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第7章化学动力学基础.ppt

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第7章 化学动力学基础

第7章 化学动力学基础

例：有一化学反应aA+bB=C在298K时，将AB溶液按
不同浓度混合。得到下列数据。
A的初始浓度 B的初始浓度 1.0 1.0 2.0 1.0 4.0 1.0 1.0 1.0 1.0 2.0 1.0 4.0 求其速率方程? 初始速度（mol/l· s） 1.2×10-2 2.3×10-2 4.9×10-2 1.2×10-2 4.8×10-2 1.9×10-1
( H O ) C (H O ) C (H O ) v t t
2 2 2 2 2 1 2 2
作出H2O2的 c — t 的曲线，得到 0 — 40
min的平均速率：
v 0.20 0.80 0.20 0.80 0.015mol dm 3 min 1 t 40
求该反应的反应级数m+n和速度常数k?
解：由速度方程v=k[CO]m· 2]n [Cl 得：v1=k[CO]m· 2]1n v2=k[CO]m· 2]2n [Cl [Cl
n v1 [Cl 2 ]1 v2 [Cl 2 ]n 2
2 v1 1.2 10 lg lg v2 4.26 10 3 0.45 1.5 n [Cl 2 ]1 0.10 0.30 lg lg [Cl 2 ]2 0.050 v1 1.2 10 2 lg lg v3 6.0 10 3 1 m [CO ]1 0.10 lg lg [CO ]3 0.050
解：由v=k[A]m· n [B] v1=k×1m×1n=k=1.2×10-2
v2=k×2m×1n=k×2m=2.3×10-2
v1 1 1.2 10 2 1 m 2 v2 2 2.3 10 2
v4=k×1m×1n=1.2×10来自2 v5=k×1m×2n=4.8×10-2 ∴k×2n=4.8×10-2 2n=4.8×10-2/k=4=22 ∴n=2

高中化学竞赛第7章_化学动力学基础课件

高中化学竞赛第7章_化学动力学基础课件

0 BB B
已知 d dnB B
转化速率的定义为：
•
d
1 dnB
dt B dt
2022/4/16
反应速率（rate of reaction）
IUPAC推荐反应速率用单位体积内的转化速率表示，
反应的速率定义为：
r
1
d
V dt
( d 1 dnB ) dt B dt
1 dnB /V 1 d c B
动力学认为：
1 2
N2
3 2
H2
NH3(g)
需一定的T，p和催化剂
1 H 2 2 O 2 H 2O(l)
点火，加温或催化剂
2022/4/16
7.1 化学动力学的任务和目的
化学动力学发展简史
•1848年 van’t Hoff
dlnKc U
提出：
dT RT2
dlnkEa dT RT2
Kc
kf kb
例如：
r k 0
r k 反 应
r k [ A ] [ B ] 二 级 , 对 A 和 B 各 为 一 级
r k [ A ] 2 [ B ] 三 级 , 对 A 为 二 级 , 对 B 为 一 级
r k [ A ] [ B ] - 2
负 一 级 反 应
r k [ A ] [ B ] 1 /2
k 的单位随着反应级数的不同而不同。
2022/4/16
准级数反应（pseudo order reaction）
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：

[课件]普通化学化学动力学基础PPT

[课件]普通化学化学动力学基础PPT
Arrhenius方程式 Arrhenius方程式的应用 对Arrhenius方程的进一步分析
Arrhenius方程式
反应速率方程
rk c c A B
影响反应速率的因素有两个： k和cB k与温度有关，T增大，一般k也增大，
但k~T不是线性关系。
2N O (CCl ) N O (CCl ) O (g) 不同温度 k 值 2 5 4 2 4 4 2
化学动力学基础
化学反应速率的概念
浓度对反应速率的影响 —速率方程式 温度对反应速率的影响 —Arrhenius方程式
反应速率理论和反应机理简介
催化剂和催化作用
化学反应速率的概念
定容反应的反应速率
平均速率与瞬时速率
定容反应的反应速率
如果体积不变：
d d n d c B r B V d t V d t d t B B
普通化学化学动力学基础
化学动力学是研究化学反应的速率和机理的 科学，是物理化学的一个重要组成部分。
在化学动力学中，要研究化学反应 的速率（reaction rate）以及反应条件 （例如浓度、压力、温度、辐射、介质、 催化剂等）对反应速率的影响，揭露反 应的具体过程，即反应机理（reaction mechanism）。
5 7 . 29 10 0.200 5 0.180 6 . 46 10 5 0.161 5 . 80 10 5 0.144 5 . 21 10 5 4 . 69 10 0.130 5 3 . 79 10 0.104 5 0.084 3 . 04 10 5 0.068 2 . 44 10 5 1 .59 10 0.044 5 0.028 1 .03 10 0.018 0.012 0.0000

第7章化学动力学基础

第7章化学动力学基础
第7章 章
化学动力学基础
主要内容：通过教学使学生了解化学反应速度的 基本概念及反应速度的实验测定；掌握基元反应、 复杂反应、反应级数、反应分子数的概念；掌握 浓度、温度及催化剂对反应速度的影响；了解阿 累尼乌斯公式的有关计算；初步了解活化能的概 念及其与反应速度的关系。 重难点：化学反应速度的基本概念；浓度、温度及催化剂 对反应速度的影响；阿累尼乌斯公式的有关计算。 教学方法：讲授法
7.4.2由反应机理推导实验速率方程 由反应机理推导实验速率方程 反应机理又称为反应历程。在总反应中， 反应机理又称为反应历程。在总反应中，连续或同时 发生的所有基元反应称为反应机理，在有些情况下， 发生的所有基元反应称为反应机理，在有些情况下，反应 机理还要给出所经历的每一步的立体化学结构图。 机理还要给出所经历的每一步的立体化学结构图。
7.2浓度对化学反应速率的影响 7.2.1化学反应速率方程 1.用实验确定速率方程的方法—初速法
40℃，CCl4中N2O5分解反应的υ：c( N2O5 )
N2O5的分解速率与N2O5浓度的比值是恒定的，即反应速率υ与c(N2O5)成 正比。
t /s
0 300 600 900 1200
则速率方程为
ln
ct1 / 2 c0
= −kt1 / 2 , 因ct1 / 2
1 = c0 , 2
1 则 ln = −kt1/ 2 2
t1 / 2
ln 2 0.693 = = k k
零级、一级、二级反应的速率方程总结： 零级、一级、二级反应的速率方程总结：
反应 反 应 速 级数 率 方 程 积 分 速 率 方 程 式 对 t 的 图 直线 是 直 线 斜率
1 ct (A)
k
7.3温度对反应速率的影响及阿仑尼乌斯公式 温度对反应速率的影响及阿仑尼乌斯公式 规律：一般化学反应随 而加快 升高10度 而加快； 规律：一般化学反应随T↑而加快；升高 度，化学反应 速度加快2—4倍。 速度加快 倍 Ea k=A exp—— RT 不同条件下可求R、 、 不同温度的 一般Ea>0，T↑，R↑ 不同温度的R一般 不同条件下可求 、Ea、A不同温度的 一般 ， ， 活化能Ea是活化分子的平均能量 与反应物分子平均能量 活化能 是活化分子的平均能量E*与反应物分子平均能量（E 是活化分子的平均能量 与反应物分子平均能量（ 之差） 之差）

第七章 化学反应动力学

第七章 化学反应动力学

第七章化学反应动力学一．基本要求1．掌握化学动力学中的一些基本概念，如速率的定义、反应级数、速率系数、基元反应、质量作用定律和反应机理等。

2．掌握具有简单级数反应的共同特点，特别是一级反应和a = b的二级反应的特点。

学会利用实验数据判断反应的级数，能熟练地利用速率方程计算速率系数和半衰期等。

3．了解温度对反应速率的影响，掌握Arrhenius经验式的4种表达形式，学会运用Arrhenius经验式计算反应的活化能。

4．掌握典型的对峙、平行、连续和链反应等复杂反应的特点，学会用合理的近似方法（速控步法、稳态近似和平衡假设），从反应机理推导速率方程。

学会从表观速率系数获得表观活化能与基元反应活化能之间的关系。

5．了解碰撞理论和过渡态理论的基本内容，会利用两个理论来计算一些简单反应的速率系数，掌握活化能与阈能之间的关系。

了解碰撞理论和过渡态理论的优缺点。

6．了解催化反应中的一些基本概念，了解酶催化反应的特点和催化剂之所以能改变反应速率的本质。

7．了解光化学反应的基本定律、光化学平衡与热化学平衡的区别，了解光敏剂、量子产率和化学发光等光化反应的一些基本概念。

二．把握学习要点的建议化学动力学的基本原理与热力学不同，它没有以定律的形式出现，而是表现为一种经验规律，反应的速率方程要靠实验来测定。

又由于测定的实验条件限制，同一个反应用不同的方法测定，可能会得到不同的速率方程，所以使得反应速率方程有许多不同的形式，使动力学的处理变得比较复杂。

反应级数是用幂函数型的动力学方程的指数和来表示的。

由于动力学方程既有幂函数型，又有非幂函数型，所以对于幂函数型的动力学方程，反应级数可能有整数（包括正数、负数和零）、分数（包括正分数和负分数）或小数之分。

对于非幂函数型的动力学方程，就无法用简单的数字来表现其级数。

对于初学者，要求能掌握具有简单级数的反应，主要是一级反应、a = b的二级反应和零级反应的动力学处理方法及其特点。

胶体的动力学性质.ppt

胶体的动力学性质.ppt


a X

a M

a X
设浓度很稀： x zm1 x m2 x2
x
m22
zm1 2m2
16
7.5 Donnan (陶南) 平衡
MX膜外 MX膜内
MX MX
m2 -x x
1
zm1 m2
讨论：
① 由于大离子的存在, 平衡时膜内外的MX浓度不等, 将产生
单位体积中的粒子数
高度越高，质量越小的粒子越多 高度越低，质量越小的粒子越少
7.3.2 离心力场中的沉降 (1) 沉降速度
离心力：mx 2
浮力：
阻力： f dx dt
ω - 角速度 11
7.3 沉降
沉降力：
匀速沉降：
V - 粒子偏微比容
m - 粒子质量
kT dx D dt
♦ 定义： 沉降系数
**
比较*和**式得： X 2 2Dt X = 2DT
♦ 扩散和布朗运动的内在联系： 扩散是布朗运动的宏观表现 布朗运动是扩散的微观基础 6
7.2 扩散
7.2.4 Einstein 扩散方程 粒子移动距离： dx
做功： f dx dx dt
反抗阻力： f dx dt
应等于化学势的变化
d= kTd ln c= f dx dt dx = kT d ln c = kT dc *
f : 微观量, 与粒子大小和形状有关.
7.2.5 扩散的应用举例
测定球形质点的半径和粒子量
D KT f
f = 6r
测出 D 而得 r
粒子量： M = 4 r3 NA
3V
V - 粒子的偏微比容
◊ 所测质点的半径为流体力学半径

第七章化学动力学

第七章化学动力学主要内容1.化学动力学的任务和目的2.化学反应速率的定义3.化学反应的速率方程4.具有简单级数的反应5.几种典型的复杂反应6.温度对反应速率的影响7.链反应 重点1.重点掌握化学反应速率、反应速率常数及反应级数的概念2.重点掌握一级和二级反应的速率方程及其应用3.重点掌握复杂反应的特征，了解处理对行反应、平行反应和连串反应的动力学方法。

4.重点理解阿罗尼乌斯方程的意义并会应用。

明确活化能及指前因子的定义 难点1.通过实验建立速率方程的方法2.稳态近似法、平衡近似法及控制步骤的概念及其运用3.复杂反应的特征及其有关计算 教学方式1.采用CAI 课件与黑板讲授相结合的教学方式。

2.合理运用问题教学或项目教学的教学方法。

教学过程第7.1节化学动力学研究的内容和方法热力学讨论了化学反应的方向和限度，从而解决了化学反应的可能性问题，但实践经验告诉我们，在热力学上判断极有可能发生的化学反应，实际上却不一定发生。

例如合成氨的反应，223()3()2()N g H g NH g ，在298.15K 时，按热力学的结论，在标准状态下此反应是可以自发进行的，然而人们却无法在常温常压下合成氨。

但这并不说明热力学的讨论是错误泊，实际上豆科植物就能在常温常压下合成氨，只是目前还不能按工业化的方式实现，这说明化学反应还存在一个可行性的问题。

因此，要全面了解化学反应的问题，就必须了解化学变化的反应途径----反应机理，必须引入时间变量。

研究化学反应的速率和各种影响反应速率的因素，这就是化学动力学要讨论的主要内容。

一、化学热力学的研究对象和局限性：研究化学变化的方向、能达到的最大限度以及外界条件对平衡的影响。

化学热力学只能预测反应的可能性，但无法预料反应能否发生？反应的速率如何？反应的机理如何？例如：热力学只能判断这两个反应都能发生，但如何使它发生，热力学无法回答。

二、化学动力学的研究对象 化学动力学研究化学反应的速率和反应的机理以及温度、压力、催化剂、溶剂和光照等外界因素对反应速率的影响，把热力学的反应可能性变为现实性。

7章化学动力学基础

第7章 [基本要求]
化学动力学基础
1．掌握化学反应速率的基本概念及表 示方法。 2．掌握反应机理概念，掌握有效碰撞 理论，了解过渡状态理论，掌握活化 能、活化分子的概念及其意义。 3．掌握影响反应速率的因素和应用阿 伦尼乌斯公式进行有关计算。
热力学：过程的能量交换(rH)、过程 的方向(rG)、过程的限度(K) 动力学：反应速率（快慢）、反应机 理（怎样进行） 化学动力学：研究化学反应速率和反应 机理的学科。 7-1 化学反应速率
aA bB dD eE
实验测得速率方程式为：
r k[ A] [ B]
m
n
则m称为反应物A的分级数
Hale Waihona Puke n称为反应物B的分级数（m+n）为反应的级数
例1：基元反应 CO (g) + NO2 (g) = CO2 (g) + NO (g) r= k [CO ][NO2] 对CO：1级反应；对NO2：1级反应；
对lnk与1/T作图得直线.
由斜率可求出Ea
Ea 直线斜率= R
Ea =-（斜率）×R
直线的截距为lnA lnk-1/T 图
② 计算法
两组实验数据：T1时k1；T2时k2。 lnk1=
Ea RT1 RT2
+lnA
+lnA
lnk2= Ea
二式相减得：
k2 Ea T2 T1 ln k1 R T2T1
A：指前因子(单位与k相同)
对于一定条件下的给定反应，在一定温度范 围内，A、Ea为常数。 二、Ea的求算
实验测定出不同温度下对应的k值(不同温 度下单位浓度时的反应速率)。然后：
①、斜率法
Ea ln k ln A RT

第七章 化学动力学基础B


例1：反应N2O5→N2O4+1/2O2的Ea=1.03×105 J· mol-1，当温度由 283K升高到293K时，速度常数增大多少倍？
解：根据lnk2/k1=Ea/R(1/T1-1/T2)
k2/k1=4.48
例 2 ： 2NOCl(g) = 2NO(g) + Cl2(g) ， 实 验 测 得 300K 时 k1=2.8×10-5L· mol-1· s-1，400K时k2=7.0×10-1L· mol-1· s-1，求反应 的活化能。 解： 根据lnk1/k2=Ea/R(1/T2-1/T1)
间间隔内，过氧化氢的浓度每 减少一半，平均速率也减少一 半，反应速率与过氧化氢浓度 成正比，故有： –c(H2O2) / t = kc(H2O2) 该反应为一级反应。
初速法
例2：2NO + 2H2 = 2H2O + N2 实验标号 1 2 3 4 5 6
初始浓度 / mol· L-1 C(NO)
在基元反应中，实际参加反应的分子数目称为反应分子数。
按反应分子数可区分为单分子反应、双分子反应和三分子反应。
反应分子数等于反应级数。 如基元反应：CO(g) + NO2 (g) = CO2 (g) + NO (g) ，可以
直接写出速率方程为：r = kc(CO) c(NO2)，2级反应，双分子
反应，反应分子数为2。 练习：(1)SO2Cl2 = SO2 + Cl2； (2)2NO2 = 2NO + O2 ； (3)NO2 + CO = NO + CO2
︱ cC / t ︱ / c = ︱ cD / t ︱ / d
为了避免因方程式中系数不同，导致用不同物质的浓度变 化表示的反应速率不同，定义：r ≡ (1/B )cB / t。
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一、速度方程和速度常数
上面我们做c-t图可求得v我们再做v-c图则可得一 直线。
即v∝[N2O5]或v=k[N2O5]
此式称为N2O5的反应速率方程,k为比例系数。 即[N2O5]=1mol/Ｌ时,v=k。
所以k的物理意义为单位浓度时的反应速度。
k大则v大,k小则v小,k与浓度无关温度升高则k增 大
S2O82-+2I- ===2SO42-+I2 v=k[S2O82-][I-] m=1,n=1,S2O82-、I-分别为一级反应 m+n=2即整个反应为二级反应。
4HBr+O2===2H2O+2Br2 v=k[HBr][O2]
m=1,n=1,m+n=2
2020-12-1
谢谢你的观赏
9
浓度对化学反应速率的影响
实验顺序 初浓度（mol/L） 初 速 度 （ mol·L-1·s-1）
CO
Cl2
1 0.10
0.10
1.2×10-2
2 0.10
0.050
4.26×10-3
3
0.050
0.10
6.0×10-3
4 0.050
0.050
2.13×10-3
求该2020反-12-应1 的反应级数m+谢n谢和你的速观赏度常数k?
0.30
[Cl 2 ]2
0.050
lg v1
m
v3
lg [CO ]1
2020-12-1
谢谢你的观赏
6
浓度对化学反应速率的影响
例:340K时[N2O5]=0.160mol/L,v=0.056mol·L-1·min-1 计算该反应的速度常数及N2O5浓度为0.100mol/L
时的v=?
解:①由v=k[N2O5]
∴k=v/[N2O5]=0.056/0.160=0.35(min-1)
2020-12-1
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10
浓度对化学反应速率的影响
例：有一化学反应aA+bB=C在298K时，将AB溶液按 不同浓度混合。得到下列数据。
A的初始浓度 B的初始浓度 初始速度（mol/l·s）
1.0
1.0
1.2×10-2
2.0
1.0
2.3×10-2
4.0
1.0
4.9×10-2
1.0
1.0
1.2×10-2
1 2
即:m=1
v4=k×1m×1n=1.2×10-2 v5=k×1m×2n=4.8×10-2 ∴k×2n=4.8×10-2
2n=4.8×10-2/k=4=22
∴n=2 2020-12-1
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12
浓度对化学反应速率的影响
例：制备光气反应按下式进行
CO+Cl2===COCl2 实验测得下列数据：
式中ΔcB参与反应的物质B在Δt时间内发生的 浓度变化。取绝对值的原因是反应速率不管
大小，总是正值。
2020-12-1
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4
化学反应速率
只有在某一瞬间的反应速度才代表化学反应在某 一时刻的真正速度。我们通常说瞬时速率。
瞬时速率是浓度随时间的变化率。
2020-12-1
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5
7-2 浓度对化学反应速率的影响
②v=k[N2O5]=0.35×0.100=0.035(mol·L-1·min-1)
答:v=0.035mol·L-1·min-1
2020-12-1
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7
浓度对化学反应速率的影响
不到,现在还没有一种理论来推导反 应速度和速度常数。 对于反应
aA + bB === dD+eE 其速度方程一般情况下可表示为:v=k[A]m·[B]n m、n分别表示A和B的浓度的指数,分别称为反应物A 和B的反应级数。m+n该反应的总反应级数。
2020-12-1
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8
浓度对化学反应速率的影响
如：2H2O2===2H2O + O2 v=k[H2O2] m=1为一级反应
13
浓度对化学反应速率的影响
解：由速度方程v=k[CO]m·[Cl2]n 得：v1=k[CO]m·[Cl2]1n v2=k[CO]m·[Cl2]2n
v1 [Cl2 ]1n v2 [Cl2 ]n2
lg v1
n
lg
v2 [Cl 2 ]1
1.2 102
lg 4.26 103 0.45 1.5
lg 0.10
rΞΙΔnB/ΔtІ 式中的ΔnB 是时间间隔Δt（Ξt终态-t始态）内 的参与反应的物质B的物质的量的变化量 （ΔnBΞn终-n始）。
2020-12-1
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3
化学反应速率
对于在体积一定的密闭容器内进行的化学 反应，可以用单位时间内反应物浓度的减少 或者生成物浓度的增加来表示，一般式为：
rΞΙΔcB/ΔtІ
第7章 化学动力学基础
7-1 化学反应速率 7-2 浓度对化学反应速率的影响 7-3 温度对化学反应速率的影响及阿仑尼
乌斯公式
7-4 反应历程 7-5 碰撞理论和过渡态理论 7-6 催化剂对反应速率的影响
2020-12-1
谢谢你的观赏
1
7-1 化学反应速率
化学反应,有的进行得很快,例如爆炸反应、 强酸和强碱的中和反应等，几乎在顷刻之间 完成，有的则进行得很慢，例如岩石的风化、 钟乳石的生长、镭的衰变等，历时千百万年 才有显著的变化。
1.0
2.0
4.8×10-2
1.0
4.0
1.9×10-1
求其速率方程?
2020-12-1
谢谢你的观赏
11
浓度对化学反应速率的影响
解：由v=k[A]m·[B]n v1=k×1m×1n=k=1.2×10-2 v2=k×2m×1n=k×2m=2.3×10-2
v1 v2
1 2m
1.2 102 2.3102
2NO+2H2===N2+2H2O v=k[NO]2[H2] NO为二级反应,H2为一级反应,总反应为三级反应。 CH3CHO===CH4+CO v=k[CH3CHO]3/2 即为3/2级反应
反应级数不一定是整数,可以是分数,也可以为零。
级数为零的反应叫零级反应。即浓度变化，速度不变。
确定速度方程，必须以实验事实为依据。
有的反应，用热力学预见是可以发生的，
但却因为反应速度太慢而事实上并不发生，
如金刚石在常温常压下转化为石墨，在常温
下氢气和氧气反应生成水等，这是由于，化
学热力学只讨论反应的可能性、趋势与程度，
却不讨论反应的速度。 2020-12-1
谢谢你的观赏
2
化学反应速率
一、平均速率与瞬时速率
化学反应的平均速率是反应进程中某时间 间隔（Δt）内参与反应的物质的量的变化量， 可以用单位时间内反应物的减少的量或者生 成物增加的量来表示，可用一般式表示为：