114具有簡(jiǎn)單級(jí)數(shù)反應(yīng)的速率公式市公開課金獎(jiǎng)市賽課一等獎(jiǎng)?wù)n件

1、11.4 含有簡(jiǎn)單級(jí)數(shù)反應(yīng)速率公式 1、零級(jí)反應(yīng)2、一級(jí)反應(yīng)3、二級(jí)反應(yīng)4、n 級(jí)反應(yīng) 反應(yīng)速率只與反應(yīng)物濃度相關(guān)，且反應(yīng)級(jí)數(shù)，不論是分級(jí)數(shù)或總級(jí)數(shù)，均為0或正整數(shù)反應(yīng)。分級(jí)數(shù)：，.總級(jí)數(shù): n= + +.第1頁(yè)1、零級(jí)反應(yīng) (n=0) 反應(yīng)速率方程中，反應(yīng)物濃度項(xiàng)不出現(xiàn)，即反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度無關(guān)，這種反應(yīng)稱為零級(jí)反應(yīng)。 常見零級(jí)反應(yīng)有表面催化反應(yīng)和酶催化反應(yīng)，這時(shí)反應(yīng)物總是過量，反應(yīng)速率決定于固體催化劑有效表面活性位數(shù)目或酶濃度。 A P r = k0 - 微分式速率方程 A P t=0 CA0 t=t CA第2頁(yè)積分 得當(dāng):半衰期，即反應(yīng)物反應(yīng)掉二分之一所用時(shí)間 - 積分式速率方程第3頁(yè)

2、零級(jí)反應(yīng)特點(diǎn)： 3. CA 與 t 呈線性關(guān)系,斜率為-k0零級(jí)反應(yīng)直線關(guān)系1.速率系數(shù)k單位為濃度時(shí)間-12.半衰期與反應(yīng)物起 始濃度成正比：第4頁(yè)2、一級(jí)反應(yīng) (n=1) 反應(yīng)速率只與反應(yīng)物濃度一次方成正比反應(yīng)稱為一級(jí)反應(yīng)。 常見一級(jí)反應(yīng)有放射性元素蛻變、分子重排、五氧化二氮分解等。 第5頁(yè)反應(yīng)： A Pt=t cA t=0 cA,0 第6頁(yè)定積分式 當(dāng)?shù)?頁(yè)一級(jí)反應(yīng)特點(diǎn)： 速率系數(shù) k 單位為時(shí)間負(fù)一次方，時(shí)間 t能夠是 (s)， 分 (min)，小時(shí)(h)，天(d)和年(a)等。 半衰期 是一個(gè)與反應(yīng)物起始濃度無關(guān)常數(shù)=ln2/k1第8頁(yè) lncA與 t 呈線性關(guān)系,斜率=k第9頁(yè)準(zhǔn)一

3、級(jí)反應(yīng) A + B C 若CBCA,則在整個(gè)反應(yīng)過程中，CB可近似看作是一常數(shù)則 準(zhǔn)一級(jí)反應(yīng)( )第10頁(yè)3、二級(jí)反應(yīng) 反應(yīng)速率方程中,濃度項(xiàng)指數(shù)和等于2 反應(yīng)稱為二級(jí)反應(yīng)。 常見二級(jí)反應(yīng)有乙烯、丙烯二聚作用，乙酸乙酯皂化,碘化氫熱分解反應(yīng)等。 比如，有基元反應(yīng)： 第11頁(yè) 2A Pt=0 cA,0 t=t cA第12頁(yè)第13頁(yè)二級(jí)反應(yīng)特點(diǎn) 二級(jí)反應(yīng)特點(diǎn)為： . 速率系數(shù) k 單位為濃度-1 時(shí)間-1 . 半衰期與起始物濃度成反比 ) 與t 成線性關(guān)系。 第14頁(yè) 例 乙醛氣相分解反應(yīng)為二級(jí)反應(yīng)： CH3CHO (g) CH4 (g) + CO (g) 在恒容容器中，在518 oC測(cè)量反應(yīng)過程

4、中不一樣時(shí)刻t 時(shí)容器總壓力p, 得到以下數(shù)據(jù)： t/s 0 73 242 480 840 1440p/kPa 48.4 55.6 66.25 74.25 80.9 86.25 試求此反應(yīng)速率常數(shù)。第15頁(yè)解：CH3CHO (g) CH4 (g) + CO (g)0t=0p00t=tP總=p2p0 -pp= 2p0 - P總p0 pp0 pP總p02p0 -p把求出p 帶入上式可求出不一樣時(shí)間下k, 再求平均值。注意： 此時(shí) k單位為 kPa-1s-1第16頁(yè)4、n 級(jí)反應(yīng) n AP nA Pt=0 cA,0 t=t cA第17頁(yè)積分上式得 與 t 成線性關(guān)系。第18頁(yè)上式也是 半衰期通式。

5、更普通地：令 則 衰期 ( )第19頁(yè) 上述是 衰期通式， 可為任何小于1分?jǐn)?shù)。 是 特例。 k=濃度1-n時(shí)間-1 從上式能夠看出，只有一級(jí)反應(yīng)k數(shù)值與所使用濃度單位無關(guān)。 第20頁(yè)微分式方程積分式方程半衰期零級(jí)反應(yīng)一級(jí)反應(yīng)二級(jí)反應(yīng)n級(jí)反應(yīng) A Pt =0 cA,0 t =t cA第21頁(yè)11.5 反應(yīng)級(jí)數(shù)確定 1、積分法a 嘗試法b 作圖法c 半衰期2、微分法3、孤立法4 、百分比濃度法第22頁(yè)1、積分法 (a) 嘗試法: 當(dāng)試驗(yàn)測(cè)得了一系列cAt 動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)后，作以下嘗試： 將各組 cA , t 值代入含有簡(jiǎn)單級(jí)數(shù)反應(yīng)速率定積分式中，計(jì)算 k 值。 若得k值基本為常數(shù)，則反應(yīng)為所代入方程

6、級(jí)數(shù)。 利用速率方程積分形式來確定反應(yīng)級(jí)數(shù)方法第23頁(yè)假如所得圖為一直線，則反應(yīng)為對(duì)應(yīng)級(jí)數(shù)。 (b) 作圖法第24頁(yè)以 作圖,更普通地， 斜率=1-n ( )或取兩組數(shù)據(jù):c 半衰期法第25頁(yè)2、微分法 nA Pt =0 cA,0 t =t cA以 作圖從直線斜率求出n值。截距=lnk 利用速率方程微分形式來確定反應(yīng)級(jí)數(shù)方法第26頁(yè)詳細(xì)作法：依據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)作 cAt曲線。 在不一樣時(shí)刻t求 (這步作圖引入誤差最大，如上圖。) 以 對(duì) 作圖.微分法要作三次圖，引入誤差較大，但可適合用于非整數(shù)級(jí)數(shù)反應(yīng) 第27頁(yè) 有時(shí)反應(yīng)產(chǎn)物對(duì)反應(yīng)速率也有影響，尤其對(duì)于逆向也能進(jìn)行反應(yīng)，為了排除產(chǎn)物干擾，常采取初始濃

7、度法，其方法如右圖 (1)、配制一系列初始濃度為cA0，i (i =1，2，3. )(2)、測(cè)出每個(gè)cA0,i下cAt數(shù)據(jù)，并繪出cAt曲線 (3)、在每條曲線起始濃度cA0處，求出對(duì)應(yīng)斜率 (4)、 作圖，直線斜率=n 第28頁(yè)3、孤立法 (過量濃度法 ） 孤立法類似于準(zhǔn)級(jí)數(shù)法，它不能直接用來確定反應(yīng)級(jí)數(shù)，而只能使問題簡(jiǎn)化，然后用前面三種方法來確定反應(yīng)級(jí)數(shù)。 1.使AB 先確定值 2.使BA 再確定值 對(duì)于含有 形式速率方程，可利用孤立法來求動(dòng)力學(xué)方程。 第29頁(yè)4 改變濃度百分比法 例：在一定條件下，反應(yīng)H2（g）+Br2(g)2HBr(g)符合速率方程普通形式， 在某溫度下，當(dāng)H2=Br2=0.1mol.dm-3及HBr=2