第一章应用化学反应动力学基础

第一章 应用化学反应动力学及反应器设计基础

一、思考题

1、间歇系统与连续系统中，反应速率的定义式有何异同？

2、反应系统中反应速率与化学计量系数有何关系？

3、反应速率可以用浓度ci、分压pi或摩尔分率yi来表述，相应的速率常数kc、kp、ky之间有何关系？

4、温度增加，反应速率常数肯定增加，对否？

5、空速的定义是什么？它的大小反映了反应器的什么能力？

6、转化率的定义是什么？在复杂反应系统中,它是否能起到在简单反应系统中所起到的作用？

7、化学反应中哪种吸附起主要作用？

8、惰性物质不参加反应，所以对吸附、脱附无任何影响，对否？

9、吸附或脱附为控制步骤时，关键组分A的分压有何特点，非关键组分的分压有何特点？

10、表面反应为控制步骤时，反应物、生成物的分压有何特点？

11、表达反应系统体积变化的参数是什么？

12、方程式中反应前后摩尔数的变化是否表示反应体积的变化？

第二章 气－固相催化反应本证及宏观动力学

一、思考题

1、对于球形催化剂，西勒模数（Thiele）越大，则催化剂的内扩散有效因子如何变化？

2、如果在某催化剂上测得的反应速率为r，而内扩散有效因子为0.8，则此反应速率是否为本征反应速率？

3、对于气—固相反应，什么情况下，可以不考虑分子扩散的影响？

4、对于球型催化剂粒子，西勒模数的定义式是什么？

5、本征化学反应速度在内外扩散阻力完全消除的情况下与宏观化学反应速度有何关系？

6、孔结构对内扩散有无影响？

7、在气体的扩散过程中，如果催化剂的孔径远远小于分子的平均自由程时，可以不考虑哪种扩散？

8、对于气－固相反应，如果本征动力学方程式为r，催化剂的内扩散有效因子为ζ，则宏观动力学方程式应如何表示？

二、计算题

1、某可逆反应：ABCDkk21，其均匀表面吸附机理的动力学方程式为：

rkPPPPKbPbPbPbPAABCDAACCBBDD1122

化学反应动力学

第一章习题

要求：对每一题的解答都必须写出详细的推导过程。

1、写出零级反应（反应速率为常数）的速率方程；并从速率方程推导其动力学方程。

2、已知反应A + B  P 为一级反应，其速率方程为：

][][AkdtAd

推导：

（1） 该反应关于反应物A的动力学方程；

（2） 反应的半寿期；

（3） 平均寿命。

3、已知反应A + B  P为基元反应，求：

（1） 该反应的速率方程；

（2） 反应级数；

（3） 从速率方程分别推导反应物A和B的浓度与时间的关系式。

4、实验测得某复杂反应a A + b B  P的速率方程为：]][[BAkr，求该反应的动力学方程及反应物B的半寿期。

5、已知反应2 A + B  P 的速率方程为：][][2BAkr，当A、B的初始浓度不按照计量系数比配制时，求该反应的动力学方程。

6、反应PbBaA的速率方程为：nAkr][（n  1），推导该反应的动力学方程及反应物B的半寿期。

1 第二章 化学反应与能量

第一节 化学能与热能

一、教学设计

能源与人类的生存和发展息息相关。本章通过对化学反应中能量变化的探讨，使学生感悟到过去化学反应在人类利用能源中所充当的角色，在未来人类解决能源危机、提高能源利用率和开发新能源等方面中的关键作用，以激发学生学习化学的兴趣，教育学生关心能源、环境等与现代社会有关的化学问题。

本节课的教学是围绕化学能与热能的关系而展开的。教学分为三个部分：

在第一部分中教材先从化学键知识入手，说明化学键与能量之间的密切联系，揭示了化学反应中能量变化的主要原因。然后分析了化学反应过程中反应物和生成物的能量储存与化学反应吸收还是放出能量的关系，为后面强调“与质量守恒一样，能量也是守恒的”的观点奠定了基础。

在第二部分中教材通过三个实验，说明化学反应中能量变化主要表现为热量的形式，提出吸热反应和放热反应的概念。这部分内容强调了科学探究和学生活动，让学生在实验探究中认识和感受化学能与热能之间相互转化及其研究过程，学会定性和定量的研究化学反应中热量变化的科学方法。

在第三部分中教材为了拓宽学生的科学视野，图文并茂地说明了生物体内生命活动过程中的能量转化、能源与人类社会发展的密切关系，使学生建立正确的能量观。

关于化学反应与能量之间的关系，学生在初中化学中已经有所了解，在他们的生活经验中也有丰富的感性认识。本节教学内容是让学生在学习物质结构初步知识之后，从本质上认识化学反应与能量的关系。

本节教学重点：化学能与热能之间的内在联系以及化学能与热能的相互转化。

本节教学难点：从本质上（微观结构角度）理解化学反应中能量的变化，从而建立起科学的能量变化观。

依据以上分析，建议将本节课的教学分为三个课堂教学单元：理论思考教学，实验探究教学，实际应用教学。这三个教学单元相互联系，同时又各自平行独立，其中任何一个单元都可以作为教学切入点进行课堂整体教学，这样就形成了以下几种教学思路：

大学化学化学反应动力学知识点归纳总结

化学反应动力学是研究化学反应速率的科学。在大学化学学习的过程中，我们需要掌握化学反应动力学的基本知识点，以便更好地理解和应用化学反应过程。本文将对大学化学化学反应动力学知识点进行归纳总结。

一、反应速率

化学反应速率指的是单位时间内反应物消耗或生成物产生的量。反应速率的计算公式为：

速率=ΔC/Δt，其中ΔC表示反应物浓度或生成物浓度的变化量，Δt表示时间的变化量。反应速率的单位为mol/(L·s)或者M/s。

二、化学反应速率与理论反应速率

理论反应速率是根据反应物的化学方程式确定的。化学方程式中的反应物之间的摩尔比例可以确定反应物的消耗量与生成量，从而得到理论反应速率。实际反应速率可能会受到反应条件影响，与理论反应速率有所不同。

三、反应级数

反应级数指的是反应速率与反应物浓度之间的关系。根据反应速率与浓度的理论推导，可以确定反应级数。常见的反应级数有零级反应、一级反应和二级反应。

1. 零级反应 零级反应的反应速率与反应物浓度无关，即速率恒定。例如，某些放射性衰变反应属于零级反应。

2. 一级反应

一级反应的反应速率与反应物浓度成正比，即速率随着浓度的增加而增加。一级反应的速率常用公式表示为：

速率=k[A]，其中k为一级反应速率常数，[A]为反应物浓度。

3. 二级反应

二级反应的反应速率与反应物浓度平方成正比，即速率随着浓度的增加而增加。二级反应的速率常用公式表示为：

速率=k[A]^2，其中k为二级反应速率常数，[A]为反应物浓度。

四、速率常数

速率常数是用来描述反应速率的大小的物理量。速率常数与反应机理有关，不同反应机理对应不同的速率常数。速率常数的计量单位取决于反应级数，零级反应的速率常数单位为mol/(L·s)，一级反应的速率常数单位为s^-1，二级反应的速率常数单位为L/(mol·s)。

五、反应活化能

反应活化能是指在反应过程中所需要克服的能垒。实际反应速率与反应的活化能有关，活化能越高，反应速率越慢。反应活化能可以通过阿伦尼乌斯方程进行计算： k=Ae^(-Ea/RT)，其中k为速率常数，A为指前因子，Ea为活化能，R为理想气体常数，T为反应温度。