現(xiàn)代化學基礎化學動力學

現(xiàn)代化學基礎化學動力學第1頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六3.速率方程的微積分形式及其特征一級反應的動力學特征：

k

的量綱：[時間]-1一級反應的半衰期t1/2與cA,0無關：

lncA–t

呈線性關系：斜率=

-kA，截距=lncA,0二、濃度對反應速率的影響第2頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六兩種情況二級反應：第3頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六情況一第4頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六情況二第5頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六第6頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六

k的量綱為：[濃度]-1.[時間]-1

作圖為一直線，斜率為k；

二級反應的半衰期與反應物的初始濃度成反比。二級反應的動力學特征：第7頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六作圖為一直線，由斜率可得k第8頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六反應速率與物質(zhì)濃度無關的反應叫零級反應。例如光化學反應，反應速率只與光強度有關，與反應物濃度無關。電解反應，反應速率只與電流強度有關，而與反應物濃度無關等。零級反應：第9頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六零級反應的半衰期與反應物的初始濃度成正比。

k的量綱為[濃度].[時間]-1

作圖為一直線零級反應的動力學特征：AACA,0第10頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六n級反應：第11頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六級數(shù)速率方程t1/2直線關系第12頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六例14-4某反應A→B+C,反應物的初始濃度CA,0=1mol·dm-3，初始速率A,0=0.01mol·dm-3·s-1，如假定該反應為(1)零級;(2)1.5級;(3)2級反應,試分別求各不同級數(shù)的速率常數(shù),標明kA的單位,并求不同級數(shù)的半衰期和反應物的濃度為0.1mol·dm-3時所需的時間。分析：已知反應級數(shù)，求kA、t1/2和t

？第13頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六解：(1)

零級反應反應到cA=0.1mol·dm-3時所需的時間為：則t=0時：第14頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六解：(2)1.5級反應當cA=0.1mol·dm-3時：因為第15頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六解：(3)2級反應因為當cA=0.1mol·dm-3時：第16頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六反應級數(shù)cA,0/mol.dm-3kAt1/2/st0.9/s01.00.01/mol.dm-3.s-150901.51.00.01/(mol.dm-3)-0.5.s-182.8432.521.00.01/(mol.dm-3)-1.5.s-1

100900結論：當反應物初始濃度和速率常數(shù)相同時，反應級數(shù)越大，對反應速率影響越大；反應速率隨濃度下降得越快，達到相同轉化率所需時間越長。第17頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六確定反應級數(shù)的方法與過程大致為：先根據(jù)具體反應，預估可能的反應級數(shù)，然后設計實驗步驟，測定c-t數(shù)據(jù)，用各種不同的處理方法對數(shù)據(jù)進行處理并得到最終結果。確定反應級數(shù)的方法確定反應級數(shù)實質(zhì)上是確定反應速率常數(shù)k和反應級數(shù)n。微分法積分法半衰期法4.簡單級數(shù)反應速率方程的確定反應級數(shù)n速率常數(shù)k第18頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六

微分法以-作圖斜率為n,

截距為級數(shù)n可為整數(shù)、分數(shù)。AA,2A,1kA12cA第19頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六嘗試法將實驗測定的一系列c-t數(shù)據(jù)，分別代入各級數(shù)的動力學方程，每組c-t數(shù)據(jù)可得到一個k值，得到一組k值。若用多組c-t數(shù)據(jù)計算出的k值在某一個值附近波動，該公式所代表的級數(shù)就是所求的反應級數(shù)。

積分法

NOTE:正整數(shù)級的反應可用此法判斷。第20頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六例14-5：已知反應：

CA,0=0.1mol/L，當t=780s，2024s，3540s和7200s時的相應轉化率分別為11.2%，25.7%，36.7%和55.2%，試用積分法確定反應的級數(shù)和反應速率常數(shù)k。解：設轉化率為xA：第21頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六第22頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六解：(1)假設反應為一級反應:故反應不是一級反應。第23頁，共25頁，2023年，2月20日，星期六故：反應級數(shù)n=2，

k=1.67×10-3(mol·dm-3)-1s