化学反应速率及稳定性实验设计

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1、当tm=t4=277(K)；tn=t37=310(K)反应平衡自发反应方向和化学平衡常数：反应：—相对浓度—相对分压K—化学平衡常数范特霍夫等温公式R是气体常数J是反应商是同一温度、标准压强下的吉布斯自由能标准生成吉布斯函数反应速率反应速率含义及表示方法反应速率：单位时间内反应物或生成物浓度改变量的正值。（一般用“v”表示）铁生锈：-824kJ/mol合成氨：-33kJ/mol6.1×105汽车尾气：-334kJ/mol1.9×1060以碘离子催化双氧水分解为例：切线斜率-瞬时速度微分速率方程：仍以双氧水分解反应为例，反应速率与反应物浓度密切相关：K称作反应速率常数，也做比速常数，可

2、看做浓度为1mol﹒dm-3时的反应速率。上式表示反应速率与反应物浓度之间的关系，称作微分速率方程。反应速率通式：按此规定，一个化学反应就只有一个反应速率值。净反应速率和初速率：1、化学反应有可逆性，实验测定的反应速率是正向速率和逆向速率之差，即净反应速率。2、可逆反应达到平衡状态时，正向反应速率和逆向反应速率相等，此时净反应速率等于零，平衡时各组分浓度不再随时间变化。3、反应刚开始一霎那的瞬时速率称为初速率，记作基元反应与非基元反应：基元反应：指反应物粒子（原子、离子、分子、自由基等）在碰撞中相互作用直接转变为新产物的反应。基元反应质量作用定律：在恒温条件下，基元反应的反应速率与反

3、应物浓度的乘积成正比，各浓度的方次与反应物的系数相一致，这个规律称为质量作用定律。k为化学反应在一定温度下的特征常数，由反应的性质和温度决定，与浓度无关。非基元反应：非基元反应的速率方程比较复杂，浓度的方次和反应物的系数不一定相符，须由实验测定。非基元反应的浓度次方与反应系数不一定相符，需依赖于实验测定。因为化学平衡只取决于反应的始态和终态，与路径无关，所以化学平衡常数式中，平衡浓度的方次与化学方程式的计量系数总是保持一致，参照化学方程式即可写出平衡常数式。但是化学反应速率与路径密切相关，速率式中浓度的方次一般要由实验确定，不能直接按化学方程式的计量系数写出。反应级数化学反应级数及其

4、特点：化学反应速率方程式里浓度的方次称作反应的级数，要正确写出速率方程式表示浓度与反应速率的关系，必须由实验测定或证实速率常数k和反应级数。以反应级数划分，化学反应可以分为零级、一级、二级、三级等，各级反应都有特定的浓度—时间关系。零级反应：凡反应速率与浓度的零次方成正比的反应称为零级反应，已知的零级反应中大多是酶促反应、金属催化反应等在表面上发生的多相反应。对于零级反应有速率方程对上式积分得零级反应实际上是匀速反应，k的单位是（mol﹒dm-3﹒s-1）。设始态t=0，A的浓度为C0，终态时间为t，A的浓度为Ct以为Au催化N2O分解为例：N2O在金表面的分解反应如下图，由上可得，

5、=0.001（mol﹒dm-3﹒s-1）（零级反应）一级反应：反应速率与反应物浓度的一次方成正比的反应称为一级反应，例如一些放射性元素衰变及前述双氧水分解反应等均为一级反应。对于一级反应有速率方程对上式积分得一级反应浓度的对数与时间呈线性关系，k的单位是（s-1）。设始态t=0，B的浓度为C0，终态时间为t，B的浓度为Ct以为N2O5在CCl4溶剂中分解反应为例：反应数据（318K）如下，由上得到，k=0.000604（s-1）（一级反应）由上页数据得速率方程为：=0.000604[B]（mol﹒dm-3﹒s-1）半衰期t1/2:将速率方程积分式变形为当(B)t=(B)0÷2时，此刻

6、的反应时间，也就是反应物消耗一半所需要的时间，称为半衰期，记为t1/2代入上式得=ln(0.5)=-kt1/2变形得=0.69315÷0.000604≈1147(s)总结一级反应特点：1、反应物浓度的对数与时间呈线性。2、半衰期常数。半衰期曲线二级反应：反应速率与反应物浓度的二次方成正比的反应称为二级反应，例如：对于二级反应有速率方程对上式积分得二级反应浓度的倒数与时间呈线性关系，k的单位是（mol﹒dm-3﹒s-1）。设始态t=0，B的浓度为C0，终态时间为t，B的浓度为Ct以为HI(g)分解反应为例：反应数据如下，由上得到，k=0.5（mol﹒dm-3﹒h-1）（二级反应）三级反

7、应：反应速率与反应物浓度的三次方成正比的反应称为三级反应。对于三级反应并有有速率方程基元反应中很少有三级反应。例如：当反应物浓度A=B=C时，可用代表三级反应。三级反应反应物浓度平方的倒数与时间呈线性关系。推导同一、二级反应。（略）温度、活化能与反应速率温度T与反应速率常数k以为N2O5分解反应为例：（一级反应）阿伦纽斯(Arrhenius)公式：1989年，瑞典人阿伦纽斯(Arrhenius)研究蔗糖水解实验，根据上述事实，并参考范特霍夫(van’tHo