第三章 化学动力学基础
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第三章 化学反应动力学的计算化学反应的速度各不相同,有的反应速度极快,只要几个毫微秒就达到平衡(接近扩散速度,如无机酸碱中和),有的反应速度极慢,几乎看不到变化(如自然界的某些变化)。
大部分有机化学反应可用常规方法测量,对某些快速反应则可用停留法、驰豫法等测量。
不论反应速度的快慢,动力学方程都是类似的。
一、化学反应动力学方程反应物浓度随时间的变化绝大部分不是线性关系,而是一条曲线,见图3-1。
反应速度公式可用微分方程来表示。
具有简单级数的化学反应的反应速度公式可用积分式表示:一级 如:0AA1Adc A C =a, -=k c dt 生成物:,㏑C A =㏑a –K 1t 二级 A+A →产物 C A 0=a 2A 2A 2A d c 11-k C , =+k t d t c a对于反应 1-1k k A B 这一可逆反应初始条件 t=0 a 0 时间t 时 t=t a-x x达到平衡时,B 的浓度为X e ,则可逆反应的速度积分式为: 级数:1-1 1-10k A A e e 1A -1B k 0e 0C =a dc x xA B=-k C +k C : =kt dt a x -xC =0ln 1-21-10Ak0A e e e B 1A -1B C k e e 0CC =a dc x ax +x(a-x )A B+C C =0=-k C +k C C : =kt dt 2a-x a(x -x)C =0ln 二、常微分方程的解化学反应动力学方程是用微分方程表示的,对于简单的反应,可直接求得微分方程的解。
微分方程:()(1)(,,,......)......(1)n n y f x y y y -'=在区间a<x<b 的解,是指()y x ϕ=,这样一个函数,在所述区间内存在导数()(),(),......()n x x x ϕϕϕ'''。
且对于区间a<x<b 内的每一个x ,等式(1)都成立。
第三章化学动力学基础一、判断题(每题1分,共10分)1. 溶液中,反应物A在t1时的浓度为c1,t2时的浓度为c2,则可以由(c1-c2)/(t1-t2)计算反应速率,当△t→0时,则为平均速率。
()2. 反应2A+2B→C,其速率方程式r = kc(A)[c(B)]2,则反应级数为3。
()3. 化学反应3A(aq)+B(aq)→2C(aq),当其速率方程式中各物质浓度均为1.0 mol∙L--1时,其反应速率系数在数值上等于其反应速率。
()4. 对零级反应来说,反应速率与反应物浓度无关。
()5. 反应aA(aq)+bB(aq)→gG(aq)的反应速率方程式为r = k[c(A)]a[c(B)]b,则此反应一定是一步完成的简单反应。
()6. 可根据反应速率系数的单位来确定反应级数。
若k的单位是mol1-n∙L n-1∙s-1,则反应级数为n。
()7. 对不同化学反应来说,活化能越大者,活化分子分数越多。
()8. 通常升高同样温度,E a较大的反应速率增大倍数较多。
()9. 一般温度升高,化学反应速率加快。
如果活化能越大,则反应速率受温度的影响也越大。
()10. 催化剂只能改变反应的活化能,不能改变反应的热效应。
()二、填空题(每空2分,共40分)1. 元反应A+B→C的反应速率方程式r =________________,其反应级数为_______。
2. 质量作用定律仅适用于________反应;反应速率系数k的单位与元反应方程式中的_____________有关。
3. 某反应的反应速率系数单位为:mol∙L-1·s-1,则该反应的反应级数为________.4. 某反应A→B+C,当A的浓度为0.20 mol·L-1时,反应速率是0.0050 mol∙L-1∙s-1,若是零级反应,反应速率系数为____________,若是一级反应,反应速率系数为_______________。