十一章节化学动力学ppt课件.ppt

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1、第十一章：化学动力学(chemicalkinetics)∵∴1化学动力学(chemicalkinetics)：是研究化学反应速率（rateofreaction）和反应机理(mechanismofreaction)的化学分支学科。研究内容：化学反应进行的条件对反应速率的影响；研究反应机理，探索物质结构与反应能力之间的关联。研究方法：2第一节化学反应的速率对于一般的化学反应：可以表达为：反应速率r：反应进度ζ随时间的变化率。这样定义的反应速率r与所选取的物质无关，但与化学反应计量式的写法有关。定义3即用单位体积内反应进度随时间的变化率来定义反应速率。恒容对于反应恒容条件：反应速率可用某

2、组分的浓度随时间的变化率表示。∵dcB=dnB/V；∴定义4反应速率一般皆取正值，故以反应物的消耗速率表示的反应速率，或是以产物生成速率表示的反应速率。即：于是有第二节化学反应的速率方程一、基元反应（elementaryreaction，简称元反应）定义：如果一个化学反应的反应物分子在碰撞中相互作用直接转化为生成物分子，这种反应即称为基元反应。5如H2与I2生成HI的气相反应，经研究证实是分三步进行的：(1)I2+M2I·+M(2)2I·+MI2+M(3)2I·+H22HI反应（1）~（3）都是一步直接转化为生成物分子的反应，为基元反应。反应（4）并不是一步完成的反应，它是

3、由三个基元反应所构成的非基元反应，也称为总包反应(overallreaction)。三步反应的总结果为：（4）因此：一般的化学反应方程式只是一个计量方程式，只代表反应总结果，不能反映进行的实际途径。6二、基元反应速率方程——质量作用定律化学反应速率方程(rateequationofchemicalreaction):表示反应速率与参加反应的各种物质浓度及影响反应的各种因素之间的关系，也称为化学反应的动力学方程。基元反应的速率方程最为简单。反应的机理：揭示一个化学反应从反应物到生成物的反应过程中经历的实际反应步骤。化学反应方程式是否为基元反应必须通过实验才能确定。7一定温度下，化学反

4、应速率与各反应物的浓度乘积成正比，浓度的方次是化学计量式中的系数。对于基元反应：反应速率V∝caAcbB或V=KcaAcbBK：反应速率常数(rateconstantofreaction)或反应比速。K物理意义：各反应物质皆为单位浓度时的反应速率。影响K值因素：反应类型、温度、溶剂、催化剂等。进一步的研究证明：质量作用定律只适用于基元反应。质量作用定律（lawofmassaction）(Guldberg）和（Wagge）):8速率常数k反映了除浓度以外的其它因素对反应速率的影响。对不同的反应，k值不同；即使同一反应，当温度、溶剂、催化剂等改变时，k值也将发生变化。反应速率方程把影响

5、反应速率的因素分为两部分：常见基元反应速率方程：(1)9(2)或(3)非基元反应：须将非基元反应分解成若干个基元反应后再逐个地分别应用质量作用定律。10三、速率方程的一般形式对于大多数非基元反应，也可把速率方程表达为如下幂乘积的一般形式：注意：（1）在非基元反应速率方程中，各反应物质浓度的方次α、β…与反应方程式中的计量系数没有直接的联系，其值只能由实验确定。（2）不能从速率方程的形式判断反应是否基元反应，如反应：11其速率方程为从形式上看，它符合质量作用定律，但该反应不是基元反应。（3）对恒容条件下的理想气体间的反应，常用压力代替浓度表示速率方程：由c=n/V=p/(RT)，-(

6、dpA/dt)=kpApB……以浓度和压力表示的速率常数kC与kP之间的关系为：kP=kC(RT)1-nn为浓度项上的指数之和n=++……。当n=1时，当反应级级数n=1时，kP和数值kC相等，其它级数时，kP和数值kC不等。同时，不论用cA或用pA的变化率表示反应的速率，反应的级数不变。12四、反应级数与反应分子数反应的级数n：指速率方程中浓度项上的指数之和n=++……。各浓度项上的指数、……称为该反应物A、B的反应级数。反应分子数（molecularityofreaction）：基元反应中，同时参加碰撞的反应物的质点（分子、原子、自由基、离子）的数目称之。基元反

7、应:反应级数与反应分子数相等，一般为正整数1、2或3。非基元反应：只有能写成幂乘积形式的反应，才有反应级数的概念。其值来自实验，可以是正整数、零、分数甚至是负数。13该反应对CO为1级，对Cl2则为1/2级，总反应级数则为3/2级。又如：在200℃～300℃范围内，反应H2+Br2=2HBr无反应级数的概念且反应产物对反应速率也有影响。如，25℃恒容条件下测得下述反应：结论：计量方程的形式不能作为确定反应机理或速率方程的依据。14五、反应速率的测定测定浓度的方法有物理