第四章动力学定稿.ppt
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1、湖南城市学院化学与环环境工程系 4.1 化学反应速率表示式 第四章 化学动力学基础 4.5 催化剂和催化作用(自学) 4.4 反应速率理论和反应机理 4.3 温度对反应速率的影响 Arrhenius方程式 4.2 化学反应速率方程式 洞 秸 探 伍 锻 碘 秽 当 囊 寻 巫 快 纲 诫 颧 夷 黎 磐 勋 规 挡 癣 匠 礁 翌 淌 磁 咀 幸 姜 助 定 第 四 章 动 力 学 定 稿 第 四 章 动 力 学 定 稿 湖南城市学院化学与环环境工程系 4.1 化学反应速率表示式 反应速率:单位时间内浓度的改变量( 除以该物质的计量系数). 4.1.1 定容反应的反应速率 (B是相应物质的化学
2、反应计量数,V是体积) 如 挥 颠 狡 哗 白 团 拢 憨 针 厩 孩 岿 示 苇 尾 辩 孔 造 床 镁 叮 娟 焉 步 羊 奥 痛 霉 党 祝 券 第 四 章 动 力 学 定 稿 第 四 章 动 力 学 定 稿 湖南城市学院化学与环环境工程系 aA + bB yY + zZ 对于气相反应,还可用压强代替浓度的变化值来表示反应速 率: 对于一般的化学反应: 显然,用任意物质单位时间内浓度的改变量来表示反应速率 是相同的. 硷 琵 尊 此 足 激 悍 哨 捶 禾 祸 夺 辈 齿 术 匪 塔 逃 柜 涟 放 庸 贬 崭 扔 宠 伟 仪 蜀 朱 贤 烯 第 四 章 动 力 学 定 稿 第 四 章
3、动 力 学 定 稿 湖南城市学院化学与环环境工程系 平均速率与瞬时速率 平均速率: 某一有限时间间隔内浓度的变化量。 B tn B 1 D D = c u 瞬时速率: t趋于无限小时的平均速率的极限。 n 1 n 1 岂 焦 墨 痉 些 祸 宾 衫 桂 艾 猩 艘 到 遗 榆 俱 顷 瘫 结 萄 否 粥 愈 跨 港 迄 锣 滑 奉 吹 裹 奖 第 四 章 动 力 学 定 稿 第 四 章 动 力 学 定 稿 湖南城市学院化学与环环境工程系 t1= 0 s c1(N2O5) = 0.200 molL-1 t2=300 s c2(N2O5) = 0.180 molL-1 2N2O4 (CCl4) +
4、 O2(g)例:2N2O5(CCl4) 椭 挤 竿 霸 敌 怔 谩 刹 袁 泛 踩 忽 淖 把 菩 淮 年 志 森 沛 龋 轩 屠 杀 而 猾 惜 唇 记 蛙 挛 棕 第 四 章 动 力 学 定 稿 第 四 章 动 力 学 定 稿 湖南城市学院化学与环环境工程系 瞬时速率采用描点法求得,其几何意义是c-t曲 线上某点的斜率.例如270s时的瞬时速率: A点的斜率= 规 菱 怖 脐 撬 嗓 染 钒 疹 杰 副 郎 瘦 壮 亏 寒 背 听 御 搭 垦 爬 括 獭 棺 溯 盗 捆 健 鼻 搅 窟 第 四 章 动 力 学 定 稿 第 四 章 动 力 学 定 稿 湖南城市学院化学与环环境工程系 4.2
5、反应速率定律速率方程式 基元反应又叫简单反应,指反应物直接经过 一步反应就生成产物的反应。 复杂反应反应物经过两个或两个以上基元反应 才生成产物的反应。 如基元反应: SO2Cl2=SO2+ Cl2(分解) (基元反应一般是单分子或双分子反应) 沸 着 浅 湖 萄 衡 扫 柏 正 组 观 扳 线 术 凿 茫 打 恩 臣 昆 尖 遮 充 拦 浊 侣 局 林 眉 渗 琶 昌 第 四 章 动 力 学 定 稿 第 四 章 动 力 学 定 稿 湖南城市学院化学与环环境工程系 质量作用定律,也叫反应速率定律: 对于基元反应: a,b物质A和B的反应级数:若a=1,则A为一级反应,a=2 ,则A为二级反应;
6、 同理,若b=2,则B为二级反应; 总反应的反应级数为(a+b)。 k 反应速率常数:k 不随浓度而变,只受温度的影响,通常 温度升高, k 增大。 V=kAaBb 杂 协 驰 病 须 蛀 南 骄 胯 修 搓 捅 懂 猛 郊 扦 蚀 譬 等 汉 搜 坍 协 隧 寨 棘 沙 棘 休 柱 蒂 市 第 四 章 动 力 学 定 稿 第 四 章 动 力 学 定 稿 湖南城市学院化学与环环境工程系 复杂反应:由两个或两个以上的基元反应组合而成 。在复杂反应中,可用实验检测到中间产物的存在, 但中间产物被后面的一步或几步反应消耗掉,因而 在生成物中没有出现。如上面反应的中间产物NO3可 被光谱检测到。多分子
7、反应一般是复杂反应?! 总反应经下列两步完成: 复杂反应1: 藤 辨 坡 裸 滁 指 雌 逮 鼎 塔 似 尼 终 刷 亚 肖 妈 耸 柴 合 赤 剩 徐 监 龟 纶 育 谆 忱 息 怂 余 第 四 章 动 力 学 定 稿 第 四 章 动 力 学 定 稿 湖南城市学院化学与环环境工程系 根据光谱学研究反应机理(即反应具体过程)为: 总反应由三个基元反应组成,反应经三步才完成 22O NNO2 复杂反应2: 净 规 叁 倒 背 烽 渴 理 虚 菏 庐 蛀 壶 粹 累 晦 止 倦 晚 滞 眯 赏 生 评 隅 难 臻 车 脊 箩 邮 胰 第 四 章 动 力 学 定 稿 第 四 章 动 力 学 定 稿
8、湖南城市学院化学与环环境工程系 对于一般的化学反应(复杂反应) : n, mA和B反应级数:通常na,mb,但有时也相同, 因此,复杂反应的化学反应计量数即反应分子数与该物质的反 应级数不一定相同(而基元反应的反应级数等于反应分子数) V=kAnBm n,m须通过实验来确定。总反应级数为(n+m)。 倍 崎 冤 妮 气 囊 似 圈 蛊 游 含 试 霖 离 饰 涅 生 邱 递 锦 灶 鲜 馋 营 手 谁 伦 亡 洽 嚼 算 专 第 四 章 动 力 学 定 稿 第 四 章 动 力 学 定 稿 湖南城市学院化学与环环境工程系 V=kH2I2 瞎 辨 损 万 裴 嚷 缅 叁 溉 赁 州 索 吊 穿 镑
9、 褐 牺 果 住 铰 珊 庐 需 退 旧 垄 承 蜡 偏 庆 娃 役 第 四 章 动 力 学 定 稿 第 四 章 动 力 学 定 稿 湖南城市学院化学与环环境工程系 例1. 40, 气体A在一固定容器中发生分解反应 : 2A=B+2C,测得其速率V随时间变化的关系如下: 化学反应速率方程式的求法 解:气体A随分解反应时间延长,浓度应该逐渐降低,但由 表中数据可知:其分解反应速率基本不变,说明速率与A的 浓度无关. 因此, 求反应速率方程式,反应级数,速度常数, 反应级数为0,速度常数K为3.64510-4mol.L-1.s-1 V:mol.L-1.s-1 V:mol.L-1.s-1 V=kA0
10、=K3.64510-4mol.L-1.s-1 而 狭 剔 占 斜 寓 拖 爷 埂 膝 沾 段 夏 惧 卜 熊 晓 芋 包 肿 冶 秀 阐 曝 论 梧 曙 往 辖 评 怀 刚 第 四 章 动 力 学 定 稿 第 四 章 动 力 学 定 稿 湖南城市学院化学与环环境工程系 2)保持NO的浓度不变,H2增加一倍,总反应速率也增加略 一倍,因此反应对NO的级数为1。 解: 1)由表可知:保持H2的浓度不变,NO每增加一倍,总反应速率 就增加略四倍,因此反应对NO的级数为2。 例2. 反应: 求反应速率方程式,计算反应级数和速度常数. 所以,该反应的速率方程式: 反应对NO而言是二级反应,对H2而言是一
11、级反应,总反应级数为3。 3)将任意两组数据代入方程式可求得速度常数的平均值 k=888.89L.mol-1 琳 凿 需 再 猖 粕 降 靡 司 椽 忻 楼 高 画 件 傅 雁 靶 鞍 祸 失 餐 敖 锹 彭 擅 球 害 绸 寞 藐 姬 第 四 章 动 力 学 定 稿 第 四 章 动 力 学 定 稿 湖南城市学院化学与环环境工程系 研究意义:若清楚反应是如何进行的,则可以有效控制反应的快慢, 以获得期望产物。这对于工业生产、医药等领域具有重大意义 . 反应机理的研究 反应机理:化学反应过程经历的真实反应步骤。 研究方法:采用分子光谱等手段检测反应过程的中间产物; 拟订 反应历程; 根据控制步骤
12、推断速率方程; 与实验测定所得方程对比验证。 速率方程的推断方法(作好笔记): 根据反应历程中的控制步骤控制步骤写出速率方程式; 消去方程式中所有中间产物中间产物的浓度(注意可逆与非可逆 反应的速率表示方法不同); 控制步骤以后的反应对反应速率基本没影响. 给 季 辗 符 挠 重 藏 兢 拎 挪 资 捞 邮 晃 戮 胆 掖 阵 涯 逾 至 醛 稿 驳 葫 锰 餐 逆 酿 牢 浙 拇 第 四 章 动 力 学 定 稿 第 四 章 动 力 学 定 稿 湖南城市学院化学与环环境工程系 例3:一氧化氮被还原为氮气和水: 根据光谱学研究提出的反应机理是: 依据这一反应机理推断其速率方程式,并 确定相关物种
13、的反应级数。 (慢) k2 (快) k1 (快,平衡) 22O NNO2 k1 k-1 吏 婉 氏 甫 橡 篙 医 拱 咖 秆 羞 迸 顺 君 峙 喂 亚 死 撞 脐 褪 蚀 贵 拥 裙 大 摸 挎 伊 匪 档 雌 第 四 章 动 力 学 定 稿 第 四 章 动 力 学 定 稿 湖南城市学院化学与环环境工程系 解:按照速率控制步骤(最慢的一步) 是中间产物,根据第一步的快速平衡, 该反应对NO是二级反应,对H2是一级反应。 代入得 则 雏 惺 撒 侗 檬 厦 绊 奠 籍 库 或 巷 苞 螺 矮 梢 焦 醇 彩 氢 厨 骏 涪 庭 该 叠 亚 炊 伏 拎 烈 杜 第 四 章 动 力 学 定 稿
14、第 四 章 动 力 学 定 稿 湖南城市学院化学与环环境工程系 例4:反应2O3=3O2反应机理为: 依据反应机理推断其速率方程式. O3 O2+O (慢反应) K1 O3 +O 2O2 (快反应) K2 解: 根据控制步骤可得到反应的速率方程式为: V=k1O31 本章作业本章作业: 4.2 4.4 4.5 4.6 4.8: 4.2 4.4 4.5 4.6 4.8 沥 俏 棉 按 博 扳 吩 磁 掇 妥 路 煤 仟 莉 涝 赛 里 涕 陡 肘 栏 政 缅 帧 撞 施 栈 恫 趴 阅 寒 弦 第 四 章 动 力 学 定 稿 第 四 章 动 力 学 定 稿 湖南城市学院化学与环环境工程系 4.3
15、.1 Arrhenius方程式 4.3 温度对反应速率的影响 Arrhenius方程式 4.3.3 对Arrhenius方程的进一步分析 4.3.2 Arrhenius方程式的应用 狭 芹 庚 庞 按 伶 肌 宾 橱 认 抉 牲 聋 喇 虱 馏 牺 诉 帖 对 华 侥 烙 桐 沿 舱 缝 眺 腾 贩 婆 郁 第 四 章 动 力 学 定 稿 第 四 章 动 力 学 定 稿 湖南城市学院化学与环环境工程系 影响反应速率的因素有两个: k和c k与温度有关,T增大,一般k也增大, 但kT不是线性关系。 反应速率方程:V=kAnBm Arrhenius方程 现 纸 悸 帆 桅 腹 母 砌 缚 姬 搀
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