11.4具有简单级数的反应资料

盛世清北-清华大学深圳国际研究生院考研难度解析清华大学深圳国际研究生院（英文名 Tsinghua Shenzhen International Graduate School，简称Tsinghua SIGS）是在国家深化高等教育改革和推进粤港澳大湾区建设的时代背景下，由清华大学与深圳市合作共建的公立研究生教育机构，致力于建设成为世界一流的研究生院，成为服务社会和引领发展的一流人才培养基地、学科交叉融合的国际创新研究中心，以及产学研合作和国际化办学的典范。

清华大学深圳国际研究生院是在清华大学深圳研究生院和清华-伯克利深圳学院的基础上建立的。

2001年创建的深圳研究生院在探索高等教育改革、服务地方经济与社会发展方面做出了许多积极的贡献；2014年设立的清华-伯克利深圳学院在高水平深度国际合作办学方面探索了有益的经验，为国际研究生院的创建和发展奠定了有力的基础。

清华大学深圳国际研究生院将围绕能源材料、信息科技、医药健康、智慧城市、海洋工程、环境生态和创新管理6+1个主题领域，展开面向地区及产业需求、与企业深度合作的研究生培养，通过教育模式创新，打造新型专业学位项目，吸引全球优秀生源，培养技术领军人才和创新管理人才。

2025年，清华大学深圳国际研究生院将达到在校生5000人的办学规模，到2030年，全日制在校生最终规模达到8000人。

清华大学深圳国际研究生院是国家教育部正式批准的，录取标准、培养要求、学位授予与清华大学研究生院完全一致。

录取通知书、毕业证书和学位证书由清华大学颁发，入学和毕业院系为清华大学深圳国际研究生院。

一、招生目录盛世清北老师解析：1、清华大学深圳国际研究生院2020年首次面向全国招生，其招生专业为085400电子信息专业学位10个研究方向，085100建筑学专业学位1个研究方向，085500机械专业学位1个研究方向，085600材料与化学专业学位2个研究方向，085700资源与环境专业学位2个一坛酒方向，085800能源动力专业学位1个研究方向，085900土木水利专业学位1个研究方向，125300会计专业学位1个研究方向，125604物流工程与管理专业学位1个研究方向，070300化学1个研究方向，120400公共管理3个研究方向，0831J4精准医学与公共健康1个研究方向；2、清华大学深圳国际研究生院涉及到的专业考试科目有：972 BIO³生命技术专业基础综合；685 逻辑学；973 医管专业基础综合（含医学基础理论和管理学基础）；645 综合化学；930 化学生物学；804 结构力学（含动力学基础）；827 电路原理；951 环境科学与工程原理；975 材料物理化学；905 机械设计基础；971互联网+创新设计专业基础综合；822 控制工程基础；828 信号与系统；912 计算机专业基础综合；511 建筑设计（6 小时）；355 建筑学基础；其中，930、645、973、972、971均给出官方参考书及考试大纲。

具有简单级数的反应化学反应中，表示反应速率与浓度之间的参数的关系，或表示浓度等参数与时间关系的方程称为化学反应的速率方程，也称为动力学方程。

在化学反应的速率方程中，各物浓度相的指数之代数和就称为该反应的级数。

在这些反应中存在具有简单级数的反应，以下就讨论这些具有简单级数的反应，介绍其速率方程式的微分式、积分式以及他们的速率常数k 的单位和半衰期等各自的特征。

一级反应：凡是反应速率只与物质浓度的一次方呈正比关系者称为一级反应。

设有以下一级反应 t=0 C A (0)=a C P (0)=0t=t C A =a-x C P =x 反应速率方程微分式有对其作不定积分得 ln(a-x)=-k 1t+C对其作定积分有 ln[a/(a-x)]= k 1tk 1=1/t ln[a/(a-x)]从反应物起始浓度a 和t 时刻的浓度a-x 即可算出速率常数k 1，一级反应的速率常数单位为1/(时间)。

取反应物消耗了一半所需时间作半衰期，则t 1/2=ln2/ k 1一级反应的特征有3点：1.速率常数的单位是时间的倒数；2.一级反应半衰期与反应物起始浓度无关；3.lnC A 与t 呈线性关系。

二级反应：反应速率和物质浓度的二次方成正比者称为二级反应。

通式为(1)A+B P+…… r= k 2[A][B](2)2A P+…… r= k 2[A] ²若A 和B 起始浓度相同，反应(1)的速率方程可写成dx/dt=k 2(a-x) ²移项作不定积分得： 1/(a-x)= k 2t+C作定积分得： 1/(a-x)-1/a= k 2tk 2=1/t*x/[a(a-x)]其半衰期为 t 1/2=1/k 2a二级反应的半衰期与一级反应不同，它与反应物的起始浓度成反比。

二级反应的特点：1.速率常数的单位是1/[(浓度)(时间)]；2.半衰期与反应物的起始浓度成反比；3.1/(a-x)与t 呈线性关系。

若A 和B 起始浓度不相同则反应(1)的速率方程为dx/dt=k 2(a-x)(b-x)a 和b 分别为A 、B 起始浓度，x 为t 时刻已反应物质的量。

第十一章 化学动力学基础(一)教学目标：1.使学生理解一些动力学基本概念2.掌握简单级数反应以及典型复杂反应的动力学特点。

3.理解并应用阿仑尼乌斯公式。

4.能用稳态近似、平衡假设等处理方法推导一些复杂反应的速率方程教学要求:1.掌握等容反应速率的表示法及基元反应、反应级数等基本概念。

2.对于简单级数反应，要掌握其速率公式的各种特征并能由实验数据确定简单反应的反应级数。

3.对三种典型的复杂反应，要掌握其各自的特点及其比较简单的反应的速率方程。

4.明确温度、活化能对反应速率的影响，理解阿仑尼乌斯公式中各项的含义。

5.掌握链反应的特点，会用稳态近似、平衡假设等处理方法。

教学重难点：反应的级数与反应的分子数，基元反应与非基元反应以及反应的速率的描述方法等；简单级数反应的动力学特征，几种典型复杂反应的动力学特征，温度对反应速率的影响（反应的活化能的概念），链反应的动力学特征以及动动学方程的推导方法。

11.1 化学动力学的任务和目的一、化学动力学与热力学的关系热力学：研究反应进行的方向和最大限度以及外界条件对平衡的影响，即研究物质变化的可能性。

动力学：研究反应进行的速率和反应的历程（机理），即研究如何把这种可能性变为现实性。

二、化学动力学的任务和目的1． 研究各种因素，包括浓度、温度、催化剂、溶剂、光照等对化学反应速率的影响； 2． 揭示化学反应如何进行的机理，研究物质的结构与反应性能的关系，了解反应历程可帮助了解有关物质结构的知识；3． 目的是为了能控制反应的进行，使反应按人们所希望的速率进行并得到所希望的产品。

三、化学动力学的发展简史11.2 化学反应速率表示法一、反应速率（描述化学反应进展情况）P R β→α β-=α--=ξ)0(n )t (n )0(n )t (n P P R Rdt )t (dn 1dt )t (dn 1dt d P R β=α-=ξdt d V 1r ξ=定容反应 dt dc 1r B B ν= 量纲：浓度·时间-1对于任意反应 eE + fF = gG + hHdt d[B]1dt d[H]h 1dt d[G]g 1dt d[F]f 1-dt d[E]e 1-r B ν=====（1）对气相反应)RT (r 'r dt dp RT 11r dtdp 1'r =⇒⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫⋅⋅ν=⋅ν=量纲：压力·时间-1（2）对多相催化反应二、反应速率的测定c~t1、化学方法：骤冷、冲稀、加阻化剂或除去催化剂2、物理方法：利用与物质浓度有关的物理量（如旋光度、电导、折射率、电动势、V、P、光谱等）进行连续监测，获得一些原位反应的数据。

简单级数反应的特点总结一、简单级数反应的动力学方程对于单向反应aA→P，若以[A]o，x，y分别表示反应物A的起始浓度，已反应的部分浓度及已反应的百分数，则其t 时刻的剩余浓度[A]应为：[A]＝[A]o－ax＝[A]o(1-y)而（一）一级反应反应速率与物种浓度成正比的反应为一级反应，其速率方程为：分离变量，积分，则得一级反应的动力学方程：或根据上述各式，可以看出一级反应具有下列特征：(1)若以ln{A] 对t作图，可得一斜率为(-ak)，截距为ln[A]o的直线。

(2)若化学计量系数a=1，则可见，上式浓度项是以比值的形式出现的，因此任何与浓度成比例的物理量均可代替之而无须监测真实的浓度，且不影响k的值。

其量纲为（时间）-1，可用s-1，min-1或h-1等表示之。

(3)若y=1/2 ，即反应物浓度[A]降低到其初始值的一半所需时间称为"半衰期"，以t1/2表示，则有表明半衰期与反应物的起始浓度无关。

(4)若定义反应物A的平均寿命为该反应物由开始反应到通过反应而消耗完全的平均经历时间，则其平均寿命为可见，若a=1，则一级反应的平均寿命的倒数即为其反应速率常数。

又由式容易看出，当＝(ak)-1时，[A]＝[A]o/e ，即反应物浓度下降到其起始值的1/e 。

这一关系提供了测量一级反应平均寿命的方法。

（二）二级反应二级反应有纯二级和混二级两种类型。

如果反应的计量方程为aA＋bB＋…→P＋…则二种速率表示式分别为类型Ⅰ-d[A]/adt＝k[A]2类型Ⅱ-d[A]/adt＝k[A][B]先讨论类型Ⅰ。

对式移项，积分可得：由之可得纯二级反应具有如下特征：(1)若以1/[A] 对t 作图，可得一斜率为ak 的直线。

(2)若在不同的反应时间t1，t2，…t n测得反应物A的浓度是[A]1，[A]2，…[A]n，则([A]o-[A]1)/at1[A]o[A]1＝([A]o-[A]2)/at2[A]o[A]2＝…＝([A]o-[A]n)/at n[A]o[A]n＝k＝常数(3)速率常数k的量纲为浓度-1·时间-1，常用单位为mol-1·dm3·s-1。

第二节 具有简单级数的化学反应
一、零级反应
对于反应 →A 产物
化学反应速率与反应物浓度的零次方成正比的反应称为零级反应 A 0A A A k c k dt
dc ==-
与浓度无关 ⎰⎰-=t 0c c A
dt dc A 0,A 得t k c c A 0,A A -= 特征：
1）速率常数的单位：浓度.时间-1
2）A c 与t 呈直线关系
3）半衰期A
0.A 212k c t =
与反应物初始浓度成正比。

二、一级反应
1.化学反应速率与反应物浓度的一次方成正比的反应称为一级反应。

如：
A A A dc v kc dt
=-= 或 A
A
dc kdt c =- 积分,00A A c t
A A c dc k dt
dt -=⎰⎰ 得：,0
ln A A A c k t c = 或,01ln A A A
c t k c = 如果用χA 表示t 时刻反应物A 的转化率，则
,0,0A A A A c c c χ-=
2.一级反应的特征 ① ㏑{ c A /[c ] }与t /[t]作图成为直线关系。

直线的斜率-k ，
② 一级反应速率常数k 的单位，[k]=[时间]－1，。

§10.2 具有简单级数的反应一、一级反应（first order reaction ）定义：反应速率只与反应物浓度的一次方成正比的反应称为一级反应。

注：常见的一级反应有放射性元素的蜕变、分子重排、五氧化二氮的分解等。

例： 设有某一级反应： 速率方程的微分式为：或不定积分式： 定积分式： 或 （ ） 半衰期： 即：一级反应的半衰期与反应物起始浓度无关，是一个常数。

注：一级反应的特点1. 速率常数 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. 半衰期是一个与反应物起始浓度无关的常数。

3. 与时间 t 呈线性关系。

见教材P165例题1二、二级反应 (second order reaction)定义：反应速率方程中，浓度项的指数和等于2 的反应称为二级反应。

常见的二级反应有乙烯、丙烯的二聚作用，乙酸乙酯的皂化，碘化氢和甲醛的热分解反应等。

例如，有基元反应：对于22622242268886288Ra Ra He [Ra]r k −−→+=25242251N O N O O [N O ]2r k −−→+= A P−−−→A,0 0 0t c a==A t t c a x x==-A P 1A d d d d c c r k c t t=-==1d ()d x r k a x t ==-1ln()a x k t -=-+常数1ln a k t a x =-11ln 1k t y =- x y a =令:1/21ln2 t k =)ln(x a -2(1) A B P [A][B]r k +−−→+=22(2) 2A P [A]r k −−→+=2(1) A B Pk +−−→0 0 t a b = t t a -x b -x x =2d ()() d x k a x b x t =-- a b =(1) 当时22d ()d x k a x t =-2 1k t a x=+-常数不定积分式：定积分式： 或 （ ） 半衰期：注：二级反应（a=b ）的特点1. 速率常数 k 的单位为[浓度] -1 [时间] -1 ；2. 半衰期与起始物浓度成反比 ；3. 与 t 成线性关系。

第十一章 化学动力学学习要求1. 准确理解反应速率、基无反应、反应分子娄、反应级数的概念2. 掌握简单级数反应的速率方程及其有关计算3. 理解反应速率方程的确定方法4. 掌握温度对反应速率的影响和活化能的概念5. 了解典型复合反应的特点6. 掌握复合反应速率的近似处理方法7. 理解气体反应的碰撞理论和过渡状态理论8. 了解溶液中的反应、多相反应和光反应的特点9. 理解催化剂的基本特征和催化反应的特点主要公式及其适用条件1．化学反应速率的定义t V v d d 1ξ=式中：V 为体积，ξ 为反应进度，t 为时间。

若反应在恒容下进行时，则上式可改写为BB B B d d 1d d n c v V t tνν==νB 为反应方程式中的化学计量数，对反应物取负值，对产物取正值。

例如a A +b B → f F + e E当取反应物或产物分别表示上述反应的反应速率时，则有t e c t f c t b c t a c v d d d d d d d d EF B A ==-=-= (1)在实际应用时，常用A d d c t -，B d d c t -或F d d c t ，E d d ct来表示反应的反应速率。

A d d c t -，B d d c t -称为反应物的消耗速率；F d d c t ，E d d ct则称为产物的生成速率。

用参加反应的不同物质之消耗速率或生成速率来表示一反应的反应速率时，其数值是不同的，它们之间的关系见式(1)。

2．反应速率方程及反应级数若反应的反应速率与参加反应物质的浓度之间存在以下关系，即γβαC B A c c kc v =则称此关系式为反应的速率方程。

式中的α，β，γ 分别称为A, B, C 物质的反应分级数，α + β + γ = n 便称为反应总级数。

α，β，γ 的数值可为零、分数和整数，而且可正可负。

k 称为反应的速率常数。

应指出：若速率方程中的v 及k 注有下标时，如v B ，k B ，则表示该反应的速率方程是用物质B 表示反应速率和反应速率常数。