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第3章化学反应动力学-大学化学=精品课程

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最新第三章-化学反应动力学基础教学讲义ppt

最新第三章-化学反应动力学基础教学讲义ppt

2）20世纪前叶：反应速率理论的创立 a. 碰撞理论：
把反应看作两个反应球体碰撞的结果；
b. 过渡态理论： 产生中间活化络合物的历程。
3）1950年代后，新的实验手段的利用，微 观反应动力学（分子反应动态学）得到 发展。
• 利用激光、交叉分子束等新实验手段，研究某 一量子态的反应物变化到某一确定量子态的产 物的速率及反应历程（态-态反应的层次）；
应，反应速率越高。
过渡状态理论（活化络合物理论）
1930年艾林和佩尔采运用了量子力学方法提出:
碰撞理论把分子看成刚性球体，认为反 应是由于分子间发生突然的、不连续碰撞的 结果，这种形象过于简单化。过渡状态理论 纠正了这种形象，认为当具有足够能量的分 子彼此以适当的空间取向相互靠近到一定程 度时，会引起分子或原子内部结构连续性变 化，使原来以化学键结合的原子间的距离变 长，而没有结合的原子间的距离变短，形成 了过渡状态的构型，称为活化络合物。
化学动力学(chemical kinetics)
是研究化学反应速率（rate of reaction）和 反应机理（mechanism of reaction）的化学分支 学科。
化学动力学的主要内容 ➢确定化学反应的速率以及温度、压力、催化剂、 溶剂和光照等外界因素对反应速率的影响； ➢研究化学反应机理，揭示化学反应速率本质； ➢探求物质结构与反应能力之间的关系和规律。
药物代谢动力学研究内容
• 药物体内过程 ： 机体对药物的处置 吸收(absorption) 分布 (distribution) 代谢(metabolism) 排泄 (excretion)
• 体内药物浓度（血药浓度）动力学规律
非管途径给药的药-时曲线
预测制剂中化学活性物质的稳定性 指导设计安全、稳定及有效的制剂处方 提出有关制剂正确的工艺技术及合适的

化学反应动力学(全套课件582P)

化学反应动力学(全套课件582P)

反应速率( r )定义为：
1 1 dn A 1 1 dn B r V a dt V b dt
1 1 dnC 1 1 dn D V c dt V d dt
或
1 1 dnRi r V i dt
式中：nRi：参加反应的各物种的量（如摩尔数） V：反应体系的体积
反应速率方程的形式可以十分复杂，也可以 非常简单。
例如，溴化氢的合成反应： H2 + Br2 2 HBr 其速率方程为： rHBr = k [H2][Br2]1/2 / {1+A[HBr]/[Br2]}
碘化氢合成的反应： H2 + I2 2 HI 其速率方程具有极其简单的形式： rHI = k [H2] [I2]
(3) 一氧化碳在铂上（低压，700K）氧化反应： 2 CO + O2 2 CO2 速率方程: r = k [O2] / [CO] 对一氧化碳具有负的反应级数。
负级数意味着该组元会降低该反应的速率， 这样的组元称为该反应的阻化剂。
(4) 在酸性溶液中碘离子与碘酸根之间的反应： IO3- + 5 I- + 6 H+ 3 I2 + 3 H2O 速率方程为： r = k [IO3-] [I-]2 [H+]2 是五级反应。 (5) 对HBr的合成反应，速率方程为： rHBr = k [H2][Br2]1/2 / {1+A[HBr]/[Br2]} 对H2为一级，对Br2及总反应没有简单 的反应级数！
2
以乙醛的不同初始浓度进行实验, 测 定不同初始浓度下的反应速率，从 而确定反应级数。 则反应速率与乙醛的初始浓度的一 次方成正比，即称其浓度级数为一 级的。 r = k [CH3CHO]2 / [CH3CHO]0

北京师范大学精品课程《有机化学》

北京师范大学精品课程《有机化学》

结构多样性
01
天然产物具有复杂且多样的化学结构，包括碳骨架、官能团和
立体化学等方面。
生物活性
02
许多天然产物具有显著的生物活性，如抗菌、抗炎、抗肿瘤等，
对人类健康和药物研发具有重要意义。
结构与活性关系
03
天然产物的化学结构与其生物活性密切相关，通过研究其构效
关系可以为药物设计和合成提供灵感。
逆合成分析方法和策略
金属有机试剂 金属有机试剂在有机合成中可作为配体、还原剂、氧化剂 等，参与多种类型的反应，为合成提供新的途径和策略。
金属有机框架材料
金属有机框架材料具有多孔性、大比表面积等特点，可用 于催化、吸附、分离等领域，为有机合成提供新的功能材 料。
光化学和电化学在有机合成中作用
光化学反应
利用光能激发有机分子产生化学反应，具有条件温和、选择性高等 优点，可用于合成复杂天然产物和药物分子等。
sp3杂化
碳原子与四个原子或基团以单键 相连，形成四面体构型，如甲烷。
sp2杂化
碳原子与三个原子或基团以单键相 连，形成平面三角形构型，如乙烯。
sp杂化
碳原子与两个原子或基团以单键相 连，形成直线型构型，如乙炔。
共价键断裂与反应活性
均裂
共价键均匀断裂，形成两个带单 电子的碎片，如自由基反应。
异裂
共价键不均匀断裂，形成正负离 子，如亲电反应和亲核反应。
电化学反应
通过电极反应实现有机分子的氧化还原反应，具有原子经济性高、 环境友好等特点，可用于合成多学的优势，实现光电协同催化有机合成反应，可提 高反应效率和选择性，为绿色合成提供新的途径。
绿色化学原则在有机合成中实践
原子经济性
设计高效、高选择性的 合成路线，减少副反应 和废弃物的生成，提高 原料利用率和产物收率。

化学反应工程第二讲(化学反应动力学)

化学反应工程第二讲(化学反应动力学)

国家精品课程
SO2 浓度（%）
5
6
7
8
9
O2 浓度 （%）
温度/ ℃
Kp
13.9 12.4 11.0 10.5 8.1 p=0.1Mpa 时的平衡转化率
400 446 99.3 99.3 99.2 99.1 98.8
440 177 98.3 98.2 97.9 97.8 97.1
480 72.8 96.2 95.8 95.4 95.2 93.7
520 34.2 92.2 91.5 90.7 90.3 87.7
560 17.6 85.7 84.7 83.4 82.8 79.0
600 9.4 76.6 75.1 73.4 72.6 68.1
二氧化硫催化氧化：不同二氧化硫浓度的 炉气在不同温度下的平衡转化率
国家精品课程
一转一吸流程：SO2的转化率只能达到96~97%
H R RgT 2
dT
22.06 1.987
[
1 T
]T 298
ln K PT
10.183 22.6 ( 1 1 ) 5.84 1.987 298 298 250
K p 0.0029
国家精品课程
CO＋
2H2＝＝
CH3OH
1/3
2/3
0
1
1/3-x
2/3-2x
x
1-2x
y
* m
1
x 2
反应精馏提高可逆反应转化率的原理
对可逆反应过程
AB PS
若 P 和 S 分别为系统中沸点最低和沸点最高的组
分，即 TbP TbA TbB TbS ，在反应精馏塔内反应生成
的 P 和 S 将分别向塔顶和塔釜富集而脱离接触，若进料 中 A 和 B 的配比符合化学计量关系，在反应精馏塔内这 两种组分可克服化学平衡的限制而全部转化为 P 和 S。

化学反应工程课件

化学反应工程课件

3、简化模型的要求：
（1）不失真； （2）能满足应用的要求；
（3）能适应当前实验条件，以便进行模型鉴别和参数估值； （4）能适应现有计算机的能力；
4 、基础数学模型
1）化学动力学模型：排除传递过程因素后描述化学反应速
率、物料温度和浓度的数学关系。传统上是物理化学的 研究领域，侧重于研究反应机理；化学反应工程侧 重于 表达三者的数学关系，而直接加以应用。
（3）反应过程的优化：投资少、效率高、生产强度大、产 品质量好。 设计最佳化——反应器体积最小，投资少。 操作最佳化——管理、控制最佳化，最佳操作参数。
（4）反应器的工程放大： 对现成的生产工艺，进行生产规模放大； 新产品研发：小试——中试——扩大试验；
反应过程开发放大方法
• 逐级经验放大法
• 相似放大法
1 、化学工程发展史及化学反应工程学科的形成
• 化学工程学科体系的基本内容：
化学工程共同的现象，可概括为“三传一反”，即动 量传递、热量传递、质量传递及化学反应，其学科形成了 以传递过程及化学反应工程为核心的学科体系（包括化工 热力学、化工单元过程、分离工程、化工系统工程等）
过程工程
• 过程工程（process engineering)的概念是对“化学工程” 概念的拓展。化学工程学在发展过程中不断向科技新领域 渗透拓展，应用对象已经涵盖了所有与物质的物理、化学 加工过程相联系的工业部门，这个部门称为“过程工业” （process industry），包括石油炼制、化学工业、能源 工业、航空、军事、冶金、环保工业、建材、印染、生物 技术、医药、食品、造纸等工业部门。
2 、化学反应器
在这类设备中发生了化学反应，通过化学反应改变了物 料的化学性质。 化工生产过程是由物理过程和化学反应过程组成的。化 工设备分为“物理型”和化学反应器两大类。在化学反应器 中发生化学反应，由原料转换成产物，是化工生产的核心设 备。

大学化学化学动力学公开课一等奖优质课大赛微课获奖课件

大学化学化学动力学公开课一等奖优质课大赛微课获奖课件
则任一时刻：cB=cA。于是有
dcA dt
k2cAcB
k2cA2
积分结果与一个 反应物时相同：
1 cA
1 cA,0
k2t
注意：当cB,0≠cA,0，则任一时刻：cB ≠ cA。于是积分式 与上式不同！
第23页 23
2.3.2二级反应 (1)只有一个反应物情况：2A →产物 (2)当反应物为两种时情况： A + B → 产物
2.3.1 一级反应
某一时刻反应物A反应掉 分数称为该时刻A转化率
xA
cA cA,0 (1 xA )
ln cA,0 cA
k1t
ln 1 1 xA
k1t
第17页 17
[例2-2]质量为210钚Bu同位素进行放射反应，通过14天后, 同位素活性减少了6.85%,
求：Bu210蜕变常数和半衰期。并求通过多长时间分解90%?
位：kJ·mol-1 与化学反应种类（本性）和催化剂 （ 反应路径）相关；
近似处理：若温度改变范围不大， 活化能可看作常数。
Ea
e RT 是介于0～1因子，T越高，因子
越→1，则k越大。
第二章 化学动力学
(第二版第十四章，第三版第十二章)
§2.1 化学反应速率及其机理 §2.2 浓度对反应速率影响
2.2.1 质量作用定律 2.2.2 反应级数
§2.3 速率方程积分式 §2.4 温度对反应速率影响
第8页 8
§2.2 浓度对反应速率影响 2.2.1 质量作用定律
质量作用定律：在一定温度下，基元反应
2.4.1 阿仑尼乌斯公式 2.4.2 加快反应速率办法 2.4.3 化学反应速率、化学平衡综合应用
第27页 27
§2.4 温度对反应速率影响 2.4.1 阿仑尼乌斯（S·Arrhenius）

山东大学生物化学精品课程03-2 peptide

山东大学生物化学精品课程03-2 peptide

生物化学第三章 蛋白质 Proteins第三节 肽 (peptides)一、肽的定义与肽键 二、肽的书写 三、自然界中存在的小肽 四、肽的理化性质一、蛋白质中氨基酸之间的连接键 是主要的是肽键蛋白质肽链结构学说的证据：肽键是一个酰胺键。

（1）蛋白质水解前后的结果分析。

（2）人工合成的多肽和天然蛋白质，都可被蛋白水解酶水解， 人工合成多肽中氨基酸是肽键连接的。

（3）天然蛋白质有双缩脲反应。

（4）人工合成的聚合aa的X-光衍射谱和红外光谱与天然纤维蛋 白相似。

（5）结晶牛胰岛素的成功，完全证明了蛋白质肽链结构学说的 正确性。

肽键的形成两个氨基酸分子头尾连接起来 NH21COOHCarbodiimideNH2脱水2COOHO NH21C N H2COOHJuang RH (2004) BCbasics肽的结构与肽键二、肽的定义与结构氨基酸借肽键连接的分子叫肽，肽是一大类物质，即：1）两个氨基酸组成的肽叫二肽； 2）三个氨基酸组成的肽叫三肽； 3）多个氨基酸组成的肽叫多肽； 4）氨基酸借肽键连成长链，称为肽链，肽链两端有 自由-NH2和-COOH，自由-NH2端称为N-末端（氨基末端）， 自由-COOH端称为C-末端（羧基末端）； 5）构成肽链的氨基酸已残缺不全，称为氨基酸残基； 6）肽链中的氨基酸的排列顺序，一般-NH2端开始，由N指 向C，即多肽链有方向性，N端为头，C端为尾。

肽的结构分析两端氨基酸 N-C-C-N-C-C-N-C-C α-碳为中心 N-C-C-N-C-C-N-C-C 单位小分子 N-C-C-N-C-C-N-C-C 肽键的定位 N-C-C-N-C-C-N-C-Cα α αJuang RH (2004) BCbasics肽的书写写法：从左 右，从N末端 C末端。

三字母用连线，也有用单字母的。

读法：××酰—××酰—… —××酸。

《物理化学》——催化反应动力学

《物理化学》——催化反应动力学

1、催化剂加速反应的实质（中间化合物理论）
A· B · ·
对于总包反应 A B AB
K
其机理为
k1 AK A K k2
能 量
E0
A· K · ·
A· B· K · · · ·
Ea E2 E3
A+B+K
(1)
AK+B
k3 AK B AB K (2)
催化反应的基本共同点
①催化剂在反应前后，其化学性质没有改变，但在反应过程中
催化剂参加了反应，与反应物生成某种不稳定的中间化合物，
形成一个催化循环，其物理性质则可能发生了变化。如： MnO2催化KClO3分解，MnO2由粒状变为粉状；Pt催化氨氧化， Pt表面变得粗糙等。 ②催化剂量比较少（相对于反应物而言）。
§3 酶催化反应
许多生物化学反应都是酶催化反应。酶是一种 蛋白质或核酸分子，其质点的直径范围在10～
100nm之间，因此酶催化反应处于均相与复相
催化之间，既可以看成是底物与酶形成了中间 化合物，也可以看成是在酶的表面上首先吸附
了底物，而后再进行反应。
1.酶催化反应具有一下四个特点：
(1)高度的选择性：一种酶常只能催化一种反应，而对其它反应
催化剂的选择性有两个方面的含义：第一，各种不同类型的反 应，有其相应的催化剂，例如氢化反应用Pt、Pd、Ni等作为 催化剂；氯化反应用FeCl3作催化剂；水化反应用Al2O3、 TiO2等作催化剂。即使是同一类型的反应，其催化剂也不一 定相同。第二，对同样的反应物，选择不同的催化剂，可以 得到不同的产物。例如乙醇的分解有如下几种情况：
③催化剂能加快反应达到平衡的速率，是由于改变了反应的历
程，降低了活化能。至于它怎样降低活化能，机理如何，对 大部分催化反应来说，了解得还很有限。

《催化反应动力学》课件

《催化反应动力学》课件

工业催化反应
石油化工
催化裂化、加氢裂化、烷基化等，提高油品质量 和产量。
精细化工
有机合成、高分子合成、药物合成等，生产高附 加值化学品。
环保领域
脱硫、脱硝、污水处理等，降低污染物排放，保 护环境。
环境催化反应
大气污染治理
催化燃烧、光催化分解等，降低空气中的有害气体和颗粒物。
水处理
催化氧化、光催化氧化等，去除水中的有害物质和重金属离子。
土壤修复
利用催化剂降解土壤中的有机污染物，降低污染风险。
新材料合成中的催化反应
高分子材料
利用催化合成技术，制备高性能高分子材料 。
纳米材料
通过催化反应控制纳米材料的形貌和尺寸， 制备具有特殊性能的纳米材料。
复合材料
利用催化反应将不同材料复合在一起，制备 具有优异性能的复合材料。
06
总结与展望
本章总结
实验步骤与操作
01
实验操作注意事项
02 1. 确保实验器材和试剂的清洁度，避免污 染。
03
2. 严格控制实验温度和压力，确保实验条 件的准确性。
04
3. 在实验过程中，密切关注反应情况，如 有异常及时处理。
数据处理与分析
01
数据处理方法
02 1. 将实验数据整理成表格，列出各物质浓度的变 化。
03 2. 根据反应动力学方程，计算反应速率常数、活 化能等参数。
《催化反应动力学》 PPT课件
目录
• 引言 • 催化反应动力学基础 • 催化反应动力学模型 • 催化反应动力学实验 • 催化反应动力学应用 • 总结与展望
01
引言
课程简介
催化反应动力学是化学工程学科中的一门重要 课程，主要研究催化剂对化学反应速率的影响 。

《药物合成反应》第三章 酰化反应

《药物合成反应》第三章 酰化反应

HS R CHO +
HS
R`X - LiX
RS C
RS
S
R CH S
n-C4H9Li
S RC Li S
H2O/HgCl2
O R C R`
药物合成反应
二、自由基反应机理
药物合成反应
第二节 氧原子上的酰化反应
• 醇的O-酰化反应 • 酚的O-酰化反应 • 醇、酚羟基的保护
药物合成反应
一、醇的O-酰化反应
药物合成反应
教学内容
1.酰化反应机理 2.氧原子上的酰化反应 3.氮原子上的酰化反应 4.碳原子上的酰化反应
药物合成反应
第一节 酰化反应的机理
药物合成反应
一、电子反应机理
1.亲电反应机理: (1) 单分子历程
限速步骤：动力学一级反应
采用酰卤、酸酐等强酰化剂的酰化反应趋向于单分子历程进行。
药物合成反应
药物合成反应 （v）偶氮二羧酸二乙酯法（DEAD）（Mitsunobu reaction）
药物合成反应
（4）应用特点
A 伯醇酯的制备：伯醇羟基活性最大，对伯醇进行选择性酰化或保护 伯、仲醇的选 择性
药物合成反应
例：镇痛药盐酸哌替啶的合成
杜 冷 丁
例：降血脂药氯贝丁酯的合成
药物合成反应
•例：局部麻醉药盐酸普鲁卡因的合成
CH3COOH + CH3OH 10min
CH3COOCH3 (94%)
药物合成反应 (iv) DCC法（ dicyclohexylcarbodiimide，二环己基碳二亚胺）
药物合成反应
4-dimethylaminopyridine;DMAP
DCC类似物：
CH3-N=C=N-C(CH3)3

反应动力学基础PPT课件

反应动力学基础PPT课件

式为:
r dFA dW
8
第八页，课件共140页。
空速与接触时间
空速：单位反应体积所处理的混合物的体积流量。因 次为时间的倒数(1／h)。
VSP
VS 0 VR
计算空速时的体积流量一般使用标态体积，特殊说明时可 使用操作状态流量。也有使用摩尔流量的，称为摩尔空速。
是衡量反应器生产强度的重要操作参数。例如：氨合成反应， 压力为10Mpa时，空速为10000(1/h)；而当压力为30Mpa时， 空速则为28000-30000(1/h)。
19
第十九页，课件共140页。
一氧化氮氧化动力学方程建立
由于第二步为速率的控制步骤因此有:
r k2C( NO)2Co2
第一步达到平衡，则 有: C( NO)2 K1CN2O
代入上式得
r k2 K1CN2OCo2 k2CN2OCo2
因此,当得到的速率方程与由质量作用定律得到的形式 相同，不能说明该反应一定是基元反应。但基元反应 的速率方程可用质量作用定律来表示。
20
第二十页，课件共140页。
例：反应机理分析
如果所得动力学实验结果与由所设的反应机理推导得到 的速率方程相符合，绝对不能肯定说所设的反应机理是 正确的。只能说明是一个可能的反应机理，因为不同的反应 机理完全可能推导出形式相同的速率方程 。
例如NO的氧化反应，如果机理为：
NO O2 NO3
例2.2
28
第二十八页，课件共140页。
例题计算结果
29
第二十九页，课件共140页。
2．3 温度对反应速率的影响
在幂函数型速度方程中，以反应速率常数k来体现 温度对反应速率的影响。对于一定的温度，反应 速率k为定值。通常用阿累尼乌斯方程表示反应速率 常数与温度的关系。即：

工程化学PPT全套课件

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2. 功 (work)
定义：以W表示。
功（W）与途径有关，不是状态函数
热和功符号的规定
本书规定，凡是使系统能量增加的为正，反之为负。 系统吸热，Q取“+”； 系统放热， Q取“－” 环境对系统做功，W取“+”； 系统对环境做功，W取“－”
体积功的推导
♠ 体积功：指由于系统体积发生变化而与环境之间所做的功。
合肥工业大学校级精品课程
工科化学
（Engineering Chemistry）
授课教师： 授课时间：
合肥工业大学化工学院应用化学系
绪论
化学的地位及其研究对象
化学是一门中心学科，是研究和创造物质的科学。 化学是在原子和分子水平上研究物质的组成、性
质、变化及其规律的学科。 化学可分为无机化学、有机化学、分析化学、物
广度性质（extensive properties）: 有些状态函数，如物质的量、 质量等具有加和性的性质。
强度性质（intensive properties）:另一些状态函数，如温度、 密度等不具有加和性的性质。
4. 过程和途径 系统的状态发生变化，从始态变到终态，我们就说系统经历
了一个热力学过程，简称为过程 (process)。实现这个过程可以 采取许多种不同的具体步骤，我们就把这每一种具体步骤称为 一种途径 (pathway)。
4. 热力学第一定律(first law of thermodynamics)
系统与环境之间的能量交换有两种方式，一种是热传递， 另一种是做功。在化学中的功有体积功、电功和表面功等，本 章所研究的仅是体积功，不考虑非体积功。
若封闭系统由状态I变化到状态II，且在这一过程中系统从 环境中吸热Q，环境对系统做功W，则系统热力学能的变化量 为：

《化学反应动力学》课件

《化学反应动力学》课件

反应活化能
反应活化能是使反应物通过反应过渡态的能垒。 它的高低决定了反应的速率和温度对反应速率 的影响程度。
反应级数与反应机理
反应级数指的是反应速率对各反应物浓度的指数。通过实验测定速率随浓度的变化规律，可以确 定反应级数并推断反应机理。
化学平衡和动力学的关系
化学平衡是指在闭合系统中，反应物与生成物浓度达到一定比例，反应速率 相等的状态。动力学研究反应速率，而平衡研究反应终点。两者密切相关， 但研究的角度不同。
反应程是描述反应速率与反应物
浓度之间关系的数学表达式。它的
形式由实验数据决定，允许我们推
断反应的机理和确定反应物底数。
3
反应速率
反应速率是单位时间内反应物消失 或生成的物质的数量的变化量。它 可以通过实验测量，并用数学模型 表示。
反应级数
反应级数是描述反应速率与反应物 浓度之间关系的指数。通过测定速 率对浓度的实验数据，可以确定反 应级数并推断反应机理。
应用和实例
化学反应动力学的研究对于了解和优化化学过程具有重要意义。它被广泛应 用于药物合成、环境保护、能源开发等领域。实例包括酶催化反应、催化剂 设计和反应动力学模拟等。
影响化学反应速率的因素
反应物浓度
反应物浓度的增加会增加 碰撞频率，从而提高反应 速率。
温度
提高温度会增加分子的平 均动能，促使反应物分子 更容易发生有效碰撞，从 而加快反应速率。
催化剂
催化剂通过提供新的反应 路径，降低反应活化能， 从而加速反应速率。
动力学常数与反应活化能
动力学常数
动力学常数是速率方程中的常数，代表了反应 速率与反应物浓度之间的比例关系。它的值由 实验测定。
《化学反应动力学》PPT 课件

《反应动力学基础》课件

《反应动力学基础》课件
实验结果。
B
C
D
结果应用与展望
探讨实验结果在实际生产和科研中的应用 前景和价值，同时提出进一步的研究方向 和展望。
结果比较与验证
将实验结果与已有的研究结果进行比较和 分析，验证实验结果的可靠性和准确性。
06
反应动力学的应用
在化学工业中的应用
化学反应过程优化
反应动力学基础能够帮助我们理解化学反应过程，从而优化反应 条件，提高产物的收率和选择性。
动力学的微分方程。
质量作用定律
02 根据质量作用定律，推导出反应速率与反应物质浓度
的关系式，进而得到微分方程。
平衡常数的影响
03
考虑平衡常数对反应速率的影响，将平衡常数纳入微
分方程的推导过程中。
微分方程的解法
分离变量法
通过分离变量法，将微分方程转化为多个常微分方程，简化求解 过程。
积分因子法
利用积分因子法，消除微分方程中的积分项，从而得到方程的解。
反应速率常数
总结词
反应速率常数是反应速率方程中的比例系数，表示反应速率 的大小。
详细描述
反应速率常数是化学动力学中的一个重要参数，它是反应速 率方程中的比例系数。它表示了在一定条件下，反应速率的 大小。反应速率常数越大，反应速率越快；反之，则越慢。
反应机理
总结词
反应机理是描述化学反应过程中各步骤的详细过程的模型。
详细描述
反应速率描述了化学反应的快慢程度，通常用单位时间内反应物或生成物的浓 度变化来表示。在单位时间内，反应物浓度的减少或生成物浓度的增加量即为 该反应的反应速率。
反应速率方程
总结词
反应速率方程是用来描述反应速率与反应物浓度的关系的数学表达式。
详细描述

化学反应动力学PPT课件演示文稿

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➢ 如果一个反应在热力学上判断是不可能发生的， 则不必考虑速度问题。
第五页，共147页。
化学动力学的发展：
19世纪60年代，古德堡和瓦格提出浓度对反应速率
的影响规律；
1889年，阿仑尼乌斯提出温度对反应速率的影响 规律；
1916 – 1918年，路易斯提出简单碰撞理论；
1930 – 1935年，艾琳、鲍兰义提出活化络合 物理论；
HCl的合成反应机理如下：
(i) 链的引发 Cl2 + M* → 2Cl + MO
(ii) 链的传递 Cl + H2 →HCl + H
H + Cl2 →HCl + Cl
┉ ┉ ┉┉┉
(iii) 链的终止
2Cl + MO →Cl2 + M*
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按照链传递这一步骤的机理不同，可将链反应区 分为“直链”反应和“支链”反应。
负一级反应
r k[A][B]1/2
1.5级反应
r k[A][B]/(1[B]1/2 ) 无简单级数
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(4) 在速率方程中，若某一物质的浓度远远大于其他
反应物的浓度，或是出现在速率方程中的催化剂浓度项， 在反应过程中可以认为没有变化，可并入速率系数项，这 时反应总级数可相应下降，下降后的级数称为准级数反应 。例如：
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HBr:
（1）Br2 + M* → 2Br + M0 （2）Br + H2 →HBr + H （3）H + Br2 →HBr + Br （4）H + HBr →H2 + Br
（5）2 Br + M0 →Br2 + M*
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3.1 化学反应速率的概念
3.2 反应速率理论简介
3.3 温度对反应速率的影响
3.4 催化剂对反应速率的影响
化学热力学指出，在一定条件下，凡是吉布斯自由能 改变值小于零的反应，都可以自发进行。热力学解决的 是反应的可能性的问题，它并不研究反应的现实性问题
— 不考虑时间因素。
CO + NO = CO2 + H2O
解：将有关数据代入式
k 2 Ea 1 1 ln ( ) k1 R T2 T1
lg k2 1.3 10 8 180 10 3 1 1 ( ) 2.303 8.314 730 700
k2=4.6×10－8 mol－1· s－1 L·
3.4 催化剂对反应速率的影响
一、 催化剂和催化作用
反应速度非常缓慢
ΔGΘ=-343.8KJ<0
反应速率快慢及影响因素，在化学动力学中研究。
化学反应速度不仅与始、终态有关，而且还 与反应的途径（历程）有关。因此动力学研究的 两个基本问题是反应历程和反应速示
化学反应进度随时间的变化率叫做化学反应速率。
定量描述速率常数与反应温度的关系式：
Ea RT
k Ae
Ea lnk lnA RT
式中Ea 是活化能；A 称做指前因子，它是与 温度、浓度无关的常数； R 为气体常数，T为 热力学温度。
若温度分别为T1和T2时，反应速率常数分别为 是k1和k2，则 ln k1= ln A－ Ea／RT1 ln k2= ln A－Ea／RT2
（1）写出该反应的速率方程； （3）求c(CH3CHO)=0.25 mol· －1时的反应速率。 L
解：（1）设该反应的速率方程为 υ=kcn(CH3CHO)
任选两组数据代入速率方程，如选第1，4组数据得： 0.025=k(0.10)n 0.406=k(0.40)n 0.025 (0.10) n 1
质量作用定律只适用于基元反应，不适用于复杂
反应。复杂反应可用实验方法确定其速率方程和 速率常数。
例3-1 303K时，乙醛分解反应 CH3CHO(g)=CH4(g)+CO(g) 反应速率与乙醛浓度关系如下： c(CH3CHO)/ mol· －1 L υ/ mol· －1· －1 L s （2）计算速率常数k； 0.10 0.025 0.20 0.102 0.30 0.40 0.228 0.406
过渡态理论认为化学反应不只是通过反应物分子之间 碰撞就能完成的。而是在碰撞后先要经过一个中间的 过渡态，即先形成“活化配合物”。
活化配合物
活化配合物不稳定，很快 分解为生成物：
Ea
A·· ·· ·B ·C
Ea´
化学反应的热效应就是正、 逆反应的活化能之差。 ΔH = Ea ― Ea´
A +BC
ΔH AB+C
从图中可以看出，具有很低能量和很高能量的分子
都很少，大部分分子的能量接近于平均能量（E平均）。
只有少数能量足够高的分子才可能发生有效碰撞。
活化分子的百分数与活化
能Ea的大小有关，Ea越小，
活化分子百分数越多； Ea越大，活化分子百 分数越少。
E平均
Ea
E最低 能量
图3-3 气体分子能量分布示意图
二、 过渡态理论
2N2O5=4NO2+O2是由三个步骤完成的：
N2O5
慢
N2O3 + O 2
N 2 O3
快
NO2 +NO
快
N2O5 +NO
3NO2
这三个基元反应的组合表示了总反应经历的途径。
化学反应所经历的途径称为反应机理，或反应历程。
三、质量作用定律和速率方程
质量作用定律：对于基元反应，“在一定温度下， 反应速率与反应物浓度以计量系数为幂的乘积成正比”， 对于基元反应： aA + bB = gG + hH
k 2 Ea 1 1 ln ( ) k1 R T2 T1
可根据此公式，用不同温度下的反应速率计算反应的 活化能Ea和指前因子A，或从一个温度下的速率常数k1
求另一温度下的速率常数k2。
例3-2 反应C2H4 (g) + H2 (g) = C2H6 (g)，在700K时 k1=1.3×10－8 mol－1· s－1,求730K时的k2，已知该反应 L· Ea=180kJ· －1。 mol
1 dc(B)(反应物） a b B · kc (A)c (B) B dt
此式是质量作用定律的数学表达式，也称为 基元反应的速率方程。 式中的k是速率常数，它的大小与反应体系的 本性和温度有关，而和浓度无关。 其物理意义是：当反应物的浓度均是1mol ·-1 L 时的反应速率，所以又叫比速率常数。 指数a 、 b分别是A、B 的反应级数，反应级数 可以取零、正整数或分数，其数值要由实验来 确定。(a+b)是这个基元反应的反应级数。
不变
降低
增大
增多
加快
变大
李远哲是继物理学家李政 道、杨振宁和丁肇中之后的 又一位获得诺贝尔化学奖的 美籍华裔科学家。
创造性地发展了一种通用 型的交又分子束实验技术。 可用于研究与激光化学、燃烧 化学等有关的各类复杂反应体 系，而且可以扩大基元反应的 研究领域。
由于李远哲运用交叉分子束技术在分子反应动力学 研究中的杰出贡献，在1986年与哈佛大学的赫希巴哈教 授和多伦多大学波拉尼（J．C．Polan川教授共同获得 诺贝尔化学奖。 1979年被选为美国科学院院士，1986年3月与杨振宁 博士同获美国总统里根亲自颁发的美国国家科学奖章。 同年4月美国化学会把代表化学学术最高成就的彼得· 德 拜（Peter Debye）物理化学奖授予李远哲， 1989年 获美国能源部劳伦斯奖。
某种物质加到反应体系中，改变反应的速率，而其
本身的数量和化学性质在反应前后基本保持不变，这种 物质叫做催化剂。 催化剂改变反应速率的作用就是催化作用。 加快反应速率的催化剂称为正催化剂。
而减慢反应速率的则称为负催化剂或阻化剂。
若不特别说明，本书中所提到的催化剂均指正催化剂。
二、催化剂的特点
1．催化剂参与反应， 改变反应的历程， 降低反应的 活化能
2．催化剂不改变反应体系的热力学状态，不影响 化学平衡 使用催化剂不改变平衡常数，只能加快反应的速率，
缩短达到平衡所需的时间。
3．催化剂具有一定的选择性 4．某些杂质对催化剂的性能有很大的影响
5．反应过程中催化剂本身会发生变化
以上讨论了影响化学反应速率的主要因素：浓度、 温度和催化剂，现将其总结于表3-2中。
1.平均速率
2. 瞬时速率
△c/△t
υ= lim c / t=dc/dt
t o
如，一个一般的化学反应：
aA + bB = gG + dD
化学反应速率为：
其单位为：moldm-3s-1。
二、 反应机理 基元反应：从反应物转化为生成物，是一步 完成的。而大多数反应是多步完成的，这些反 应称为非基元反应，或复杂反应。 例如反应
kT 10 kT n10 n kT kT
式中γ 为温度系数 ，一般为2～4。kT , kT+10 , kT+n · 分别是TK , (T+10)K 和 (T+n· 10)K 时的 10 反应速率常数。
二、阿仑尼乌斯（Arrhenius）方程
1889年瑞典化学家阿仑尼乌斯(Arrhenius)提出一个
0.406

( ) (0.40) 4
n
n
解得n≈2，故该反应的速率方程 υ=kc2(CH3CHO) k = 2.53 mol－1· s－1 L·
（2）将任一组实验数据（如第3组）代入速率方程，可求得k值：
0.228 =k (0.30)2
（3）c(CH3CHO）= 0.25 mol· －1时 L υ=kc2(CH3CHO)=2.53×0.25=0.158 mol· －1· －1 L s
第三章
化学动力学化学反应速度
学习要求：
1. 了解化学反应速率的表示方法以及基元 反应、非基元反应等基本概念。 2.了解浓度对反应速率的影响；掌握质量作用 定律、速率方程及速率常数、反应级数等。
3.了解温度对反应速率的影响；掌握阿仑尼乌 斯公式的应用。
4.了解反应速率的碰撞理论及过渡态理论要点。
【内容提要】 本章介绍了反应速率概念、反 应速率理论及反应机理，重点讨论了影响反应 速率的因素，阐明了浓度、温度和催化剂与反 应速率的关系。
表3-2 浓度、温度、催化剂对反应速率的影响
外界 条件
单 位 体 积 内 反 应 物 分 子数
活化 能 Ea 不变 不变
增大反应 物浓度
增多 不变
活化 分子 百分 数 不变 增大
单 位 体 积 内 活 化 分 子 总数
增多 增多
反应 速率 （υ ） 加快 加快
反应 速率 常数 （k） 不变 变大
升高 温度 加 入 催 化剂
3.2 反应速率理论简介
一、 碰撞理论(1918年英国科学家路易斯提出)
1.有效碰撞 这种能够发生 化学反应的碰撞 叫做有效碰撞。 能发生有效碰 撞的分子称为活化 分子。
2. 活化能
活化分子具有的
最低能量(E最低)与 分子的平均能量 (E平均)的差值称做 活化能(Ea)，
单位kJ· -1。 mol
1978年以来，李远哲多次应中国科学院化学 研究所邀请来华作访问讲学。在他的帮助下， 我国建立了大型分子来激光裂解产物谱仪，推动 我国微观反应动力学研究水平的提高，他在工作 中表现出高度责任感和对祖国科研事业的极大 热情。
反应过程的能量变化
图3-4 反应速率的过渡态理论示意图
3.3 温度对反应速率的影响