3 化学动力学(1,2)
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化学动力学方程
化学动力学方程是描述化学反应速率与反应物浓度之间关系的数学方程式。
常见的化学动力学方程有以下几种:
1. 零级反应方程:反应速率与反应物浓度无关,反应速率是一个常数,即:
r = k
其中,r表示反应速率,k表示反应速率常数。
2. 一级反应方程:反应速率与反应物浓度成正比,即:
r = k[A]
其中,[A]表示反应物A的浓度,k表示反应速率常数。
3. 二级反应方程:反应速率与反应物浓度的乘积成正比,即:
r = k[A]2
其中,[A]表示反应物A的浓度,k表示反应速率常数。
4. 三级反应方程:反应速率与反应物浓度的乘积成正比,即:
r = k[A]3
其中,[A]表示反应物A的浓度,k表示反应速率常数。
5. 链反应方程:在链反应中,反应速率与反应物浓度和产物浓度有关,通常包括连锁反应和自催化反应。
链反应的速率方程比较复杂,需要根据具体反应机理进行推导。
以上是常见的化学动力学方程,它们可以帮助我们了解反应的本质和特点,为化学反应的研究和应用提供基础。
第十一章化学动力学基础(二)通过本章学习理解碰撞、过渡态和单分子反应理论,了解一些特殊反应的动力学规律。
(一)基本要求和基本内容:基本要求1.了解化学反应动力学的碰撞、过渡态和单分子反应理论的基本内容,弄清几个能量的不同物理意义及相互关系。
2.了解溶液中反应的特点和溶剂对反应的影响。
3.了解快速反应所常用的测定方法及弛豫时间4.了解光化学反应和催化反应的特点。
重点和难点:过渡态理论中E c、E b、E0、ϑmrH#∆、ϑmrS#∆与Ea之间的关系:基本内容一、碰撞理论1.双分子的互碰频率2.硬球碰撞模型3.微观反应和宏观反应之间的关系4.反应阈能与实际活化能的关系5.概率因子二、过渡态理论1.势能面2.由过渡态理论计算反应速率3.E c、E b、E0、θmrH∆、θmrS∆与Ea和指前因子A之间的关系三、单分子反应理论四、在溶液中进行的反应1.溶剂对反应速率的影响2.原盐效应3.扩散控制反应五、快速反应的测试1.弛豫法2.闪光光解六、光化学反应1.光化学基本定律2.量子产率3.分子的能态4.光化反应动力学5.光化平衡和温度对光化学反应的影响6.感光反应、化学发光七、催化反应动力学1.催化剂与催化作用2.均相酸碱催化3.络合催化(配位催化)4.酶催化反应(二) 基本理论及公式1. 碰撞理论 ⑴ 要点① 反应物分子必须经过碰撞过程才有可能变成产物 ② 只有能量较大的活化分子的碰撞才能发生化学反映⑵ 计算公式① 不同种物质分子间的碰撞次数 [][]B A RTLdB dA Z ABπμπ222⎪⎭⎫ ⎝⎛+=② 同种物质分子间的碰撞次数 []2222A RTLd Z AA AA πμπ=③ 有效碰撞分数)e x p (RTE q C -= E C 为临界能,是基元反应所必需的能量。
④ 不同种分子间碰撞反应的速率常数⎪⎭⎫⎝⎛-=RT E M RTLd k C AB exp 82ππ ⑤ 同种分子间碰撞反应的速率常数⎪⎭⎫⎝⎛-=RT E M RTLd k C AA exp 22ππ ⑶ 解决的问题① 揭示了反应究竟是如何进行的一个简明﹑清晰的物理现象 ② 解释了简单反应速率公式及阿累尼乌斯公式成立的依据③ 解决了反应速率常数的求算问题 ④ 说明了Ea 与T 间的关系RT E E C a 21+=2. 过渡状态理论 ⑴ 要点反应物先形成不稳定的活化络合物,活化络合物与反应物之间迅速达成化学平衡,另一方面活化络合物转化为产物[]C B A C B A C B A +-→⋅⋅⋅⋅⋅⋅⇔-+≠⑵ 计算公式① 用统计热力学方法计算速率常数⎪⎭⎫ ⎝⎛-⋅⋅=∏≠RT E f f hT k k BBB 0'exp② 用热力学方法计算速率常数 (ⅰ) ()()⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆-⋅⋅=≠-ΘRT G Ch T k k l nB exp 1 或,≠⋅=C B K h Tk k 或,()⎪⎪⎭⎫⎝⎛∆-⋅⎪⎪⎭⎫⎝⎛∆-⋅⋅=Θ≠-ΘRT H R S ChT k k m r mr nB exp exp 1 (ⅱ) ⎪⎪⎭⎫⎝⎛∆-⋅⎪⎭⎫⎝⎛⋅=≠-RTG RT P h T k k PnB exp 1 或 ⎪⎪⎭⎫⎝⎛∆-⋅⎪⎪⎭⎫⎝⎛∆-⋅⎪⎭⎫⎝⎛⋅=Θ≠-RT H RS RT P h T k k P r Pr nB exp exp 1 ③ 几个能量及其关系 (ⅰ) RT E EC a 21+=Ea 活化能,Ec 分子发生有效反应所必须超过的临界能 (ⅱ)mRT E E a +=0E 0 活化络合物的零点能与反应物零点能之差式中m 包括了普适常数项中及配分函数项中所有与T 有关的因子,对一定的反应体系,m 有定值。
化学动力学试题及答案一、选择题(每题2分,共20分)1. 化学动力学研究的对象是:A. 化学反应的平衡状态B. 化学反应的速率C. 反应物的物理性质D. 反应物的化学性质答案:B2. 反应速率常数k的单位是:A. mol/(L·s)B. mol/(L·min)C. mol/(L·h)D. mol/(L·d)答案:A3. 下列哪项不是影响化学反应速率的因素?A. 反应物浓度B. 温度C. 催化剂D. 反应物的化学式答案:D4. 零级反应的速率与反应物浓度的关系是:A. 正比B. 反比C. 无关D. 指数关系答案:C5. 一级反应的速率方程式是:A. v = k[A]B. v = k[A]^2C. v = k[A]^0D. v = k[A]^1/2答案:A6. 温度升高,反应速率常数k的变化趋势是:A. 减小B. 增大C. 不变D. 先增大后减小答案:B7. 催化剂对化学反应速率的影响是:A. 降低反应速率B. 提高反应速率C. 改变反应的平衡位置D. 改变反应的热力学性质答案:B8. 反应速率的单位是:A. mol/(L·s)B. mol/(L·min)C. mol/(L·h)D. mol/(L·d)答案:A9. 反应速率的测定方法不包括:A. 光谱法B. 电化学法C. 重量法D. 温度计法答案:D10. 反应速率的快慢与下列哪项无关?A. 反应物的浓度B. 反应物的表面面积C. 反应物的化学性质D. 反应物的物理状态答案:C二、填空题(每空1分,共20分)1. 反应速率是指单位时间内反应物或生成物的___________。
答案:浓度变化量2. 反应速率常数k与反应物的浓度无关,只与反应的___________有关。
答案:本质特性3. 零级反应的速率方程式为v = k,其中v表示___________。
答案:反应速率4. 一级反应的半衰期与反应物的初始浓度___________。