第八章基元反应动力学案例

第八章 复杂反应动力学8-1．对于平行反应 CB A 21−→−−→−k k ┤，设E a 、E 1、E 2分别为总反应的表观活化能和两个平行反应的活化能，证明存在以下关系式：E a = (k 1E 1 + k 2E 2)/(k 1 + k 2) 。

证明： 总速率： - d[A]/d t = k 1[A] + k 2[A] = (k 1 + k 2)[A] = k '[A]其中 k ' = k 1 + k 2 = Ae x p(-E '/RT )， ∵2'd 'ln d RTE T k = 又∵Tk k k k T k k T k d )d(1d )dln(d 'ln d 212121+⋅+=+=⎪⎪⎭⎫⎝⎛+⨯+=⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯+=T k k k T k k k k k T k T kk k d d d d 1d d d d 1222111212121⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯+=⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯+=222211212211211d ln d d ln d 1RT E k RT E k k k T k k T k k k k21221121k k E k E k RT ++⨯=所以 212211'k k E k E k E ++=8-2．醋酸高温裂解制乙烯酮，副反应生成甲烷 CH 3COOH —k 1→CH 2＝CO ＋H 2O CH 3COOH —k 2→CH 4＋CO 2已知在1189k 时k 1＝4.65s －1，k 2＝3.74s －1。

试计算： (1)99％醋酸反应需要的时间；(2)在1189 K 时，乙烯酮的最高效率? 如何提高选则性? 解： A B C t ＝0 a 0 0 t ＝t x y z(1) ln(a /x )＝(k 1＋k 2)t x ＝(1－0.99)a ＝0.01at ＝[ln(a /0.01a )]/(k 1＋k 2) ＝(ln100)/(4.65＋3.74)＝0.5489s (2) y /z ＝k 1/k 2＝4.65/3.74＝1.243 z ＝0.4414a 解得 ：y ＋z ＝a －x ＝0.99a y ＝0.5486a收率，就是产率＝产品量/转化反应物量＝0.5486a /0.99a ＝55.42％由于k 1与k 2 相差不大，说明两者解离能相差不大，改变温度效果不好。

基元反应动力学练习题7-1 双分子反应2A(g) B(g) + D(g),在623K、初始浓度为0.400mol dm－3时,半衰期为105s,请求出(1) 反应速率系数k(2) A(g)反应掉90%所需时间为多少?(3) 若反应的活化能为140 kJ mol-1, 573K时的最大反应速率为多少?解：(1) r = k[A]2 , t0.5= 1/(2 k[A]0) , k = 0.012dm3mol-1s-1(2) 1/[A]– 1/[A]0 =2 k t , t = 945 s(3) ln(k/k’)=(E a/R)(1/T ’-1/T) , 573K时k = 0.00223dm3mol-1s-1,最大反应速率r max = k[A]02=3.6×10－4 moldm-3s-1.7-2 500K时气相基元反应A + B = C，当A和B的初始浓度皆为0.20 mol dm-3时，初始速率为5.0×10-2 mol dm-3 s-1(1) 求反应的速率系数k；(2) 当反应物A、B的初始分压均为50 kPa（开始无C），体系总压为75 kPa时所需时间为多少？解：(1) r0 = k[A]0 [B]0 , k =1.25 dm3 mol-1 s-1(2) p0(A) = p0(B) , r = k p p (A) 2 , p =2 p0(A) - p (A) , p (A)= p0(A)/ 2 , k p = k/(RT) ,t1/2 =1/[ k p p0(A)] = 66 s7-3 已知在540―727K之间和定容条件下，双分子反应CO（g）+ NO2（g）→CO2（g）+NO（g）的速率系数k表示为k / (mol-1 dm3 s-1) = 1.2×1010exp[E a /(RT)]，E a= -132 kJ mol-1。

若在600K时，CO和NO2的初始压力分别为667和933Pa，试计算：(1) 该反应在600K时的k值； (2) 反应进行10 h以后，NO的分压为若干。

基元反应的三个典型反应篇一：好呀，那咱就开始聊聊基元反应的三个典型反应！你知道吗？在化学的奇妙世界里，基元反应就像是搭建高楼大厦的基石，看似简单却蕴含着无尽的奥秘。

咱先来说说单分子基元反应。

这就好比是一个人的独舞，没有伙伴，全靠自己的本事。

想象一下，一个分子在那里独自“表演”，自己分解或者转化。

比如说，某些有机物分子的异构化，就像是一个调皮的小精灵在独自变着花样。

这难道不神奇吗？你能想象那种自己就能完成变化的过程吗？再来讲讲双分子基元反应。

这就像是两个人的舞蹈，彼此配合，相互影响。

比如说，两个分子的碰撞结合，就好像是两个小伙伴手牵手一起创造新的东西。

这不就像你和你的好朋友一起合作完成一个任务，相互配合，缺一不可吗？还有三分子基元反应，这可就像是一场热闹的群舞啦！三个分子凑在一起，发生复杂而有趣的变化。

这种情况相对较少，但每次出现都让人惊叹不已。

比如说，三个分子同时碰撞产生新的物质，这难道不像一场精彩绝伦的杂技表演，让人忍不住拍手叫好？你想想，这些分子的反应，是不是就像一场精彩的演出？每个分子都有自己的角色和任务，它们在化学的舞台上尽情展现自己的魅力。

总之，基元反应的这三个典型反应，就像是化学世界里的明星，各自闪耀着独特的光芒，共同构成了丰富多彩的化学变化大舞台！篇二：好呀，那咱先来说说啥是基元反应。

基元反应就像是化学反应这个大舞台上的一个个小主角，它们各自有着独特的表演方式。

比如说，有三个典型的基元反应，就像三位个性迥异的演员，在化学的舞台上大放异彩。

咱先聊聊单分子反应，这就好比一个孤独的舞者在舞台上独自展现魅力。

你说这单个分子咋就有这么大能耐？它自己就能完成反应！就像一个人在空荡荡的房间里独自唱歌，不需要别人的伴奏，自己就能唱出美妙的旋律。

比如说，某些有机分子的分解，就是这样的单分子反应。

你想想看，它自己在那努力地变化着，是不是很神奇？再来说说双分子反应，这就像两个人的双人舞，得相互配合，相互呼应。

物理化学（第8、10章总结及例题）（第810章总结及例题）厦门大学材料科学与工程系材料科学与程系黄雅熙1.零级、一级、二级、三级、n级反应速率方程的特征及其应用，熟练应用速率方程式计算反应物的浓度或转化率及求值。

k2.由实验数据，应用积分法、微分法、半衰期法及隔离法等方法建立反应的速率方程，确定反应级数。

3. 阿仑尼乌斯方程的各种形式及其应用，活化能的物理意义及计算。

4.典型复合反应（对峙反应、平行反应、连续反应等）的特征及其积分速率方程的应用（主要为1-1级反应）。

5. 5.重点掌握根据稳态近似法和平衡态近似法由复合反应的反应历程推导或证明机理速率方程；推导表观活化能与基元反应活化能的关系。

6. 掌握链反应的特点及速率方程的推导。

, 7.了解催化作用的通性及单相多相催化反应的特点, 催化剂特征及作用。

8. 酶催化特征和酶催化反应的简单机理。

反应级数及反应分子数反应级数：速率方程中各反应物浓度项上的指数称为该反应物的级数；反应级数可以是正数、负数、整数、分数或零，有的反应无法用简单的数字来表示级数。

总包反应的反应级数必须通过实验测定各反应物的技术反应分子数：基元反应中实际参加反应的反应物的分子数。

只能是1、2、3分子反应。

基元反应的反应分子数等于反应级数。

一级反应的特点1.k 的特1. 速率系数k 的单位为时间的负一次方，时间t 可以是秒(s)，分(min)，小时(h)，天(d)和年(a)等。

2. 半衰期(half-life time )是一个与反应物起始2/1t 浓度无关的常数，。

1/21ln 2/t k =3. t ln c 与呈线性关系。

A 引(1) 所有分数衰期都是与起始物浓度无关的常数。

伸的(2)1/23/47/8::1:2:3t t t =(特(3))exp(/10t k c c −=t 点0/c c 反应间隔t 相同, 有定值。

２、复合反应的动力学•对峙反应的微分式•对峙反应•对峙反应的积分式•对峙反应的特点•两个一级平行反应的微分、积分式•平行反应•两个二级平行反应的微分、积分式•平行反应的特点•连续反应的微分、积分式•连续反应•连续反应的近似处理•连续反应的c～t关系图•中间产物极大值的计算对峙反应的特点1.净速率等于正、逆反应速率之差值2.达到平衡时，反应净速率等于零3.正、逆速率系数之比等于平衡常数K=kf /kb4.在c～t图上，达到平衡后，反应物和产物的浓度不再随时间而改变连续反应的c～t关系图（１）阿仑尼乌斯方程表示反应速率与温度关系的最常用方程，阿仑尼乌斯方程特点适用于基元反应和非基元反应。

第8章 化学动力学自测题欧阳光明（2021.03.07）1．在一定条件下，基元反应为A ＋B →D ，则此反应为( )分子反应。

若实验测定时，起始浓度A,0c >>B,0c ，即可认为反应过程中A,0c 近似不变，则此反应的级数为( )。

( )A 、2，2；B 、1，2；C 、2，1；D 、1，1。

2．反应A →B ，若开始时B,0c ＝0，A 的起始浓度为A,0c ，当反应物A完全转化B 时，需时为t ，而反应掉A 的起始浓度A,0c 之一半时，所需时间为t 1/2，则得t ⁄ t 1⁄2＝2，则此反应的级数为( )。

A 、零级；B 、一级；C 、3/2级；D 、二级。

3．反应2A →3B ，其速率方程可表示为21A A A B d /d 2c t k c c --=或21B B A B d /d c t k c c -=则两者的速率常数之比，即A B /k k ＝( )。

A 、2；B 、2/3；C 、3/2；D 、3。

4. 已知某气相反应2A(g) →2B 十C 的速率常数k 的单位为dm 3×mol -1×S -1。

温度一定下，若反应开始时，A 的浓度为A,0c ＝1mol×dm 3，实验测得：A 反应掉1/2A,0c 所需的时间t 1/2与反应掉3/4A,0c 时所需时间t 3/4之差为600 s,则t l/2＝( )。

A 、300 s ；B 、600s ；C 、900S ；D 、数据不足，无法计算。

5. 下列所列举的反应中，哪一反应有可能(注意是可能)是基元反应( )。

A 、A+ 21B →C+D ； B 、A+B→D ，其速率方程为1/2A A A B d /d c t k c c -=；C 、A ＋B →C ＋E ，其反应速率随温度升高而降低；D 、A ＋B →E,其速率方程A A A B d /d c t k c c -=。

6．某反应B →C+ D 的速率方程可表示为B d d c t -=B B n k c ，在300k 下，则此反应的级数为( )。

基元反应和非基元反应都是化学动力学中重要的概念，它们在反应速率和反应机理的研究中起着至关重要的作用。

本文将从简述基元反应和非基元反应的定义和特点开始，然后分析它们在动力学处理方式上的区别，并结合具体的化学实例进行讨论。

1. 基元反应和非基元反应的定义和特点在化学动力学中，基元反应指的是一个反应步骤中所涉及的物质的化学变化，并且该反应步骤是不可再分的。

以简单的反应为例，如A+B→C，则这个反应只有一个步骤，其中A和B的转化为C即为基元反应。

而非基元反应则是指多个基元反应所组成的复合反应步骤，它们有着较为复杂的反应机理和过程。

2. 区别在何处？基元反应和非基元反应在动力学处理方式上的区别主要表现在其反应速率方程和反应机理的研究方法上。

对于基元反应，由于其只涉及一个步骤，因此其反应速率方程可以直接从反应物的浓度进行推导。

通常情况下，基元反应的反应速率方程能够用简单的公式进行描述，例如一级反应速率方程v=k[A]或二级反应速率方程v=k[A][B]。

而非基元反应由于涉及多个步骤，其反应速率方程通常需要通过多步催化反应动力学的研究方法进行推导，这就需要对反应机理进行更加深入的探讨和分析。

3. 通过实例进行讨论以催化剂的作用为例，当催化剂参与到基元反应中时，我们可以直接通过实验数据和反应速率方程来对催化剂的作用进行研究和分析。

而对于非基元反应，涉及多个步骤和中间物质的转化，我们就需要通过更加复杂的催化反应动力学实验和理论分析来揭示催化剂的作用机理。

4. 个人观点和理解在化学动力学研究中，基元反应和非基元反应的区别不仅仅在于其反应速率方程的推导和反应机理的研究方法上，更重要的是它们对于我们理解化学反应的本质和规律有着不同的启示。

基元反应能够帮助我们从简单的角度去理解反应速率和反应机理，而非基元反应则为我们提供了更复杂的反应过程和机理的研究对象。

总结回顾通过对基元反应和非基元反应的区别进行深入的讨论和分析，我们不仅能够更清晰地理解它们在动力学处理方式上的差异，更能够从中获得对化学反应本质和规律的更深刻和全面的理解。

反应历程判断基元反应
反应历程是指化学反应在时间上的变化过程。

在化学反应中，基元反应是指由一个分子或原子参与的最基本的化学反应步骤。

判断基元反应的过程通常涉及实验观察和理论推断两个方面。

首先，要判断基元反应，通常需要进行实验观察。

实验可以包括测定反应物和生成物的浓度随时间的变化、温度对反应速率的影响、反应物质的物理性质变化等。

通过实验数据的收集和分析，可以推断出反应过程中可能存在的基元反应步骤。

其次，理论推断也是判断基元反应的重要手段。

化学动力学理论和分子动力学模拟可以帮助科学家理解反应历程中可能存在的基元反应步骤。

通过建立反应机理模型，利用理论计算方法来推断反应过程中的基元反应步骤，从而验证实验结果并完善反应机理的理论模型。

此外，还可以通过探索反应物的反应条件、反应过程中的中间体和过渡态等信息，来推断基元反应的可能性。

通过综合实验观察和理论推断的结果，可以对基元反应进行判断。

总的来说，判断基元反应需要综合实验和理论两方面的方法，
通过实验观察和理论推断来全面地理解反应历程中的基元反应步骤，从而揭示化学反应的本质。