资源描述：
《关于反应级数的讨论_靳福全.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第24卷第2期大学化学2009年4月师生笔谈关于反应级数的讨论靳福全(太原工业学院化学工程系山西太原030008)n摘要用微分法对n级反应的速率方程v=kc进行了讨论。在一定浓度下,当1+nlnc<0dvdvdv时,是n的减函数;当1+nlnc>0时,是n的增函数;总是n的增函数。在一定反应级数dcdcvdcdvdvdv时,当01时,是c的增函数;当n<0时,是c的增dcdcvdcdv函数;当n>0时,是c的减函数。vdc在讨论速率方程的一般形式时,不同物理化学教材有以下几种形式的说明:反
2、应级数[1]的大小表示浓度对反应速率影响的程度,级数越大,则反应速率受浓度的影响越大。反[2]应级数的大小表示浓度对速率影响的程度,级数愈大,则浓度对反应速率的影响愈大。反应级数的大小表示反应物的物质的量浓度对反应速率影响的程度,级数越高,表明浓度对反[3]1/2应速率影响越强烈。HCl气相合成反应的速率方程为r=k[H2][Cl2],此式表明H2浓[4]度对速率的影响比Cl2大些。这些说明粗略地看似乎没有问题,但若仔细推敲就会感觉欠妥。主要问题在于浓度对反应速率的影响程度指的是什么,意义并不明确,因此容易造成混乱。为了讨论时不引起歧义,
3、先给出以下两个定义。dv定义1:反应速率随浓度的绝对变化率=。dcdv定义2:反应速率随浓度的相对变化率=。vdcdvdv浓度对反应速率的影响程度既可以用表示,也可以用表示。表示方法不同,浓度对dcvdc反应速率的影响程度与反应级数、浓度之间的关系就不同。下面用微分法对其进行详细讨论。1反应速率随浓度的绝对变化率及相对变化率与反应级数的关系n由n级反应速率方程的一般形式:v=kc经微分处理可得以下2式。dvn-1=nkc(1)dcdvn=(2)vdcc57dvn-1dv从=kc(1+nlnc)可看出:在一
4、定浓度下,当1+nlnc<0时,是n的减函ndccdcdv数,当1+nlnc>0时,是n的增函数。dcdv1dv从=>0可看出:在一定浓度下,总是n的增函数。nvdcccvdc选取两组数据代入(1)式和(2)式进行计算,以验证上述结论。结果见表1。表1反应速率随浓度的绝对变化率及相对变化率与反应级数的关系dv(s-1)dv(mol-1m3)dv(s-1)dv(mol-1m3)ndcvdcdcvdc1+nlnc<0(c=0.1molm-3)1+nlnc>0(c=2molm-3)0.51.58k50.354k0.251.01
5、.00k101.00k0.501.54.7410-1k152.12k0.752.02.0010-1k204.00k1.002.57.9110-2k257.07k1.253.03.0010-2k3012.0k1.503.51.1110-2k3519.8k1.754.04.0010-3k4032.0k2.004.51.4210-3k4550.9k2.255.05.0010-4k5080.0k2.50另外,由于同一浓度其数值随所选单位不同而异,这样就有可能使同一浓度取两个不同单dvdv位时,对应两个不同的数值,一个使1+nlnc<
6、0,是n的减函数,另一个使1+nlnc>0,是ndcdc-3dv的增函数。例如,当n在0.5~5.0之间变化,取c=0.002moldm时,1+nlnc<0,是n的dc-3dv减函数;而取c=2molm时,1+nlnc>0,是n的增函数。见表2。dc表2同一浓度取不同单位时反应速率随浓度的绝对变化率与反应级数的关系dv-1(s)ndc1+nlnc<0(c=0.002moldm-3)1+nlnc>0(c=2molm-3)0.511.2k0.354k1.01.00k1.00k1.56.7110-2k2.12k2.04.0010-3k4
7、.00k2.52.2410-4k7.07k3.01.2010-5k12.0k3.56.2610-7k19.8k4.03.2010-8k32.0k4.51.6110-9k50.9k5.08.0010-11k80.0k2反应速率随浓度的绝对变化率及相对变化率与浓度的关系dvn-2dv由=kn(n-1)c可看出:在一定反应级数时,当01时,是c的增函数。dcdcdvndv由=-2可看出:在一定反应级数时,当n<0时,是c的
8、增函数;当n=0cvdcncvdcdvdv时,是个定值,不随c而变;当n>0时,是c的减函数。vdcvdc下面选取3组数据代入(1)式和(2)式
