅程可写成：),,( B A i c c kf r =± （1-13）式中 ,,B A c c ——A 、B 、…组分的浓度，3/m kmol ；k ——反应速率常数，].)/[(131h m kmol n n --；在⾮恒温时，化学动⼒学⽅程可写成：),,()(' B A i c c f T f r =± （1-14）式中)('T f k =，其值与组分的浓度⽆关。
反应速率常数是温度的函数，其关系式可⽤阿累尼乌斯(Arrhenius)⽅程表⽰：)exp(0RTE A k -= （1-15）式中：0A ——指前因⼦，也称频率因⼦，].)/[(131h m kmol n n --；E ——反应活化能，kmol kJ /；R ——⽓体通⽤常数，[)/(314.8K kmol kJ R ?=]；各组分浓度对反应速率的影响表⽰为),,( B A c c f ，具体表⽰形式由实验确定，通常采⽤以下两种形式：（1）幂函数型21),,(ααB A B A c c c c f = （1-16）（2）双曲线型m B B A A B A B A c K c K c c c c f ]1[),,(21 +++=αα（1-17）式中 21,αα…——反应级数；B A K K ,——组分A 、B …的吸附平衡常数；m ——吸附中⼼数。
北理无机化学第3章-化学动力学基础
基元反应
§3.2 浓度对反应速率的影响
NO2(g)+CO(g) NO(g)+CO2(g)
v=kc(NO2)c(CO)
反应级数 n = 2
基元反应 2NO(g)+O2(g)2NO2(g)
v=kc(NO)2c(O2)
反应级数 n = 3
第三章 化学动力学基础
3．注意
§3.2 浓度对反应速率的影响
或
lg{k}
Ea 2.303RT
lg{k0}
k： 反应速率常数，由反应的性质和温度决定；
Ea：实验活化能，单位为kJ·mol-1，是表示反应特性 的常数；
k0：指数前因子，频率因子，对指定反应为一常数。
第三章 化学动力学基础
§3.3 温度对反应速率的影响
3.3.2 Arrhenius 方程式的应用
vB ΔcB Δt
vC
ΔcC
t
vD ΔcD Δt
浓度的单位：mol·L-1 时间的单位：s（h、min）
第三章 化学动力学基础
例：
起始浓度/（mol·L-1）
§3.1 反应速率的意义
N2 + 3H2 → 2NH3
13
0
2秒后浓度/（mol·L-1）
0.8 2.4 0.4
同一反应，可用不同物质的浓度的变化表示反应速率，其 值可能不同。
vN2
-
(0.8-1) 2
0.1mol
L-1
S-1
vH2
-
(2.4- 3) 2
0.3 mol
L-1
S-1
vNH3
(0.42
0)
0.2 mol
L-1
S-1
第三章 化学动力学基础
第十一章化学动力学基础一
第十一章 化学动力学基础（一）教学目的：1.使学生理解一些动力学基本概念2.掌握简单级数反应以及典型复杂反应的动力学特点。
3.理解并应用阿仑尼乌斯公式。
4.能用稳态近似、平衡假设等处理方法推导一些复杂反应的速率方程 基本要求：1.掌握等容反应速率的表示法及基元反应、反应级数等基本概念。
2.对于简单级数反应，要掌握其速率公式的各种特征并能由实验数据确定简单反应的反应级数。
3.对三种典型的复杂反应，要掌握其各自的特点及其中比较简单的反应的速率方程。
4.明确温度、活化能对反应速率的影响，理解阿仑尼乌斯公式中各项的含义。
5.掌握链反应的特点，会用稳态近似、平衡假设等处理方法。
教学重点、难点：简单级数反应以及典型复杂反应的动力计算；反应级数和活化能的测定；从反应机理推导速率方程。
教学内容：§11.1 化学动力学的任务和目的一、化学动力学的任务和目的化学热力学主要研究反应的方向、限度和外界因素对平衡的影响。
解决反应的可能性，即在给定条件下反应能不能发生，及反应进行的程度？而化学动力学主要研究反应的速率及反应机理。
主要解决反应的现实性问题。
化学动力学的基本任务是：了解反应速率；讨论各种因素（浓度、压力、温度、介质、催化剂等）对反应速率的影响；研究反应机理、讨论反应中的决速步等。
二、化学动力学发展概况1850年，人们提出浓度与反应速率的关系；十九世纪末：范特荷夫、阿仑尼乌斯讨论了反应速率与温度的关系；二十世纪化学动力学、催化等有了新的发展，特别是许多新技术如：激光、交叉分子束、计算机等用于动力学的研究，目前动力学的研究已从宏观动力学的研究进入到态-态反应动力学的研究。
§11.2 化学反应速率的表示一、反应速率的表示在等容反应体系中，化学反应速率通常用反应物浓度随时间的变化率来表示，此为瞬时反应速率，但由于反应物浓度随时间的增加而减小，产物浓度随时间的增加而增加，反应速率一般规定为正值。
故反应速率以反应物或产物表示时，分别为dt dc 反应物和dt dc 产物，但对于一般反应说，采用不同物质的浓度随时间的变化率表示时，反应速率的数值是各不相同的。
大学化学基础 第8章 化学动力学1
由实验确定反应速率方程的 简单方法—初始速率法
k 例如：2NOg 2H2 g 1073 N2 g 2H2Og 反应的有关实验数据如下：
1 1 1 -1 /( mol L s ) c H /( mol L ) cNO /(mol L ) Ê Ô é Ñ ± à Å º 2
反应的可能性足够大, 只是反应速率不够快, 不能在尾气管 中完成, 以致散到大气中, 造成污染. 若能寻找催化剂, 使上 述反应达足够快的速率, 是不小的成就. 有些反应, 如橡胶 的老化, 人们又常常希望它慢一些. 所以研究速率理论是完全必要的。
反应机理：化学反应过程中经历的真 实反应步骤的集合。 基元反应：由反应物一步生成生成物 的反应，没有可用宏观实验方法检测到的 中间产物。 意义：通过实验一旦证实某一有确定 反应物和生成物的反应为基元反应,就可以 根据化学反应计量方程式直接写出其速率 方程式。 500K NOg O3 g T NO 2 g O 2 g 为元反应
例题：一氧化氮被还原为氮气和水： 2NO(g) 2H2 (g) N2 (g) 2H2O(g) 根据光谱学研究提出的反应机理是： k1 ① 2 NO k N 2 O 2 (快, 平衡) -1 k2 ②N2O2 H2 N2O H2O (慢) k1 ③N2O H2 2N2 H2O (快)
3.5910 3.60104 3.6210 3.61104
4
3.68104
N2O5的分解速率与N2O5浓度的比值是 恒定的，即反应速率υ与c(N2O5)成正比。 可见： r kc(N 2O5 )
对于一般的化学反应：
aA bB yY zZ
r = k[A]α[B]β
α,β—反应级数：若α=1，A为一级反应； β=2， B为二级反应，则α+β=3，总反应级数为3。α，β必 须通过实验确定其值。通常α≠a,β≠b。 k —反应速率系数：k是有单位的量，k 不随浓度 而变，但受温度的影响，通常温度升高， k 增大。
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【解析】活化焓相等，则活化能也近似相等，活化熵相差 30 J gK −1 gmol −1 ，则根据
k = P exp( S )exp( − Ea )
R
RT
k2
( S2 − S1 )
= exp R R
30
= exp8.314
= 37
k1
8. 某化学反应，当温度每升高 1K 时，该反应的速率常数 k 增加 1%，则该反应的活化
k = Aexp( − Ea ) RT
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得
k2
( E1 − E2 )
= exp RT RT
80000
= exp8.314298
= 1014
k1
3．某二级反应，反应物消耗 1/3 需时间 10min，若再消耗 1/3 还需时间为（ ）。
应的半衰期为 t1/2＝1/（kCA,0）＝100s。
10．在简单硬球碰撞理论中，有效碰撞的定义是（ ）。 A．互撞分子的总动能超过 EC B．互撞分子的相对动能超过 EC C．互撞分子的内部动能超过 EC D．互撞分子的相对平动能在连心线上的分量超过 EC 【答案】D 【解析】能导致旧键破裂的碰撞成为有效碰撞。只有相对平动能在分子连心线上的分量 超过临界值的分子对，才能把平动能转化为分子内部的能量，使旧键破裂而发生原子间的重 新组合。
速率常数的温度系数较小。
12．某反应，无论反应物初始浓度为多少，在相同时间和温度时，反应物消耗的浓度为 定值，此反应是（ ）。
A．负级数反应 B．一级反应 C．零级反应 D．二级反应 【答案】C
【解析】零级反应速率方程式为：cA，0 − cA = kt ，一定温度下，k 为定值，时间也一定 时，等式右边是常数，所以， cA，0 − cA 即反应物消耗的浓度为定值
化学反应动力学的基本原理和方法
化学反应动力学的基本原理和方法化学反应动力学是研究化学反应速率与反应机理的科学。
它是化学动力学的一个重要分支，涉及化学反应过程中物质转化的速率和速率常数的研究，是化学工程、物理化学、材料科学等领域研究的重要内容。
本文从基础概念、反应速率规律、影响速率的因素和测定速率常数等方面介绍化学反应动力学的基本原理和方法。
一、基础概念化学反应是物质发生变化的过程，会伴随一定的能量变化。
化学反应时，物质发生转化并释放或吸收能量，在反应前和反应后分子的分布、自由能、速率等也会发生变化。
所有这些变化构成了化学反应动力学的研究对象。
反应物是化学反应中参与反应的原料，产物是反应结束后形成的物质。
在反应过程中，反应物的浓度降低，而产物的浓度升高。
反应速率是反应物变化的速度。
化学反应速率的大小受到许多因素的影响，包括温度、浓度、催化剂、压力、光照等。
化学反应遵循质量守恒与能量守恒的规律，它们之间的关系描述了化学反应的动力学过程。
在化学反应中，原子和分子的数量不发生改变，不能从无中生有，反应前的能量等于反应后的能量。
化学反应的速率常由反应物的摩尔浓度变化率表示，在一段时间内发生的反应量与时间的比值。
二、反应速率规律化学反应的速率不是常数，而是与反应进度有关。
在反应的初期，反应速率较快，随着反应进度的增加，反应速率逐渐变慢。
反应速率与反应物摩尔浓度之间有一定的关系，一般为某一反应物浓度的代数幂关系。
在一次反应中，反应物的浓度与反应速率成正比。
例如：A +B → C反应物 A 的初始摩尔浓度为 [A]0，速率常数为 k，第 t 时刻摩尔浓度为 [A]t，那么反应速率可以表示为：v = - d[A]/dt = k[A]t其中，- d[A] 表示反应物 A 的浓度变化量，dt 是时间的微小变化量。
反应速率的单位是 mol/(L·s)。
三、影响速率的因素温度对化学反应速率的影响非常显著。
通常情况下，温度每升高 10℃，反应速率就增加至少一倍。
化学中的化学反应动力学研究
化学中的化学反应动力学研究化学反应动力学是化学中非常重要的一个分支，它主要研究化学反应的速率和机理。
化学反应动力学的研究对于揭示化学反应的本质、优化反应条件、控制反应过程、制备高纯度化合物等都具有重要的意义。
一、化学反应动力学基础化学反应动力学研究的核心是化学反应速率，它是指单位时间内反应物消耗或生成物产生的量。
速率方程是一个与反应物浓度有关的函数，通常表达式为：v=k[A]^m[B]^n，其中[A]和[B]分别是反应物A和B的浓度，k是速率常数，m和n 是反应物的阶数。
通过测定反应速率与反应物浓度的关系，可以得到反应物的阶数和速率常数，并确定反应速率的变化规律。
化学反应动力学研究还涉及到反应的活化能和反应机理。
活化能是指在反应过程中能量障壁的高度，它决定了反应速率的大小。
反应机理是指反应的各个中间态及它们之间的相互转化过程，研究反应机理有助于深入了解反应过程和寻找反应控制的途径。
二、化学反应动力学的研究方法化学反应动力学的研究依靠实验和理论模型相结合的方法。
实验方法包括分光光度法、色谱法、电化学法、稳态反应方法、脉冲法、放射性示踪法等。
理论模型包括分子碰撞论、过渡态理论、动力学模拟、密度泛函理论等。
理论模型与实验方法的相互验证，为反应动力学的研究提供了强有力的支持。
分光光度法是化学反应动力学中最常用的实验方法之一，它基于测量反应物或产物的吸收光谱变化，通过时间的变化来确定反应速率、反应物浓度和反应机理。
色谱法则是通过分离分析气相或液相中的混合气体或混合物质，以观察化学反应中各组分的浓度和变化，从而了解化学反应规律。
电化学法是利用外加电场的作用将化学反应转化为电化学反应进行研究。
三、应用领域化学反应动力学的研究在生产实践中有着广泛的应用，例如在医药化工、材料科学、冶金金属工业等领域中。
医药化工中的药物合成、生产和检测过程均需要对反应动力学进行分析。
材料科学中的合成材料、材料表面修饰和纳米材料等的制备也需要对反应动力学进行研究。
化学反应动力学的基本原理和计算方法
化学反应动力学的基本原理和计算方法化学反应动力学是研究反应速率和反应机理的一个分支学科，对于化学反应的研究和应用具有重要意义。
本文将围绕化学反应动力学的基本原理和计算方法展开探讨。
一、反应速率常数反应速率常数是化学反应动力学的一个重要参数，是描述反应速率的数量指标。
在众多化学反应中，反应速率一般是反应物浓度的某个函数，简单化学反应可以表示为：A +B → C反应速率可以通过反应物A和B的浓度来表示：速率= k·[A]·[B]，其中k就是反应速率常数。
反应速率常数受到温度等因素的影响，其中最重要的是温度。
一般情况下，反应速率常数会随着温度的升高而增加，符合阿累尼乌斯方程：ln k2/k1 = Ea/R(1/T1-1/T2)，其中k1和k2分别表示温度下的反应速率常数，Ea是反应活化能，R是气体常数，T1和T2分别是两个温度。
二、反应级数反应级数是指反应物对于反应速率的影响程度，可以通过实验数据来确定。
对于多元反应，反应级数可以通过推导反应速率常数的表达式来确定。
下面举一个例子：2 NO + Cl2 → 2 NOCl通过实验数据可以确定，反应速率与[NO]和[Cl2]的浓度之积有关，因此速率表达式可以写成：速率 = k·[NO]²[Cl2]。
可以看出，这是一个三级反应，NO和Cl2的浓度的平方的乘积为3级。
该反应也可以用降解增加法求解，可以求得反应分子为4。
三、反应机理化学反应机理是指化学反应的分子层面的过程描述，可以通过实验数据来确定。
通常情况下，通过测量不同反应物浓度下的反应速率，来确定反应机理。
对于复杂反应，可以通过推导反应机理的分子层面过程来分析。
例如，对于二元反应，可以通过分步反应分析来推导反应机理。
分步反应分析方法主要是通过推算反应的每一个步骤，并确定每一个步骤的速率表达式来确定反应机理。
四、计算方法对于反应速率常数的计算，通常是在实验室中进行测量和计算。
化学动力学基础1(1)
d • 1 dnB
dt
B dt
r 1 d 1 • 1 dcB V dt V B dt
2.基元反应与非基元反应
基元反应: 反应物分子在碰撞中相互作用直接转化为生成物分子.
非基元反应〔总包反应〕：由若干个基元反应构成 .
反应机理〔reaction mechanism〕
反应机理又称为反应历程.在总反应中,连续或 同时发生的所有基元反应称为反应机理,在有些情况 下,反应机理还要给出所经历的每一步的立体化学结 构图.
同一反应在不同的条件下,可有不同的反应机理. 了解反应机理可以掌握反应的内在规律,从而更好 的驾驭反应.
基元反应的速率方程——质量作用定律
在基元反应中,实际参加反应的分子数目称为反 应分子数.反应分子数可区分为单分子反应、双分子 反应和三分子反应,四分子反应目前尚未发现.反应分 子数只可能是简单的正整数1,2或3.
基元反应简称元反应.如果一个化学反应,反应物 分子在碰撞中相互作用,在一次化学行为中就能转化 为生成物分子,这种反应称为基元反应.
例如上述反应历程中,所有反应历程都是基 元反应.
如果一个化学计量式代表了若干个基元反应 的总结果,那这种反应称为总包反应或总反应,是非 基元反应.
复
习
1.转化速率和反应速率的定义式
谢苗诺夫 欣歇尔伍德
1960年,李远哲等人<Lee Yuan Tseh,1936--,美籍华人> 研究交叉分子束反应, 从分子微观反应动力学角度深入探讨化学反 应的机理,于1986年获诺贝尔化学奖.
李远哲
波拉尼 赫施巴赫
五、化学动力学的任务和目 的
<1>研究各种因素,包括浓度、温度、催化剂、溶剂、 光照等对化学反应速率的影响；
化学反应动力学的基础原理
化学反应动力学的基础原理化学反应是一种物质之间的相互作用过程，它决定了我们日常生活中很多事物的性质及其表现形式。
反应速率的大小不仅影响着化学工艺的效率，更关系到环境保护和能源的使用，因此，对化学反应动力学的研究具有十分重要的意义。
本文将介绍化学反应动力学的基本原理，从反应速率、反应机理到能量和温度等方面进行探讨。
1. 反应速率反应速率是描述反应进行情况的参数之一，它定义为单位时间内基元化学反应所消耗反应物的量或生成产物的量。
正常情况下，反应速率与反应进程的进展程度之间有密切关系，通俗的讲，就是反应速率随着化学反应的进行而不断变化。
反应速率的单位是摩尔/秒（mol/s）。
对于一般的化学反应，其反应速率可以描述为一下公式：在此方程式中，k是反应速率常数，它是由反应物的特性和反应条件的影响所确定的常数；A 是反应物的反应物浓度；Ea 是活化能，即反应物转化为生成物的必要能量，和温度存在可测量的关系；R 是气体常数；T 是绝对温度。
从这个公式不难看出，反应速率常数的值及其相关参数对反应速率的大小有着决定性的影响。
因此，了解这些参数的变化及其对反应速率的影响是非常重要的。
2. 反应机理在讨论反应速率方面时，我们提到了反应速率常数的值由反应物的特性和反应条件的影响所确定，这其中涉及到反应机理的问题。
反应机理是指化学反应按照一定的规律和顺序进行的过程。
了解反应机理是推导反应速率公式的重要步骤之一，在此过程中，通常先从分子层次上对反应物的相互作用进行分析，然后通过量化的方法推导出反应速率公式和反应机理的详细过程。
反应机理通常是基于实验数据以及理论计算来确定的。
3. 能量和温度对于化学反应来说，能量和温度的影响也是十分重要的。
化学反应是通过在反应物之间转移和释放能量的过程来进行的，因此反应物的能量状态是决定反应速率和反应机理的重要因素之一。
化学反应中最常见的能量是势能和动能，因此研究势能和动能的变化过程，对于预测反应速率常数和反应机理的变化有着重要的意义。
化学动力学的基础知识解析
化学动力学的基础知识解析化学动力学是研究化学反应速率和反应过程的学科。
在化学动力学中，我们关注的是在一定条件下，化学反应的速率如何受到影响，以及反应的趋势和规律。
了解化学动力学的基础知识对于广泛的应用和进一步的化学研究都是至关重要的。
1. 反应速率反应速率是化学反应中最基本的概念之一。
它指的是在一定时间内，化学反应中物质的消耗量或产生量与时间的比率。
可以使用不同的单位来表示。
例如，可以将一个物质的消耗量与时间的比率表示为摩尔/秒，以此来描述该反应的速率。
反应速率取决于反应物质的浓度和温度。
一般来说，在相同的温度下，反应速率随着反应物质浓度的增加而增加。
这是因为更多的反应物质意味着更多的反应机会。
然而，当反应物质的浓度增加到一定程度时，反应速率不再呈线性增长，而呈现出饱和状态。
另一方面，温度的影响更加显著。
反应速率随着温度的升高而增加，这是因为温度的升高会增加反应物质的能量，促使反应的发生。
事实上，温度每升高10℃，反应速率就会增加约2倍。
2. 反应动力学反应动力学是研究化学反应速率的机理和控制因素的学科。
了解反应动力学可以帮助我们更好地理解和掌握化学反应的本质。
在反应动力学中，我们通常要求了解反应的速率方程式。
速率方程式是描述反应速率与反应物质浓度之间关系的方程式。
例如，以下方程式描述的是一种物质的分解反应：A →B + C如果反应的速率与反应物A的浓度相关，则速率方程式可以表示为：速率= k[A]其中，k是一个常数，称为速率常数。
速率常数与温度相关，且表征了反应的机率和能量。
当浓度等于1 mol/L时，速率常数等于速率。
一般来说，速率方程式的形式是由反应机制推导而来的。
反应机制是描述化学反应过程的细节和步骤的模型。
了解反应机制可以帮助我们更好地理解和预测反应速率和反应产物的产生方式。
3. 反应平衡在化学反应中，产物往往不是单向生成的，而是形成了动态平衡态。
反应平衡是指在一定条件下，化学反应中前向反应和后向反应的速率相等，反应物和产物的浓度不再发生变化。
第十一章化学动力学基础1
复杂反应没有反应分子数可言。
(2) 对于基元反应
反应分子数 = 反应级数
nB = B
nnB B
B
B
基元反应的速率方程都具有简单的整数级次，如一级、
二级或三级等。
在特殊情况下，反应分子数和反应级数不一定一致。如
某反应物大量，则浓度可视为不变而合并到速率常数中。
第十一章 化学动力学基础 1
3. 反应速率常数 k 物理意义：各反应物质都等于单位浓度（c=1） 时的反应速率。其值与反应物质的浓度无关。
第十一章 化学动力学基础 1
低温时H2和I2反应一般分两步进行： ( 反应历程 )
(3) I2 + M
k1 k1
2I·+ M
(4) H2 + 2I· 2HI
H2和Br2的反应由下面几步构成：
(5) Br2 + M 2 Br·+ M (6) Br·+ H2 HBr + H· (7) H·+ Br2 HBr + Br· (8) H·+ HBr H2 + Br·
何？反应的机理怎样？例如：
1
3
2 N2 2 H2 NH3 (g)
r
G
m
/
kJ
mol
1
16 .63
H2
1 2
O2
H2O(l)
237 .12
化学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。
第十一章 化学动力学基础 1
§11.1 化学动力学的任务和目的
化学动力学是研究化学反应速率和化学反 应机理的学科，主要有四大任务：
( 反应级数可为整数、分数；正数、负数及零 )
第六章 化学动力学基础.
第六章 化学动力学基础首 页 习题解析本章练习本章练习答案章后习题答案习题解析 [TOP]例13-1在酸的存在下蔗糖的反应中，偏光计的读数αt 如下： t/(min)0 30 90 150 330 630 ∞ αt46.5741.0030.7522.002.75-10.00-18.75这个反应是一级反应，求反应速率常数。
解1 对一级反应，不仅反应物的浓度本身，如果有和浓度成比例的量，则可以用来代替浓度。
αt是蔗糖溶液的偏振面转过的角度，在t = 0时溶液中只存在蔗糖，在t = ∞时蔗糖应该完全消失，而在公式ln c A =ln c A0-kt 中，和c A0成比例的量是α0-α∞，和c A 成比例的量是αt -α∞，因此可以用ln(αt -α∞)=ln(α0-α∞)-kt 计算各时刻的k 。
min 100.375.1800.4175.1857.46ln min 30131-⨯=++=kmin 101.375.1875.3075.1857.46ln min 90132-⨯=++=kmin 102.375.1800.2275.1857.46ln min 150133-⨯=++=kmin 104.375.1875.275.1857.46ln min 330134-⨯=++=kmin 102.375.1800.1275.1857.46ln min 630135-⨯=+-+=kmin 102.35354321-⨯=++++=k k k k k k解2 采用作图法，以lg(αt -α∞)对t 作图，得一直线，其斜率b = -k /2.303。
t /min3090150330630αt -α∞65.32 59.75 47.50 40.75 21.50 8.75 lg(αt -α∞)1.8151.7761.6771.6101.3320.942则k = -2.303⨯b 又b = - 0.00139，所以 k = 2.303⨯0.00139 = 3.20⨯10-3min -1例13-2尿素的水解反应为CO(NH 2)2 + H 2O −→2NH 3 + CO 225︒C 无酶存在时，反应的活化能为120k J ⋅ mol -1，当有尿素酶存在时，反应的活化能降为46 k J ⋅ mol -1，反应速率为无酶存在时的9.4⨯1012倍，试计算无酶存在时，温度要升到何值才能达到酶催化时的速率？解 浓度一定时，反应速率之比也即速率常数之比KT K T K T T T T T R E 775298298K mol J 1031.8mol J 1204.9ln ln104.922211312112121212=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯-⋅⋅⨯⋅=⨯-=⨯=----解得k k k k k k 12a 10)(例13-3科学工作者已经研制出人造血红细胞。
化学动力学基础1
14
§11.2 化学反应速率的表示方法
Ch11. 动力学基础1
－－－反应速率测定方法
物理法
利用一些物理性质与浓度成单值函数的关系，测定反
应体系物理量随时间的变化，然后折算成不同时刻反
应物的浓度值，通常可利用的物理量有P,V,α,G等。这
r def 1 d
V dt ----V:反应体系体积
因为：
d def dnB B
r 1 1 dnB 体积恒定 1 dcB 1 d[B]
B B 反应式中物质B的计量系数；r 的量纲: 浓度·时间－1
11
Ch11. 动力学基础1
Ch11 化学动力学基础1
作业：19、34
Ch11 化学动力学基础(一)
Elements of Chemical Kinetics
2
本章目录
§11.1 化学动力学的任务和目的 §11.2 化学反应速率表示法 §11.3 化学反应的速率方程 §11.4 具有简单级数的反应 §11.5 几种典型的复杂反应 §11.7 温度对反应速率的影响 §11.8 关于活化能 §11.9 链反应 §11.10 拟定反应历程的一般方法
－－－速率方程（rate equation）
动力学方程(Kinetics Equation)：反应速率r 与各物质浓度
的函数关系式或各物质的浓度与时间t的函数关系式。
r f (ci )(微分式)； ci f (t)(积分式)
反应速率方程只有通过实验才能确定。一般，知道一化学反应 计量方程并不能预言它的速率方程 。
化学热力学预测反应的可能性，
化学反应动力学的基础
化学反应动力学的基础化学反应动力学是一门研究化学反应速率及其机制的科学，它不仅为我们理解反应过程提供了理论基础，同时在工业、环境科学及生物医学等多个领域都具有广泛的应用。
这篇文章将介绍化学反应动力学的基础概念、基本定律、影响因素、反应机理以及相关的实验方法，以帮助读者深入了解这一重要的科学领域。
一、化学反应速率化学反应速率是指单位时间内反应物转化为产物的量，通常用摩尔数/升/秒（mol/L·s）来表示。
为了量化化学反应速率，科学家们引入了以下几个重要概念：平均反应速率：在一个特定时间段内，反应物浓度减少或产物浓度增加的变化率。
例如，对于反应A→B，平均反应速率可以表达为：[ = - = ]瞬时反应速率：在某一时刻，反应物浓度或产物浓度变化的速率。
在数学上，它是反应速率的导数，可以用以下形式表示：[ = - = ]反应级数：反应级数是描述反应速率与各个反应物浓度之间关系的整数，比如对于双分子反应 ( A + B C )，其速率方程通常表示为：[ v = k[A]m[B]n ]其中，(k) 是速率常数，(m) 和 (n) 是分别对应于A和B的反应级数。
二、影响因素多种因素可以影响化学反应的速率，包括温度、压力、催化剂以及反应物浓度等：温度温度对化学反应速率有着显著的影响。
根据阿伦尼乌斯方程，随着温度的升高，分子运动加剧，使得反击能量提升，从而加快了反应速率。
阿伦尼乌斯方程如下所示：[ k = Ae^{-} ]其中，A 为频率因子，(E_a) 是活化能，(R) 是气体常数，(T) 是绝对温度。
反应物浓度增加反应物浓度通常会使得分子碰撞频率增加，从而提高了化学反应速率。
在许多简单的单分子和双分子反应中，这一点尤其明显。
催化剂催化剂是加快化学反应而且自身不被消费的物质。
催化剂通过降低活化能来加快反应速率。
例如，在酶促反应中，酶作为催化剂能够选择性地加快某些生物分子的转变。
压力对于气体相互作用的反应而言，增加压力会导致气体分子之间更频繁地碰撞，从而提升反应速率。
中科大物理化学ch10-化学动力学基础一
§10.1 引言
一、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：
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：
H2 + Cl2 2 HCl （2）
虽然计量式相同，各自的反应机理却不同。 反应（1）I2 + M ⇌ 2I· +M （M为反应壁或其他惰性物） H2 + 2 I· 2 HI
反应 (2) Cl2 + M 2 Cl· +M H2 + Cl· HCl + H·
（链引发） （链增长）
Cl2 + H· HCl + Cl·
• 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）。
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。”
在 “反应速率” 、“反应历程” 两个 概念中，“反应速率”比较不难理解 （严格的定义后述）； 而新提出的概念 “反应历程” 指什么呢？
t1= x1/v = 5 cm /1000 cm/s = 0.005 s c1 可测量；
t2= x2/v =10 cm /1000 cm/s = 0.01 s c2 可测量；
……
t1= x1/v = 5 cm /1000 cm/s = 0.005 s c1 可测量； t2= x2/v =10 cm /1000 cm/s = 0.01 s
或：
rP RT rc
1 dPi 定义： rP （恒容理气） i dt
物理化学11章 化学动力学基础(一)
反应进度（extent of reaction）
设反应为： R P
t 0 nR (0) nP (0)
t t nR (t) np (t)
nR (t) nR (0) np (t) nP (0)
d dnB B
转化速率（rate of conversion）
反应机理（reaction mechanism）
反应机理又称为反应历程。在总反应中，连续 或同时发生的所有基元反应称为反应机理，在有些 情况下，反应机理还要给出所经历的每一步的立体 化学结构图。
同一反应在不同的条件下，可有不同的反应机 理。了解反应机理可以掌握反应的内在规律，从而 更好的驾驭反应。
(1) 蜕变常数，(2) 半衰期，(3) 分解掉90%所需时间
解：
(1)
k1
1 t
ln
a
a
x
1 14d
ln
100 100 6.85
0.00507d-1
(2) t1/2 ln 2 / k1 136.7d (3) t 1 ln 1 1 ln 1 454.2d
k1 1 y k1 1 0.9
反应级数是由实验测定的。
例如：
r k0
r k[A]
零级反应
一级反应
r k[A][B] 二级,对A和B各为一级
r k[A]2[B] 三级,对A为二级,对B为一级
r k[A][B]2
负一级反应
r k[A][B]1/2
1.5级反应
r k[A][B]/(1[B]1/2 ) 无简单级数
反应分子数
§11.1 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
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(1)化学方法:
在不同反应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，直接得出在t时刻反应体系内物质 浓度。此方法结果直接，但是过程复杂，时间和浓度 的对应也不是很好。
(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、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。物理方法 有可能做原位反应。此测定方法快速方便，但设备贵 重，而且还要找出适当的物理量和浓度之间的对应关 系。
化学动力学，按其研究层次常可分为：
唯象动力学——在总反应层次上研究化学反应的速率。 即研究温度、浓度、介质、催化剂、反应器等对反应 速率的影响。
基元反应动力学——研究基元反应的动力学规律和理 论，及从基元反应的角度去探索总反应的动力学行为。
分子反应动态学——从分子反应层次上研究化学反应 的动态行为，直至态-态反应研究一次具体的碰撞行为。 这部分内容完全是微观性质的。
动力学因素：反应速度多快 ？ 多长时间达到平衡状态 ？
一个例子：氢气和氧气反应H2+1/2O2=H2O
理论上 rG = - 287 kJ mol-1，几乎可以完全反应
*实际上常温常压下反应极慢 （106 亿年生成0.15 % 的水）
** 加入铂黑（或者点火，加温 ），很快几乎都变成
水
¤说明反应速度的重要性。 ¤说明反应速度的可调变性。
13 2 N2 2 H2 NH3(g)
H2
1 2
O2
H2O(l)
rGm / kJ mol1 16.63 237.19
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。
2.化学动力学的研究对象
化学反应是否有实用价值，必须考虑.
热力学因素：反应能否进行 ？ 反应进行到何种程度 ？
对任意一化学反应：eE+fF→gG+hH，其反应速率的表示式为：
r 1 d[E] 1 d[F] 1 d[G] 1 d[H] e dt f dt g dt h dt
2.动力学曲线的测定
动力学曲线就是反应中各物质浓度随时间的 变化曲线。有了动力学曲线才能在t时刻作切 线，求出瞬时速率。测定不同时刻各物质浓度 的方法有2种：
2HCl
的反应机理为：
Cl2 M 2Cl M Cl H2 HCl H H Cl2 HCl Cl 2Cl M Cl2 M
速率 Rate 是标量 ，无速率
R P
d[R] 0 dt
d[P] 0 dt
d[R] d[P] 0 dt dt
平均速率
例如:
R P
rR
([R]2 [R]1) t2 t1
rp
([P]2 [P]1) t2 t1
平均反应速率它不能确 切反映速率的变化情况， 只提供了在一定反应时间 段内反应速率的一个平均 值，用处不大。
在有些情况下，反应机理还要给出所经历 的每一步的立体化学结构图。同一反应在不同 的条件下，可有不同的反应机理。了解反应机 理可以掌握反应的内在规律，从而更好的驾驭 反应。
（4）非基元反应：
如果一个化学计量式代表了若干个基元反应的 总结果，那这种反应称为非基元反应（或者总 包反应或总反应）。
反应H2+Cl2
化学动力学是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。
3.化学动力学发展简史
*1848年 van’t Hoff 提出化学反应等温方程式
d ln Kc U dT RT 2
d ln k Ea dT RT 2
反应的分子数目称为反应分子数。反应分子数 可区分为单分子反应、双分子反应和三分子反 应，四分子反应目前尚未发现。反应分子数只 可能是简单的正整数1，2或3。
基元反应 A→P A+B→P 2A+B→P
反应分子数 单分子反应 双分子反应 三分子反应
（3）反应机理（反应历程）:
是指某反应是由哪些基元反应组成的。或者 说是在总反应中，连续或同时发生的所有基元 反应。
瞬时反应速率
在浓度随时间变化的图
上，在时间t 时，作交点 的切线，就得到 t 时刻
的瞬时速率。显然，反应 刚开始，速率大，然后不 断减小，体现了反应速率
变化的实际情况。 表示各物质浓度随时
间的变化曲线就是反应动 力学曲线。
反应速率
r 1 d 1 dcB V dt B dt
通常的反应速率都是指 定容反应速率。
*1891年Arrhenius 提出化学反应速率常数 的经验公式
*1935年 Eyring等提出过渡态理论
* 1960年 交叉分子束反应，李远哲等人1986 年获诺贝尔化学奖
4.化学动力学的主要任务目的
①了解各种因数对化学反应速率的影响，以便 使人们能更好的控制反应条件，使化学反应按 照我们希望的速率进行。
§11.3 化学反应的速率方程
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）基元反应（elementary reaction）：是一 个由反应物分子在碰撞中相互作用直接转化 为生成物分子的这种反应。
（2）反应分子数：在基元反应中，实际参加
第十一章 化学动力学基础（一）
(背景：大兴安岭湿地)
§11.1 化学动力学的任务和目的
1.化学热力学的研究对象和局限性 化学热力学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。只能 预测反应的可能性(T，P一定时用△rGm的大小 来判断)，但无法预料反应能否真正发生？怎 样才能发生？反应的速率如何？反应的机理如 何？没有“时间”观念。
*提高反应速度
化学合成 ...
*降低反应速度
橡胶老化 金属腐蚀 ...
②研究化学反应的机理，以便使人们能够找出 决定反应速率的关键，使反应按照我们所希望 的方向进行，并使副产物尽可能的少，提高生 产效率，节约能源。
异丙醇
丙烯 丙酮
§11.2 化学反应速率表示法
1.反应速率的定义
速度
Velocity 是矢量，有方向性；