第九章 化学动力学.ppt

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1、碰撞理论过渡态理论单分子反应习题课引言反应速率公式简单级数反应反应级数测定温度影响动力学第九章化学动力学基本原理1§9.1引言Introduction一、化学动力学的目的和任务二、反应速率的表示方法三、反应速率的实验测定四、反应机理2一、化学动力学的目的和任务任一化学反应有两个基本问题需要研究:(1)有无可能性；其最后结果如何？-------化学反应的方向和限度------化学热力学。(2)若可能进行，多长时间能实现------反应速率------化学动力学。3例：2H2+O22H2OrGmy=–237.2kJ.mol-1其自

2、发趋势很大，但反应速率很小HCl(aq)+NaOH(aq)NaCl(aq)+H2OrGmy=–79.91kJ.mol-1反应的趋势似乎小些，但瞬间即可完成。41、研究各种因素（浓度、温度、光、介质）对反应速率的影响。2、指示反应的机理（即反应实际进行的具体步骤）。3、研究物质的结构与反应速率的关系。基本任务：5控制反应速率控制反应机理目的：得到预期的产品。不同的反应，往往速率相差很大，可分：慢：如岩石风化，地壳中的某些反应。中：几十秒几十天范围—本课程主要研究对象。快：离子反应，爆炸反应—现代动力学研究的活跃领域，激光、分子

3、束技术。61、反应进度反应aA+bBgG+hHt=0=0n0(A)n0(B)n0(G)n0(H)t=tnAnBnGnH二、反应速率的表示方法Therepresentationofreactionrate7对于任意反应aA+bBgG+hH注意：（1）与选择物质i无关；（2）对何种条件下进行的反应都是严格的、正确的，（3）恒容条件下的速率表达形式r=J/V：2、反应速率的定义83.单位体积的反应速率r/mol·m-3.s-1ormol·L-1.s-1例如对于气相反应：()T,V2NO+Br22NOBr9以ct作图，得一曲

4、线，求各点的切线，其斜率:dc/dt，即可求出相应时刻的r=dc/dtct三、反应速率的实验测定Experimentalmeasurementofrate10浓度测定方法分为1.化学法，2.物理法1、化学法：化学分析法测浓度关键是“冻结反应”，方法有：骤冷、冲稀、加阻化剂或脱离催化剂等。其优点是设备简单，测量直接;缺点是很难找到合适的“冻结方法”。2、物理法：测量某种物理性质，条件是该性质与浓度有单值函数关系。11ClCOOCCl(g)2COCl2(g)t=0p00t=tp酯p光气=2(p0–p酯)p总=p酯+p光气=2p0–p酯

5、p酯=2p0–p总或p光气=2[p总–p0]设为理想气体，则例如恒容反应器中，氯代甲酸三氯甲酯分解为光气12p酯=2p0–p总除压力外，旋光度、折光率、电导、比色、光谱等物理性质均可应用，其优点是间接测量，不干扰反应，方便，迅速，可连续测定。以分压代替浓度ci=pi/RTp光气=2[p总–p0]13反应机理：反应实际进行与经历的具体步骤。例如“总反应”：H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)实际上反应进行了下列步骤：四、反应机理MechanismofreactionCl22Cl•Cl•+H2HCl+H•H•+Cl2HCl+Cl

6、•2Cl•+MCl2+M(M为其它气体或器壁，起传递能量作用，必须存在)14宏观概念“基元反应”:反应物分子经直接作用生成新产物的过程“反应分子数”：基元反应中，直接作用所必需的反应物微观粒子数。分为：单分子反应，双分子反应，三分子反应。(见上页)“反应机理”或“反应历程”：组成宏观总反应的基元反应的总合。“简单反应”：仅由一种基元反应组成的总反应。“复合反应”：由2种或2种以上基元反应组成的总反应微观概念15一、反应速率的经验表达式：微分式;积分式§9.2反应速率公式Theformulaofthereactionrate二、反应级

7、数Orderofreaction三、质量作用定律Lawofmassaction四、速率常数Rateconstant16一、反应速率的经验表达式：微分式:H2+I22HIH2+Br22HBrH2+Cl22HCl积分式:ci=f(t)虽有相同的化学反应计量方程式，由于反应机理不同，反应速率方程不同:171）可以知道哪些组分以怎样的关系影响反应速率2）为化学工程设计合理的反应器提供依据3）为研究反应机理提供重要线索由实验确定的速率公式，虽是经验性的，但有很重要的作用：18“反应级数”：若反应的速率公式可以表达为：r=k[A][B]

8、其中：、…分别为组分A、B…的级数。A、B…都是反应的参加物（反应物、产物、中间产物、催化剂等）。n=++……总反应级数二、反应级数OrderofreactionHBr合成反应：因为不符合速率表达式，故无级数可