物化—动力学课件:11-01速率及速率方程.ppt
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- 物化 动力学 课件 11 01 速率 速率方程
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1、2022-1-241化学动力学化学动力学2022-1-242引引 言言化学动力学化学动力学研究的内容研究的内容: (i) 研究各种因素研究各种因素, 包括浓度包括浓度, 温度温度, 催化剂,催化剂,光照等对化学反应速率的影响光照等对化学反应速率的影响; (ii) 研究反应进行时要经过哪些具体步骤研究反应进行时要经过哪些具体步骤, 即即所谓反应机理所谓反应机理(或叫反应历程或叫反应历程).2022-1-243通过化学动力学的研究可以了解:通过化学动力学的研究可以了解:如何控制反应条件提高主反应的速率;如何控制反应条件提高主反应的速率;如何抑制或减慢副反应的速率;如何抑制或减慢副反应的速率;如何避
2、免危险品的爆炸、材料的腐蚀或产品的如何避免危险品的爆炸、材料的腐蚀或产品的老化、变质;老化、变质;还可以为科研成果的工业化进行最优设计和最还可以为科研成果的工业化进行最优设计和最优控制,为现有生产选择最适宜的操作条件。优控制,为现有生产选择最适宜的操作条件。2022-1-244化学动力学与化学热力学的关系化学动力学与化学热力学的关系化学热力学化学热力学 研究物质变化过程的能量效研究物质变化过程的能量效应及过程的方向与限度应及过程的方向与限度, 即有关平衡的规律即有关平衡的规律; 解决物质变化过程的解决物质变化过程的可能性可能性.化学动力学化学动力学 研究完成该过程所需要的时间研究完成该过程所需
3、要的时间以及实现这一过程的具体步骤以及实现这一过程的具体步骤, 即有关速率即有关速率的规律的规律; 解决物质变化的解决物质变化的现实性现实性.可能性的趋势强弱可能性的趋势强弱与与现实性的速率快慢现实性的速率快慢之间之间没有必然的联系没有必然的联系.2022-1-245反应速率及速率方程反应速率及速率方程表示一化学反应的表示一化学反应的反应速率反应速率和和浓度浓度等参数等参数间的关系式间的关系式, 或表示或表示浓度浓度等参数与等参数与时间时间关关系的方程式系的方程式, 称为称为速率方程速率方程或或动力学方程动力学方程.2022-1-246 锌与硫酸的反应锌与硫酸的反应. 左边烧杯里是左边烧杯里是
4、稀酸稀酸, 反应速反应速率较率较慢慢; 右边烧杯里是右边烧杯里是浓酸浓酸, 反应速率较反应速率较快快.2022-1-2471. 反应速率的定义反应速率的定义化学反应计量式化学反应计量式 BBB0tdnd1tdddefBB 因因 , 所以所以BBdd n 反应速率反应速率 定义为定义为 2022-1-248对于对于恒容反应恒容反应, 定义反应速率定义反应速率 2022-1-249对反应对反应 aA + bB yY + zZ则有则有zybatdcdz1tdcdy1tdcdb1tdcda1ZYBAZYBA 2022-1-2410A, B的消耗速率的消耗速率 tctcddddBBAA tctcdddd
5、ZZYY Y, Z的生成速率的生成速率注意注意: 反应速率反应速率 和和 都与物质都与物质 B 的选择无关的选择无关, 但某物质但某物质的消耗速率或生成速率须指明所选择的物质的消耗速率或生成速率须指明所选择的物质. 2022-1-2411对于恒温、恒容气相反应,对于恒温、恒容气相反应,v 和和 vB 也也可以分压为基础用相可以分压为基础用相似的方式来定义:似的方式来定义:以及以及tdd1BBpp tddtddZZpAApp,p, 2022-1-2412同样有同样有由于由于 、 ,故,故B BB BB Bp pn n R R T T V Vc c R R T T= = =B BB Bd dd d
6、p pR R T Tc c= =tdd1tdd1tdd1tdd1ZZYYBBAAppppp RTp 2022-1-2413基元反应基元反应: 一步完成的反应一步完成的反应, 没有可由宏观实验没有可由宏观实验方法检测到的中间物方法检测到的中间物. 基元反应为组成一切化基元反应为组成一切化学反应的基本单元学反应的基本单元反应机理(或反应历程)反应机理(或反应历程):基元反应组合成复基元反应组合成复合反应的方式或先后次序。合反应的方式或先后次序。2 .基元反应和非基元反应基元反应和非基元反应2022-1-2414例如:例如: H2 + I2 = 2HI I2 + M0 I. + I. + M0 H2
7、 + I. + I. HI + HI I. + I. + M0 I2 + M0 化学反应方程,除非特别注明,一般都属于化化学反应方程,除非特别注明,一般都属于化学计量方程,而不代表基元反应。学计量方程,而不代表基元反应。2022-1-24153. 基元反应的速率方程基元反应的速率方程反应分子数反应分子数: 基元反应基元反应方程式中反应物的方程式中反应物的分子数分子数. 从微观上说,它是直接相互碰撞从微观上说,它是直接相互碰撞能够发生反应的分子数能够发生反应的分子数. .质量作用定律质量作用定律: 基元反应基元反应的速率与各反的速率与各反应物浓度的幂乘积成正比应物浓度的幂乘积成正比, 各浓度的方
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