【7A文】物理化学III-化学动力学基本规律.ppt

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1、2021/8/5复旦大学化学系1物理化学2021/8/5复旦大学化学系2化学反应是否有实用价值，必须考虑热力学因素：反应能否进行？反应进行到何种程度？动力学因素：反应速度多快？多长时间达到平衡状态？变化过程始终态2021/8/5复旦大学化学系3一个很好的例子：氢气和氧气反应H2+1/2O2=H2OG=-287kJmol-1，几乎完全反应常温常压下反应极慢（106亿年生成0.15%的水）加入铂黑，很快几乎都变成水说明反应速度的重要性说明反应速度的可调变性2021/8/5复旦大学化学系4化学动力学的

2、任务（一）了解反应速率及其影响因素选择适当的反应条件，使化学反应按我们希望的速率进行提高反应速度化学合成...降低反应速度橡胶老化金属腐蚀...2021/8/5复旦大学化学系5Titanic2021/8/5复旦大学化学系6化学动力学的任务（二）研究反应历程选择适当的反应历程，使化学反应按我们希望的方向进行丙烯异丙醇丙酮2021/8/5复旦大学化学系7氟利昂水解反应CCl2F2+2H2O→CO2+2HF+2HCl机理：CX4+H+→CX4H+(X=Cl,F)CX4H++OH-→COX2+2HXCOX

3、2+H2O→CO2+2HX(中等强度酸位）副反应：CCl2F2+H-→CCl2HF+F-CCl2F2+F-→CClF3+Cl-(强酸位）2021/8/5复旦大学化学系8化学反应式给出反应始终态的化学组成没有给出反应态变为产物态的途径——对动力学而言，是不够的例如：H2+Br22HBr并非表示一个氢分子和一个溴分子在一次化学的碰撞中产生两个HBr分子实际上通过一系列反应完成的2021/8/5复旦大学化学系9（1）Br22Br（2）Br+H2HBr+H（3）H+Br2HBr+Br（4）

4、H+HBrH2+Br（5）Br+BrBr2反应物种经过一个单一的反应步骤就生成计量式中产物物种的反应称为基元反应一般反应由许多基元反应组成（复杂反应）复杂反应若干个基元反应（反应机理）2021/8/5复旦大学化学系10基元反应简单反应复杂反应链反应多相反应2021/8/5复旦大学化学系11§19-1化学反应的速率方程(一)化学反应速率dD+eEgG+hH(-1/d)dnD=(-1/e)dnE=(1/g)dnG=(1/h)dnH定义反应进度d=(1/B)dnB（均相封闭体系）反应

5、速率反应体系的体积单位时间浓度变化2021/8/5复旦大学化学系12例子3H2+N22NH3ct产物反应物r-r2021/8/5复旦大学化学系13反应速率的测定：不同反应时间反应物或产物的浓度化学方法终止反应，麻烦但准确物理方法测定物理量，方便但间接2021/8/5复旦大学化学系14多通道反应器2021/8/5复旦大学化学系15(二)质量作用定律对于基元反应，在一定温度下反应速率与参加反应的各反应物浓度项的积成正比，而各反应物浓度项的方次等于反应式中相应的化学计量数dD+eEgG+hH[

6、D]d[E]e=k[D]d[E]e反应速率常数2021/8/5复旦大学化学系16基元反应质量作用定律一般反应实验速率方程2021/8/5复旦大学化学系17例子：(1)H2+I22HIr=k[H2][I2](2)H2+Br22HBrr=(3)H2+Cl22HClr=k[H2][Cl2]1/2k[H2][Br2]1/21+k’[HBr]/[Br2]反应历程不同速率方程不同2021/8/5复旦大学化学系18(三)反应级数和反应分子数dD+eEgG+hH如果反应级数n=+

7、对反应物D来说，级反应对反应物E来说，级反应对于基元反应定义反应分子数，即参加反应的分子数反应级数=反应分子数=k[D][E]2021/8/5复旦大学化学系19§19-2具有简单级数的反应(一)零级反应A产物r=-d[A]/dt=k0[A]0=k0微分式-d[A]=k0dt-{[A]-[A]0}=k0(t-0)半衰期：[A]=0.5[A]0，t=t1/2[A]=[A]0-k0tt1/2=[A]0/2k0积分式半衰期2021/8/5复旦大学化学系20线性关系（零级反应）[A]t2021

8、/8/5复旦大学化学系21(二)一级反应A产物r=-d[A]/dt=k1[A](-1/[A])d[A]=k1dt-{ln[A]-ln[A]0}=k1(t-0)半衰期：[A]=0.5[A]0，ln2=k1t1/2ln[A]=ln[A]0-k1t或[A]=[A]0exp(-k1t)t1/2=ln2/k1=0.693/k12021/8/5复旦大学化学系22线性关系（一级反应）ln[A]t2021/8/5复旦大学化学系23Po-210的蜕变反应是一级反应84Po21082Pb206+