燃烧理论 反应动力学打印版

A1 A2 B1
dcA1 d
kcA1cA2
假如cA1
cA2
dcA1
d
kc2 A1
dcA1 c2
kd
A1
1 c A1
1 c A10
k
1/2
2 c A10
1 c A10
1 k
1 k cA10
反应物浓度的倒数与时间的关系为一直线。
反应物耗尽需无限长时间。
半衰期与反应物的初始浓度有关。
dcx1
d
dcx
2
d
k c e(k1k2 ) 1 A0
k c e(k1k2 ) 2 A0
cx1
cx2
k1 k1 k2
k2 k1 k2
cA0[1 e(k1k2 ) ] cA0[1 e(k1k2 ) ]
cx1 k1 cx2 k2
复合反应-连续反应
A
k1 B
k2 C, , , CH3 2
1/ 2
2 c A1
0
1 c A1 0
1 k
1 k cA1 0
二级反应
如果2个反应的物质的初始浓度和瞬时浓度不相等：
dcA1 d
kcA1cA2
假如cA10
- cA1
cA20
- cA2
dcA1
d
k (cA10
- cx )(cA20
- cx ) k
1
ln cA20 (cA10
化学反应动力学
研究化学反应速率和反应机理以及温度、 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。
化学反应速率
反应物质的浓度：单位体积
反应物质的量，mol/m3
,c d ,c dc
• 在化学反应中，单位时间内反应物质（或燃烧产 物）的浓度改变率。
dc
➢对于复杂反应，最终产物因由几步反应完成，不 能用化学反应方程式来判断反应物浓度对反应速 率的影响关系。
➢要正确地判断反应物浓度对反应速率影响的程度， 须由实验方法来测出反应物浓度所影响反应速率
的方次，即 123...
反应级数
• 反应级数 n 1 2 3
• 化学反应的反应级数由实验测定，对某些化学反 应，反应级数与化学反应方程式中所表示的反应 物分子数恰好相等。
• 若经历时间相同，则c/c0的比值保持不变。把反应物的浓度 降低到初始浓度一半所需经历的时间称为半衰期。
• 半衰期容易测定，而且对于一级反应尤为重要。应用领域有 放射性核素的衰变、一级化学反应和药物在体内的吸收和代 谢等。
c1/ 2
1 2 c0
c ek1/ 2 0
1/2
ln 2 k
半衰期
二级反应
(2cA10 - cA20 ) cA10
复合反应-对行反应
A k B B k' A 3CO Fe2O3 2Fe 3CO2
dcA
d
kcA
k ' cB
d (cA0 cx )
d
k (cA0
cx ) k 'cx
dcx
d
kcA0
(k
k ' )cx
dcx
d 1 d (kcA0 (k k ' )cx ) d
cBe
, c
cBe
k cA0 (k k ' )
cAe
cA0
cBe
k ' cA0 (k k ' )
复合反应-平行反应
dcx1
d
dcx
2
d
k1(cA0 cx )
k2 (cA0 cx )
dcx
d
(k1 k2 )(cA0
cx ) (k1 k2 )cA
cx cA0[1 e(k1k2 ) ]
e k2
)
dcy
d
k2 (cx
cy )
cB
cx
cy
cA0k1 k2 k1
(ek1
ek2 )
ln( k1 )
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d (cx cy )
d
cA0k1 k2 k1
(k1ek1
k2ek2 ) 0
k1 k2
e(k1k2 )
反应物浓度的降低正比于生成物的生成
质量作用定律
• 当温度不变时，化学反应的反应速率是与该瞬间 各反应物浓度的乘积成正比例的。
kc c 1 2 A1 A2
c3 A3
➢k: 反应速率常数，与反应物的浓度无关，取决于反应的
温度以及反应物的物理化学性质。
➢对于严格按照化学反应方程式的关系式一步完成的化学 反应，浓度的方次即等于化学反应方程式中的系数。
kcA0 (k k ' )cx
(k k ' ) kcA0 (k k ' )cx
ln(kcA0 (k k ' )cx ) (k k ' ) C C ln kcA0
ln
kcA0
(k k ' )
kcA0 (k k ' )cx
对行反应的平衡浓度
dcx
d
k cA0
(
k
k
'
(cA10 - cA20 ) c (c A10 A20
- cx ) - cx )
➢可按上述公式建立相关坐标系得到一条直线。
➢经过无限长时间后，初始浓度比较小的反应物才全部耗尽。
➢半衰期与反应物的初始浓度有关，初始反应浓度小的反应物率先达 到反应物浓度的一半。
cA10
cA20
1/2
1 ln
k(cA10 - cA20 )
d
mol /(m3 s)
• 化学反应速率既可用单位时间内反应物浓度的减 少来表示，也可用单位时间内生成物浓度的增加 来表示。
' dc' d
用生成物的增加来表示
反应物和生成物的量平衡
a1A1 a2 A2 a3 A3 b1B1 b2B2 b3B3
1 dci 1 dck
ai d bk d
CO
CH 2
CO
CH4 ,CH2
CO
1 2
C2 H 4
CO
dcA
d
dcx
d
k1 (c A0
cx )
cx cA0 (1 ek1 ) cA cA0ek1
d
(cx
d
c
y
)
k1 (cA0
cx ) k2 (cx
cy )
cc
cy
cA0 [1
k2 k2 k1
e k1
k1 k2 k1
• 参加化学反应总和分子数一定为整数，但是化学 反应的反应级数完全有可能为分数。因而必须将 反应级数和参加反应的分子数区分开。
一级反应
一级反应特征
lnc lnc0
k
• 反应物浓度的对数lnc与时间的关系为一条直线， 直线的斜率即为反应速率常数k。
• 要使反应物全部耗尽，则必须经过无限长的时间。
半衰期
)c
x
,
对行反应达到平衡
dcx
d
0 kcA0
(k
k ' )cBe
ln
k cA0
k cA0 (k k ' )cx
(k k ' )
kcA0
(k k ' )cBe
ln cBe (k k ' ) 1
cBe cx
1 cx
e(k k ' ) cx cBe[1 e(k k ' ) ]