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第十一章化学动力学基础(二)通过本章学习理解碰撞、过渡态和单分子反应理论，了解一些特殊反应的动力学规律。
（一）基本要求和基本内容：基本要求1．了解化学反应动力学的碰撞、过渡态和单分子反应理论的基本内容，弄清几个能量的不同物理意义及相互关系。
2．了解溶液中反应的特点和溶剂对反应的影响。
3．了解快速反应所常用的测定方法及弛豫时间4．了解光化学反应和催化反应的特点。
重点和难点：过渡态理论中E c、E b、E0、ϑmrH#∆、ϑmrS#∆与Ea之间的关系：基本内容一、碰撞理论1．双分子的互碰频率2．硬球碰撞模型3．微观反应和宏观反应之间的关系4．反应阈能与实际活化能的关系5．概率因子二、过渡态理论1．势能面2．由过渡态理论计算反应速率3．E c、E b、E0、θmrH∆、θmrS∆与Ea和指前因子A之间的关系三、单分子反应理论四、在溶液中进行的反应1．溶剂对反应速率的影响2．原盐效应3．扩散控制反应五、快速反应的测试1．弛豫法2．闪光光解六、光化学反应1．光化学基本定律2．量子产率3．分子的能态4．光化反应动力学5．光化平衡和温度对光化学反应的影响6．感光反应、化学发光七、催化反应动力学1．催化剂与催化作用2．均相酸碱催化3．络合催化（配位催化）4．酶催化反应(二) 基本理论及公式1. 碰撞理论 ⑴ 要点① 反应物分子必须经过碰撞过程才有可能变成产物 ② 只有能量较大的活化分子的碰撞才能发生化学反映⑵ 计算公式① 不同种物质分子间的碰撞次数 [][]B A RTLdB dA Z ABπμπ222⎪⎭⎫ ⎝⎛+=② 同种物质分子间的碰撞次数 []2222A RTLd Z AA AA πμπ=③ 有效碰撞分数)e x p (RTE q C -= E C 为临界能，是基元反应所必需的能量。
④ 不同种分子间碰撞反应的速率常数⎪⎭⎫⎝⎛-=RT E M RTLd k C AB exp 82ππ ⑤ 同种分子间碰撞反应的速率常数⎪⎭⎫⎝⎛-=RT E M RTLd k C AA exp 22ππ ⑶ 解决的问题① 揭示了反应究竟是如何进行的一个简明﹑清晰的物理现象 ② 解释了简单反应速率公式及阿累尼乌斯公式成立的依据③ 解决了反应速率常数的求算问题 ④ 说明了Ea 与T 间的关系RT E E C a 21+=2. 过渡状态理论 ⑴ 要点反应物先形成不稳定的活化络合物,活化络合物与反应物之间迅速达成化学平衡,另一方面活化络合物转化为产物[]C B A C B A C B A +-→⋅⋅⋅⋅⋅⋅⇔-+≠⑵ 计算公式① 用统计热力学方法计算速率常数⎪⎭⎫ ⎝⎛-⋅⋅=∏≠RT E f f hT k k BBB 0'exp② 用热力学方法计算速率常数 (ⅰ) ()()⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆-⋅⋅=≠-ΘRT G Ch T k k l nB exp 1 或，≠⋅=C B K h Tk k 或，()⎪⎪⎭⎫⎝⎛∆-⋅⎪⎪⎭⎫⎝⎛∆-⋅⋅=Θ≠-ΘRT H R S ChT k k m r mr nB exp exp 1 （ⅱ） ⎪⎪⎭⎫⎝⎛∆-⋅⎪⎭⎫⎝⎛⋅=≠-RTG RT P h T k k PnB exp 1 或 ⎪⎪⎭⎫⎝⎛∆-⋅⎪⎪⎭⎫⎝⎛∆-⋅⎪⎭⎫⎝⎛⋅=Θ≠-RT H RS RT P h T k k P r Pr nB exp exp 1 ③ 几个能量及其关系 (ⅰ) RT E EC a 21+=Ea 活化能，Ec 分子发生有效反应所必须超过的临界能 （ⅱ）mRT E E a +=0E 0 活化络合物的零点能与反应物零点能之差式中m 包括了普适常数项中及配分函数项中所有与T 有关的因子，对一定的反应体系，m 有定值。
第十二章 化学动力学基础〔二〕1.在K 300时，将)(0.12g gO 和)(1.02g gH 在30.1gdm 的容器内混合，试计算每秒钟、每单位体积内分子碰撞的总数？设)(2g O 和)(2g H 为硬球分子，其直径分别为nm 339.0和nm 247.0。
解：)(1093.2102247.0339.0210922m d d d H O AB --⨯=⨯+=+=)(10896.110016.200.32016.200.321332222---⋅⨯=⨯+⨯=+⋅=mol kg M M M M H O H O μ)(10881.110111002.600.320.13253232--⨯=⨯⨯⨯⨯==m n n O A )(10968.210111002.6016.21.03253232--⨯=⨯⨯⨯⨯==m n n H B 25253210210986.210881.110896.114.3300314.88)1093.2(14.38⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯==--B A ABAB n n RTd Z πμπ )(1077.21335--⋅⨯=s m Z AB2.请计算恒容下，温度每增加K 10时， 〔1〕碰撞频率增加的百分数；〔2〕碰撞时在分子连心线上的对平动能超过180-⋅=mol kJ E c 的活化分子对的增加百分数；〔3〕由上述计算结果可得出什么结论？解：〔1〕B A ABAB n n RTd Z πμπ82=T n n Rd Z B A ABAB ln 21)8ln(ln 2+=∴πμπ TdT Z d AB 21ln =或T dT Z dZ AB AB 2= 当温度变化范围不太大时，有TTZ Z AB AB 2∆=∆ 如K T 298=，K T 10=∆时，有%68.1298210=⨯=∆ABAB Z Z〔2〕)exp(RTE q c-= RTE q q d c=∴ln dT RTE q dqc 2= 当K T 298=，180-⋅=mol kJ E c ，K T 10=∆时%10810)298(314.81080232=⨯⨯⨯=∆=∆T RT E q q c 〔3〕通过计算结果可以看出，温度升高时，碰撞频率的增加并不明显，而活化分子数成倍增加。
1、2()N O g 的热分解反应为2222()2()()N O g N g O g →+，在一定温度下，反应的半衰期与初始压力成反比。
在970 K 时，2()N O g 的初始压力为39.2 kPa ，测得半衰期为1529 s ；在1030 K 时，2()N O g 的初始压力为48.0 kPa ，测得半衰期为212 s 。
（1）判断该反应的级数；（2）计算两个温度下的速率常数；（3）求反应的实验活化能；（4）在1030 K ，当的初始压力为53.3 kPa 时，计算总压达到64.0 kPa 所需的时间。
反应的半衰期与起始压力成反比，故反应的级数为2。
$将数据代入二级反应半衰期的公式在970k 时=1.668×10-5(kPa·s)-1同理可得 k p (1030K)=9.827×10-5(kPa·s)-1$ 将求出的两个温度下的速率常数代入，得$2N2O(g)====2N2(g)+O2(g)t=0 p 0 0 0t=t p p 0-p则当时p=(3×53.3-2×64.0)kPa=31.9kPa因该反应是二级反应，所以2、298 K 有氧存在时，臭氧分解机理为：32O O O + 快2322k O O O +−−→ 慢（1）分别导出3O 分解和2O 生成的速率表达式；（2）指出这两个速率公式中k(O 3)和k(O 2)的关系；（3）指出该分解反应的级数；（4）若浓度以3mol dm -⋅、时间以s 为单位，k 的单位？（5）已知总反应的表观活化能1119.2a E kJ mol -=⋅，3O 和O 的标准摩尔生成焓为1142.3kJ mol -⋅和1247.4kJ mol -⋅，求速控步的反应活化能E 2。
3、实验表明26242C H C H H →+为一级反应。
有人认为此反应为链反应，并提出可能的反应机理如下： (把答案中的r 改成v)链引发：12632k C H CH −−→⋅链传递：2326425k CH C H CH C H ⋅+−−→+⋅32524k C H C H H ⋅−−→+⋅426225k H C H H C H ⋅+−−→+⋅链中止：52526k H C H C H ⋅+⋅−−→试用稳态近似处理，证明此链反应速率的最后结果与26C H 浓度的一次方成正比，并证明一级反应速率常数k 与上述五个基元反应速率常数之间的关系。
第12章 化学动力学基础（二）小结 一． 简单碰撞理论：-------------------------------------------------------------------------------------------------------- 对基元反应 P B A k−→−+ 碰撞频率：B A AB BA AB ABC C RTL d RTVN V N d Z ⋅⋅=⋅⋅⋅=πμππμπ88222RT E AB C e RTLd k /28-⋅⋅=πμπ E C 为反应阈能， RT E E a C 21-= 或： RT E RT E AB a a Ae e RTeLd k //28--=⋅⋅=πμπ指前因子 ⋅⋅=πμπRTeLd A AB 82-------------------------------------------------------------------------------------------------------- 对基元反应 P A k−→−2 碰撞频率：22222822822A AAA A A AA AAC M RT L d M RT V N d Z ⋅⋅=⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅=ππππ RT E AAA C e M RT L d k /2822-⋅⋅=ππ E C 为反应阈能， 有效碰撞是指：互撞分子的相对平动能在连心线上的分量超过Ec RT E E a C 21-=，则有： RT E RT E AAA a a Ae e M RTe L d k //2822--=⋅⋅=ππ 指前因子 ⋅⋅=AAA M RTe L d A ππ8222--------------------------------------------------------------------------------------------------------校正因子 P （也称频率因子，方位因子）)(A )(A 碰撞理论计算值实验值=p 1109<<-P A 为指前因子则：RTE A PAek /-=--------------------------------------------------------------------------------------------------------二．过渡态理论--艾林方程的热力学函数表示形式（重点）31-⋅=dm mol C O()RTG nOB m r eC hTk k /1O≠∆--=()RTH RS nOB m r m r eeC hTk k //1O≠O ≠∆-∆-=务必注意：上式中右边的单位是由()n1O C -h Tk B 决定的()1n 13n1Os )dm (mol :C ---⋅⋅的单位为hT k B ，因此左边的速率常数也应该采用相同的单位。
