化学反应动力学基础NPPT课件

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用热力学预见可以发生的，如在常温下氢气和 氧气反应生成水，但却因为反应速度太慢而事实上 并不发生。这是由于：化学热力学只讨论反应的可 能性、趋势与程度，却不讨论反应的速率。
而化学动力学则从动态的角度去研究化学反应。 研究反应速率及其所遵循的规律和各种因素对反应 速率的影响；研究物质的结构、性质与反应性能的 关系；揭示化学反应的机理，为最优化控制反应提 供理论依据。
r c(H2) / t r' c(N2) / t r'' c(NH3) / t
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取一般通式:
r (1/n B )cB / t n B 是物质B在配平的化学方程式中的化学计量数。
化学计量数的数符规定反应物负值，生成物正值。
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二、瞬时速率
时间间隔Δt 趋于无限小时的平均速率的极限。
rlimcB dcB t0 t dt
总反应级数——速率方程中各物质浓度的指数的 代数和。
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如，对于速率方程：r kcA cB
若： =1，对反应物A为一级反应；
β=2，对反应物B为二级反应；
则 +β=3，总反应级数为3。 ，β必须通过实验确定。通常 ≠ a,β≠ b。
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反应级数可以是整数，也可以是分数，也可以为零 （个别甚至可以是负数）。
1200 3.61104 5400
r:cN2O 5/s1
3.64104 3.62104 3.69104 3.61104 3.68104
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N2O5的分解速率与N2O5浓度的比值是恒定的， 即反应速率 r 与 c(N2O5) 成正比。
即： rkc(N2O5)
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对于一般的化学反应：
a A b B yY zZ
例： CO+Cl2===COCl2 r=kc(CO)c3/2(Cl2) 为2.5级 反应级数不同，k的单位不同。 k的单位：零级反应 mol·L-1 ·s-1；一级反应 s-1； 二级反应 (mol·L -1)-1 ·s-1。
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化学计量 方程式
速率 方程
反应 级数
N
O 2gCO g 5 00 K NO gCO 2g
dcB dt
为导数，它的几何意义是c-t曲线上某点的斜率。
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对于一般的化学反应：
aA + bB
yY + zZ
rdcAdcBdcYdcZ adt bdt ydt zdt
取一般通式: r(1/nB)dBc/dt
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例：2N2O5(CCl4) 2N2O4(CCl4)+ O2(g)
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例如2700s时的瞬时速率：
A点的斜率= (50.58 .10 4)40120 2.5 81 05
r 2 .5 1 8 5m 0L -o 1 s-l1
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第二节 浓度对化学反应速率的影响
一、速率方程和速率常数
速率方程 表示反应物浓度与反应速率关系的方程。
怎样得到速率方程呢？
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例：求40℃，CCl4中N2O5的分解速率方程 2N2O5(CCl4) 2N2O4(CCl4)+ O2(g)
r kcA cB
速率方程
速率常数
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速率常数
① k为单位浓度时的反应速率； ② k由化学反应本身决定，是化学反应在一定温度
时的特征常数，与反应物的浓度无关； ③ k的数值随温度变化，温度升高， k 增大。 ④ 相同条件下，k值越大，反应速率越快；
பைடு நூலகம்16
二、反应级数
反应级数——速率方程中各浓度的指数称为相应 物质的反应级数。
S2O82aq3Iaq
2SO24aqI3aq
rkS c 2O 8 2 -cI-
1+1
5Br aq Br 3 a O q 6 H aq r kcBr- .
3B 2ar q 32 H O aq
1+1+2
c BrO3- c2(H)
2+2 1+3
5+1+6
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三、速率方程的实验测定
——初始速率法
即对NO是二级反应，对H2是一级反应。
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四、速率方程的应用
rk
c2(NO 2)
2
H 2 g I2 g 2 H g I rk(cH2)c(I2) 1+1
2 N g O O 2 g 2 N 2 g O rkc NO 2c(O 2) 2+1
计量 数
1+1
1+1 2+1
2 g N 2 2 g H O N 2 g 2 H 2 O g rk2(cN)cO H 2 2+1
例：2 N g 2 O H 2 g 1 K 0 N 2 7 g 3 2 H 2 O g
实验标号 初始浓度/mol.L-1
C(NO)
C(H2)
1 6.00×10-3 1.00×10-3
2 6.00×10-3 2.00×10-3
3 6.00×10-3 3.00×10-3
4 1.00×10-3 6.00×10-3
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第一节 化学反应速率
化学反应速率是用单位时间内反应物浓度的减少或 产物浓度的增加来表示化学反应快慢程度的物理量。 化学反应速率又分为平均速率和瞬时速率两种。
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一、平均速率
是指反应进程中某时间间隔(Δt)内参与反应的物质 的浓度变化量。
r cB / t
用浓度的变化量表示平均反应速率时,用不同物质 的表达式可能不一样。如： 3H2+N2=2NH3
做c-t图可求得r
再做r-c图则可得一直线。
即r∝[N2O5]
c-t图
r-c图
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40℃,CCl4中N2O5分解反应的r:c( N2O5 )
t /s r:cN 2O 5/s1 t /s
0
3.65104
1800
300 3.59104 2400
600 3.60104 3000
900 3.62104 4200
5 2.00×10-3 6.00×10-3
6 3.00×10-3 6.00×10-3
形成N2的初速 率r/mol.L-1.s-1
3.19×10-3 6.36×10-3 9.56×10-3 0.48×10-3 1.92×10-3 4.30×10-3 21
该反应的速率方程式为：
rk2 c (N)O c(H 2)
化学反应动力学基础
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经典化学热力学从静态的角度研究化学反 应，解决了化学反应的能量转换、变化的方向和 限度等一系列问题，但由于化学热力学只考虑过 程的始终态，而不考虑过程的瞬间和时间因素， 因此无法解决化学反应的现实性问题。例如：
H2 12O2 H2O
rG m θ23 .2k7Jm1 ol
HO H H2O rG m θ79.9kJm ol1