物理化学化学反应动力学学习教案.pptx

上传人:莉*** 文档编号:74766947 上传时间:2023-02-28 格式:PPTX 页数:82 大小:1.69MB
返回 下载 相关 举报
物理化学化学反应动力学学习教案.pptx_第1页
第1页 / 共82页
物理化学化学反应动力学学习教案.pptx_第2页
第2页 / 共82页
点击查看更多>>
资源描述

《物理化学化学反应动力学学习教案.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《物理化学化学反应动力学学习教案.pptx(82页珍藏版)》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。

1、会计学1物理化学物理化学(w l hu xu)化学反应动力学化学反应动力学第一页,共82页。化学热力学的研究化学热力学的研究(ynji)对象与局限性对象与局限性第1页/共82页第二页,共82页。第2页/共82页第三页,共82页。化学化学(huxu)动力学的研究对象动力学的研究对象第3页/共82页第四页,共82页。本本 章章 内内 容容4.1 化学反应化学反应(fnyng)的速率和机理的速率和机理4.2 基元反应基元反应(fnyng)的速率方程的速率方程4.3 复杂反应复杂反应(fnyng)的速率方程的速率方程4.4 温度对反应温度对反应(fnyng)速率的影响速率的影响4.5 化学反应化学反应

2、(fnyng)速率理论速率理论第4页/共82页第五页,共82页。4.1 化学反应的速率化学反应的速率(sl)和机理和机理1.化学反应化学反应(huxu fnyng)速率的定义及其表示方法速率的定义及其表示方法化学反应速率是指单位时间化学反应速率是指单位时间(shjin)(shjin)内内,反应物浓度的减少量反应物浓度的减少量,或生成或生成物浓度的增加量物浓度的增加量.第5页/共82页第六页,共82页。第6页/共82页第七页,共82页。反应反应(fnyng)速速率率单位单位(dnwi):浓度浓度(nngd)时间时间-1mol m-3 s-1对于气体对于气体,可用分压代替浓度可用分压代替浓度单位单

3、位:压力压力 时间时间-1第7页/共82页第八页,共82页。2.反应速率反应速率(sl)的测定的测定测定测定(cdng)c t绘制绘制(huzh)c t 图图得到斜率得到斜率第8页/共82页第九页,共82页。测定浓度测定浓度(nngd)的方法的方法:p 化学法化学法:t 时取样时取样(qyng),化学分析化学分析优点优点(yudin):能直接得到浓度的绝对值能直接得到浓度的绝对值.缺点缺点:操作复操操作复操,分析速度慢分析速度慢.p物理法物理法:测定与测定与c有线性关系的物理量有线性关系的物理量,如旋光度、折光如旋光度、折光 率、率、压力、体积、电动势、电导及各种光谱、质谱等信号压力、体积、电

4、动势、电导及各种光谱、质谱等信号优点优点:连续、快速、方便连续、快速、方便.缺点缺点:干扰因素多、易扩散误差干扰因素多、易扩散误差.需要标准曲线需要标准曲线第9页/共82页第十页,共82页。3.化学反应化学反应(huxu fnyng)的机理的机理化学反应的机理,就是在化学反应过程中从反应物变为产物所经化学反应的机理,就是在化学反应过程中从反应物变为产物所经历历(jngl)的具体途径,称为反应机理,或称反应历程。的具体途径,称为反应机理,或称反应历程。反应反应(fnyng)历程历程反应机理概念反应机理概念第10页/共82页第十一页,共82页。如果一个如果一个(y)化学反应,是反应物的微粒(原子,

5、分子,离子,自化学反应,是反应物的微粒(原子,分子,离子,自由基由基)直接作用,一步直接实现化学反应,称为元反应,也称基元)直接作用,一步直接实现化学反应,称为元反应,也称基元反应。反应。基元反应基元反应(fnyng)第11页/共82页第十二页,共82页。反应反应(fnyng)机机理的分类理的分类q 简单简单(jindn)(jindn)反应:一个元反应反应:一个元反应q 复合复合(fh)(fh)反应:反应:两个或两个以上元反应两个或两个以上元反应第12页/共82页第十三页,共82页。反应反应(fnyng)分分子数子数基元反应中,参加反应的反应物微粒的个数,称为基元反应中,参加反应的反应物微粒的

6、个数,称为(chn wi)该该基元反应的反应分子数。基元反应的反应分子数。q 单分子单分子(fnz)(fnz)反应反应q 双分子反应双分子反应q 三分子反应三分子反应只有经过动力学的机理研究后才能确定基元反应只有经过动力学的机理研究后才能确定基元反应第13页/共82页第十四页,共82页。速率方程速率方程第14页/共82页第十五页,共82页。质量作用质量作用(zuyng)定律定律对于基元反应,反应速率与反应物浓度的幂乘积成正比。对于基元反应,反应速率与反应物浓度的幂乘积成正比。幂指数就是基元反应方程中各反应物的系数。这就是质量幂指数就是基元反应方程中各反应物的系数。这就是质量作用作用(zuyng

7、)定律,它只适用于基元反应。定律,它只适用于基元反应。基元反应基元反应(fnyng)化学反应速率方程式化学反应速率方程式第15页/共82页第十六页,共82页。反应速反应速率率(sl)常数常数q 不同不同(b tn)的反应有不同的反应有不同(b tn)的反应速率常数。的反应速率常数。q 反应反应(fnyng)速率常数与反应速率常数与反应(fnyng)温度,温度,反应反应(fnyng)介质(溶剂),催化剂等有关。介质(溶剂),催化剂等有关。q 反应速率常数与反应物浓度无关。反应速率常数与反应物浓度无关。q 反应速率常数的量纲与反应分子数有关。反应速率常数的量纲与反应分子数有关。第16页/共82页第

8、十七页,共82页。反应反应(fnyng)级数级数第17页/共82页第十八页,共82页。第18页/共82页第十九页,共82页。第19页/共82页第二十页,共82页。第20页/共82页第二十一页,共82页。第21页/共82页第二十二页,共82页。第22页/共82页第二十三页,共82页。第23页/共82页第二十四页,共82页。4.2 基元反应基元反应(fnyng)的速率方的速率方程程1.一级反应一级反应(fnyng)第24页/共82页第二十五页,共82页。一级反应一级反应(fnyng)的微分速率方程的微分速率方程第25页/共82页第二十六页,共82页。一级反应一级反应(fnyng)的积分速率方程的积

9、分速率方程第26页/共82页第二十七页,共82页。一级反应一级反应(fnyng)的特点的特点 k1的量纲的量纲(lin n)时间时间-1 作图为一直线作图为一直线(zhxin),斜率,斜率为为斜率斜率第27页/共82页第二十八页,共82页。半衰期:是指反应物的起始半衰期:是指反应物的起始(q sh)浓度消耗了一半所需的时间。浓度消耗了一半所需的时间。一级反应的半衰期与反应物的起始一级反应的半衰期与反应物的起始(q sh)浓度无关。浓度无关。一级反应一级反应(fnyng)的半衰期可以用来衡量反应的半衰期可以用来衡量反应(fnyng)速率。速率。越大,越大,k1越小,反应速率慢。越小,反应速率慢。

10、第28页/共82页第二十九页,共82页。2.二级反应二级反应(fnyng)第29页/共82页第三十页,共82页。二级反应二级反应(fnyng)的微分速率方程的微分速率方程第30页/共82页第三十一页,共82页。二级反应二级反应(fnyng)的积分速率方程的积分速率方程第31页/共82页第三十二页,共82页。第32页/共82页第三十三页,共82页。第33页/共82页第三十四页,共82页。v k2的量纲为的量纲为 浓度浓度(nngd)-1.时间时间-1v 作图为一直线作图为一直线(zhxin),斜率为,斜率为v 二级反应的半衰期与反应物的起始二级反应的半衰期与反应物的起始(q sh)浓度成反比。浓

11、度成反比。二级反应的特点二级反应的特点第34页/共82页第三十五页,共82页。3.零级零级(ln j)反应反应第35页/共82页第三十六页,共82页。零级零级(ln j)反应的微分速率方程反应的微分速率方程第36页/共82页第三十七页,共82页。零级零级(ln j)反应的积分速率方程反应的积分速率方程第37页/共82页第三十八页,共82页。零级零级(ln j)反应的特点反应的特点v k0的量纲的量纲(lin n)为为 浓度浓度.时间时间-1v 作图为一直线作图为一直线(zhxin),斜率为,斜率为v 零级反应的半衰期与反应物的起始浓度成正比。零级反应的半衰期与反应物的起始浓度成正比。第38页/

12、共82页第三十九页,共82页。4.简单简单(jindn)级数反应的规律级数反应的规律第39页/共82页第四十页,共82页。第40页/共82页第四十一页,共82页。5.反应级数反应级数(j sh)的确定的确定确定反应级数的方法与过程大致为:先根据具体反应,预估可能确定反应级数的方法与过程大致为:先根据具体反应,预估可能的反应级数,然后设计实验的反应级数,然后设计实验(shyn)步骤,测出的步骤,测出的 c t 有关的有关的数据,用各种不同的处理方法对数据进行处理并得到最终结果。数据,用各种不同的处理方法对数据进行处理并得到最终结果。主要处理的数据为反应速率常数主要处理的数据为反应速率常数(chn

13、gsh)k 和反应级数和反应级数 n第41页/共82页第四十二页,共82页。确定确定(qudng)反应级数的方反应级数的方法法v 微分微分(wi fn)法法v 积分法积分法v 半衰期法半衰期法v 孤立孤立(gl)变变量法量法第42页/共82页第四十三页,共82页。v 微分微分(wi fn)法法以以 作图作图斜率斜率(xil)为为n 截距为截距为级数可为整数级数可为整数(zhngsh),分数分数第43页/共82页第四十四页,共82页。v 积分法积分法a.尝试法尝试法对于正整数级的反应可用此法判断。实验测定一系列的对于正整数级的反应可用此法判断。实验测定一系列的 c t 数据,分别代入各级数的动力

14、学方程数据,分别代入各级数的动力学方程(fngchng),每组数据可得到一个,每组数据可得到一个 k 值。若代入某个方程值。若代入某个方程(fngchng)后,用多组后,用多组c t 数据计算出的数据计算出的k 值为常数值为常数时,该公式所代表的级数就是所求的反应级数。时,该公式所代表的级数就是所求的反应级数。第44页/共82页第四十五页,共82页。b.作图法作图法用各级用各级(j)反应所特有的线性关系作图确定级数。反应所特有的线性关系作图确定级数。要求要求(yoqi):数据点要多。:数据点要多。获得良好的直线关系后,可由获得良好的直线关系后,可由斜率得到反应速率斜率得到反应速率(sl)常数常

15、数 k值。值。第45页/共82页第四十六页,共82页。用不同用不同(b tn)的初始浓度的初始浓度 c0 测出测出 如与初始浓度如与初始浓度 c0 无关,则不是一级反应。无关,则不是一级反应。v 半衰期法半衰期法第46页/共82页第四十七页,共82页。斜率斜率(xil)为为1-n 截距为截距为第47页/共82页第四十八页,共82页。可用改变可用改变(gibin)反应物数量比的方法确定级反应物数量比的方法确定级数数a b在几次实验中保持在几次实验中保持 cA0不变,使用不同的不变,使用不同的 cB0,测出初始反应测出初始反应(fnyng)速率速率v 孤立孤立(gl)变量法变量法第48页/共82页

16、第四十九页,共82页。4.3 复杂复杂(fz)反应的速率方程反应的速率方程几种典型的复杂几种典型的复杂(fz)反应反应q 对峙反应对峙反应q 平行平行(pngxng)(pngxng)反应反应q 连续反应连续反应第49页/共82页第五十页,共82页。1.对峙反应对峙反应第50页/共82页第五十一页,共82页。反应反应(fnyng)的净速率的净速率第51页/共82页第五十二页,共82页。第52页/共82页第五十三页,共82页。平衡平衡(pnghng)时时第53页/共82页第五十四页,共82页。对峙反应的特点对峙反应的特点(tdin)第54页/共82页第五十五页,共82页。第55页/共82页第五十六

17、页,共82页。求解求解(qi ji)速率常数速率常数以以和和作图,得到斜率作图,得到斜率结合结合解得解得见见P131例例4-3-1第56页/共82页第五十七页,共82页。第57页/共82页第五十八页,共82页。2.平行平行(pngxng)反应反应第58页/共82页第五十九页,共82页。第59页/共82页第六十页,共82页。第60页/共82页第六十一页,共82页。第61页/共82页第六十二页,共82页。平行反应平行反应(fnyng)的动力学特点的动力学特点第62页/共82页第六十三页,共82页。第63页/共82页第六十四页,共82页。3.连续连续(linx)反应反应第64页/共82页第六十五页,

18、共82页。第65页/共82页第六十六页,共82页。第66页/共82页第六十七页,共82页。随着随着(su zhe)反应时间反应时间的延长的延长p 反应物反应物A的浓度的浓度(nngd)越来越小。越来越小。p 产物产物(chnw)D的浓度越来越大。的浓度越来越大。p 中间物中间物B的浓度先增加后减小。的浓度先增加后减小。第67页/共82页第六十八页,共82页。中间中间(zhngjin)物物B的浓度的变化的浓度的变化改变温度,改变速率常数改变温度,改变速率常数(chngsh),可改变产物的,可改变产物的比例比例第68页/共82页第六十九页,共82页。速率控制速率控制(kngzh)步骤步骤第69页/

19、共82页第七十页,共82页。控制控制(kngzh)步骤步骤控制控制(kngzh)步骤步骤第70页/共82页第七十一页,共82页。4.4 温度对反应温度对反应(fnyng)速率的影速率的影响响1.阿累尼乌斯公式阿累尼乌斯公式(gngsh)阿累尼乌斯公式阿累尼乌斯公式(gngsh)Arrhenius S.A.第71页/共82页第七十二页,共82页。说明说明(shumng):一定温度一定温度(wnd)范围内把范围内把 Ea、A视为常数。视为常数。k为速率为速率(sl)常数、常数、T为热力学温度、为热力学温度、Ea为活化能、为活化能、A为指前因子;为指前因子;k与与T成指数关系;温度微小变化,成指数关

20、系;温度微小变化,k将较大变化;将较大变化;第72页/共82页第七十三页,共82页。阿累尼乌斯公式阿累尼乌斯公式(gngsh)的应用的应用同一反应同一反应(fnyng):已知活化能:已知活化能 Ea,温度,温度T1时的速率时的速率常数常数 k1;温度温度T2 时速率常数时速率常数k2,则有:,则有:两式相减,可得:两式相减,可得:第73页/共82页第七十四页,共82页。比较比较(bjio)克拉克拉(kl)(kl)贝龙贝龙-克劳修斯克劳修斯方程方程范特霍夫等压方程范特霍夫等压方程(fngchng)(fngchng)相平衡相平衡化学平衡化学平衡反应速率反应速率阿累尼乌斯公式阿累尼乌斯公式第74页/

21、共82页第七十五页,共82页。说明:升高同样的温度,活化能说明:升高同样的温度,活化能Ea大的反应速率大的反应速率(sl)变化变化较大较大例例已知乙烷裂解反应的活化能已知乙烷裂解反应的活化能 Ea=302.17 kJ.mol-1,丁烷,丁烷裂解反应的活化能裂解反应的活化能 Ea=233.68 kJ.mol-1,当温度由,当温度由700增加到增加到800 时,两反应的速率常数分别时,两反应的速率常数分别(fnbi)增加多少?增加多少?解:解:乙烷乙烷(y wn):丁烷:丁烷:第75页/共82页第七十六页,共82页。活化能活化能 Ea的测定方法的测定方法1.21.41.61.82.0b第76页/共

22、82页第七十七页,共82页。4.5 化学反应化学反应(huxu fnyng)速速率理论率理论11.5.1 11.5.1 反应速率反应速率(sl)(sl)理论理论简介简介1.有效碰撞理论(有效碰撞理论(Lewis,1918):任何反应的实现,反应物):任何反应的实现,反应物 分子间必须相互碰撞,只有那些分子间必须相互碰撞,只有那些(nxi)具有足够高的能量的反应具有足够高的能量的反应 物分子的碰撞才有可能发生反应物分子的碰撞才有可能发生反应有效碰撞。有效碰撞。2.过渡状态理论(过渡状态理论(Eyring H,1930):):过渡状态不稳定过渡状态不稳定反应物反应物生成物生成物第77页/共82页第

23、七十八页,共82页。第78页/共82页第七十九页,共82页。过渡状态过渡状态(zhungti)理理论论势势 能能NO2+COAOCONONO+CO2CBE 1HE 2反应反应(fnyng)过程过程反应物平均反应物平均(pngjn)势能势能生成物平均势能生成物平均势能活化配合物平均势活化配合物平均势能能正反应活化能正反应活化能 Ea,正正逆反应活化能逆反应活化能 Ea,逆逆反应热反应热HEa,正正Ea,逆逆第79页/共82页第八十页,共82页。反应反应(fnyng)速率理论速率理论 与与 反反应应(fnyng)速率速率q反应反应(fnyng)速率与活化能:在一定的温度速率与活化能:在一定的温度

24、T 下,不同的反应下,不同的反应(fnyng)的速率不一样,活化能的速率不一样,活化能Ea大的反应大的反应(fnyng),活化分子的,活化分子的百分数小,有效碰撞次数少,反应百分数小,有效碰撞次数少,反应(fnyng)速率慢;反之速率慢;反之q反应速率与浓度反应速率与浓度:在一定温度在一定温度 T 下,同一反应,活化能下,同一反应,活化能Ea 一定,一定,活化分子百分数一定,增大浓度,即增加单位体积活化分子百分数一定,增大浓度,即增加单位体积(tj)内分子内分子总数,从而增大单位体积总数,从而增大单位体积(tj)内活化分子总数,反应速率增加。内活化分子总数,反应速率增加。q反应速率与温度:分子总数不变,活化能一定,活化分子百分数增加,反应速率与温度:分子总数不变,活化能一定,活化分子百分数增加,活化分子总数增加,反应速率增加。活化分子总数增加,反应速率增加。活化分子总数分子总数活化分子总数分子总数 活化分子百分数活化分子百分数第80页/共82页第八十一页,共82页。第81页/共82页第八十二页,共82页。

展开阅读全文
相关资源
相关搜索

当前位置:首页 > 管理文献 > 管理工具

本站为文档C TO C交易模式,本站只提供存储空间、用户上传的文档直接被用户下载,本站只是中间服务平台,本站所有文档下载所得的收益归上传人(含作者)所有。本站仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容本身不做任何修改或编辑。若文档所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知淘文阁网,我们立即给予删除!客服QQ:136780468 微信:18945177775 电话:18904686070

工信部备案号:黑ICP备15003705号© 2020-2023 www.taowenge.com 淘文阁