《工科化学》课件工科化学11章3-4.ppt
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1、2023-10-111第三节速率方程的积分形式第三节速率方程的积分形式一、一级反应一、一级反应(first order reaction):A产物定义定义反应速率与反应物浓度一次方成正比的反应示例示例放射性元素蜕变、分子重排,N2O5分解,蔗糖水解积分形式积分形式将上式移项后积分 得 (1)或 或 cA,0、cA分别为反应物A的初始浓度和时刻t时的浓度AAcdtdckt0ccAAdtcdcAA,0ktcclnAA,0ktA,0Aecck tcclncclnA,0Ak2023-10-112关于转化率定义:反应物A经时间t后的转化率xA为或 将上式代入(1)式得 关于半衰期t1/2 定义:转化率达
2、到1/2时所需时间称半衰期(half-life),以t1/2表示对一级反应,一级反应的特征一级反应的特征除定义外(1)量纲为时间-1(不含浓度项)(2)将对t/t作图得一直线,斜率:-k/k(3)反应的t1/2与反应物初始浓度无关A,0AA,0AcccxAAA0 x11ccA11ln1xtkkk0.693ln2t21 cclnA2023-10-113例例11.1某一级反应在35min内反应物A消耗了30%。试计算反应速率常数及该反应在5h后反应了多少?解:=1.710-4 s-1 当 t=53600 s,A反应了的摩尔分数为xA kt=ln =1.710-4 s-153600s=3.057 x
3、A=0.95 )3.01(cclns60351cclnt1k0,A0,AA0,AccxAAA,()001AAA0 x11cc2023-10-114例例11.2反应在含有90丙酮和10水的溶剂中进行。反应很慢,反应进程可滴定取出样品中HBr的浓度加以确定,表11.1为25时的实验数据,图11.2和图11.3分别为(CH3)3CBr浓度对时间及(CH3)3CBr浓度对数对时间作图。求反应的速率常数k,及半衰期t1/2解:HBrCOH)(CH OHCBr)(CH332332023-10-115由图11.2可以看出,t1/2为一常数,由图11.3可以看出反应对(CH3)3CBr为一级反应 或时间/(h
4、)浓度/(moldm-3)lg(c/moldm-3)03.154.106.208.2010.013.518.326.030.837.343.80.10930.08960.08590.07760.07010.06390.05290.03530.02700.02070.01420.0101-0.9835-1.0477-1.0660-1.1101-1.1543-1.1945-1.2765-1.4522-1.5686-1.6840-1.8477-1.99571515s101.44s100.6252.3032.303mks100.48s101.440.6930.693t51521k13.4h2023-1
5、0-116二、二级反应二、二级反应(second order reaction)定义定义反应速率与反应物浓度二次方成正比的反应速率方程(1)或 (2)示例示例许多:碘化氢热分解,乙烯、丙烯二聚,乙酸乙酯皂化积分形式积分形式有两种情形情形(1)只有一种反应物,通式:aA C+,积分 (3)或 (4)2AAkcdtdcBAAckcdtdcA.0Acc2AAc1c11cdctAA,0kkktAA0.c1c12023-10-117二级反应的特征二级反应的特征除定义外,对只有一种反应物的二级反应k的量纲(浓度)-1(时间)-1以c/cA对t/t作图,得一直线,斜率为k/k代入积分式,可得 (5)当时,得
6、 (6)半衰期与反应物初始浓度反比AAA,0 x1xc1tk21xAA,01/2c1tkA,0AA,0Acccx2023-10-118情形(2)有二种反应物,通式 cA,0cB,0,设 则每一瞬间二者浓度之比保持不变 简化成式(1)cCbBaAbaB,0A,0ccbaBAcc2AAAAckcabkcdtdcBAAckcdtdc2023-10-119cA,0cB,0设a=b,经时间t,A、B消耗相同,设为y,则 即:或 由t=0到t=t积分,得 (7)若以c 对t/t作图,得一过原点的直线,斜率为k/k注意由于,A、B半衰期不同)(c(cdtddt)d(c-dtdcB,0A,0A,0Ayykyy
7、dtccdB,0A,0kyyydtcdcdcc1A,0B,0B,0A,0kyyyytcccclncc1B,0A,0A,0B,0B,0A0kyyyyB,0A,0A,0B,0B,0A0cccclncc1B,00,Acc2023-10-1110例例11.3乙醛的气相热分解反应为CH3CHOCH4+CO,在518及等容条件下,测得如下数据已知初始压力为纯乙醛的压力,该反应为二级,求反应速率常数。解:CH3CHO CH4 +CO t=0 pA,0 0 0 t=t pA x x故p=pA+2x=pA+2(pA,0-pA)注,pA,X下标中的x皆不要显然,pA=2pA,0-p pA,0=53.3 kPa时,
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- 工科化学 工科 化学 课件 11
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