82-反应速率与浓度的关系课件.ppt

1、1研究各种因素，包括研究各种因素，包括浓度浓度、温度温度、催化剂催化剂、溶剂溶剂、光照光照等对化学反应速率影响的规律等对化学反应速率影响的规律宏观反应动力学宏观反应动力学21.反应速率与浓度关系的经验方程反应速率与浓度关系的经验方程(c)8.2 反应速率与浓度的关系反应速率与浓度的关系 对于反应：对于反应：aA+bByY+zZ该式叫该式叫化学反应的速率方程化学反应的速率方程 或叫或叫化学反应的动力学方程化学反应的动力学方程.BAAAcck3 式中式中,分别叫对反应物分别叫对反应物A及及B的的反应反应级数；级数；定义定义+=n 叫反应的叫反应的总级数总级数。(1)反应级数反应级数BAAAcck一

2、般一般a,b。注意：aA+bByY+zZ4k 叫对反应物叫对反应物A的的宏观反应速率系数宏观反应速率系数(2)反应速率系数反应速率系数 nccckAABAA1a.当反应物当反应物A、B的物的物质的量浓度质的量浓度c、c均为单位物质的量浓度时均为单位物质的量浓度时的反应速率；的反应速率；（i）说明：）说明：BAAAcck5 c.它与反应物的物质的量浓度无关，当催化它与反应物的物质的量浓度无关，当催化剂等其它条件确定时，它只是温度的函数。剂等其它条件确定时，它只是温度的函数。b.k 的单位，的单位，kt-1 c1-n nccckAABAA1a.6BAYYcckBAZZcckZYBA1111zyba

3、ZYBA1111kzkykbkak所以所以BAAAcckBABBcck对反应对反应 aA+bByY+zZ(ii)用反应物或生成物等不同组分表示反应用反应物或生成物等不同组分表示反应速率时，其速率系数的值一般是不一样的。速率时，其速率系数的值一般是不一样的。BAcck7 对反应对反应 aA(g)yY(g),其反应的速率其反应的速率方程可表示为方程可表示为 npppktpA)(,AA,Add ncccktcA)(,AA,Add 以气体分压表示的气相反应的速率方程以气体分压表示的气相反应的速率方程8 若气相可视为理想混合气体，若气相可视为理想混合气体，则则 pA=cART，于是，于是 ncpcRTk

4、tcRTtRTctpA)(,AAAA,Addd)(ddd所以，所以，ncnpcRTkpkA)(,AA)(,A ncccktcA)(,AA,Add npppktpA)(,AA,AddncpRTkk1)(,A)(,A)(故得故得9对反应对反应若实验确定其反应速率方程为若实验确定其反应速率方程为B0BBBAAAAddccktc叫叫反应速率的微分方程反应速率的微分方程。2.反应速率方程的积分形式反应速率方程的积分形式10 若实验确定某反应物若实验确定某反应物A的消耗速率与反应的消耗速率与反应物物A的物质的量浓度一次方成正比，则为的物质的量浓度一次方成正比，则为一级一级反应反应，AAAddcktc其微分

5、速率方程为其微分速率方程为一级反应一级反应一般用一般用 aA yY+zZ 表示。表示。BAAAAddccktc11一级反应的积分速率方程一级反应的积分速率方程tcctkcc0AAAddA0,AtkccddAAA分离变量，得分离变量，得aA yY+zZAAAAddcktc因因k为常数，积分后得为常数，积分后得A0,AAln1cckt 12一级反应的积分速率方程一级反应的积分速率方程得得AA11ln1xkt)1(A0AA0AA0AAxcc,cccx,又因为A0,AAln1cckt 13一级反应的特征一级反应的特征AAAddcktc 由式由式 可知，一级反应的可知，一级反应的kA的单位为的单位为t-

6、114当由当由 或或 x A=0.5时，所需时，所需时间用时间用T1/2表示，叫表示，叫反应的半衰期反应的半衰期。0,AA0,A21ccc 半衰期半衰期 可知，一级反应的可知，一级反应的T1/2与反应物与反应物A的初始的物质的的初始的物质的量浓度无关。量浓度无关。AA11ln1xktA0,AAln1cckt 由式由式A2/1693.0kT得得15由式由式A0,AAln1cckt 0,AAAlnlnctkclncAt一级反应的一级反应的lncAt关系关系16 二级反应二级反应BAAAAddccktc211,02,20,5150.,.5051.,.17二级反应的积分速率方程二级反应的积分速率方程2

7、AAAAddcktc分离变量，得分离变量，得tkccddA2AAtcctkcc0A2AAddA0,A(i)反应物只有一种的情况反应物只有一种的情况 aA yY+zZBAAAAddccktc18 上式为只有一种反应物时的上式为只有一种反应物时的 二级反应的积分速率方程二级反应的积分速率方程)1(A0,AAAxckxt得：得：)1(A0AA0AA0AAxcc,cccx,又因为积分后，得积分后，得)11(10,AAAcckttcctkcc0A2AAddA0,A19(ii)反应物有两种（反应物有两种（=1，=1）的情况的情况 aA+bByY+zZBAAAAddccktcBAAAAddccktc200,

8、BB0,AA :0cccct)():,A0,BB,A0,AAxxcabccccctt（aA +bB yY +zZcA,x为时间为时间t 时，反应物时，反应物A反应掉的物质的量浓度反应掉的物质的量浓度)(ddA0BA,0AAAx,x,cabcccktc则BAAAAddccktc21积分，得积分，得0,A,A0,B0,B,A0,A0.B0,AA)()(ln)(1ccabccccccabktxx)()1(ln)(1A0,A0,BA0,B0,B0,AAxcabcxcccabkt)(ddA0BA,0AAAx,x,cabcccktcA0AA,xcc,x因为22a.当当 =1,且且 a=1,b=1,即即，)

9、()()(ln)(10,B0,A,A0,B0,A0,B,A0,A0,B0,AAccccccccccktxx或或 )()()1(ln)(10,B0,AA0,A0,BA0,B0,B0,AAccxccxccckt0,A,A0,B0,B,A0,A0.B0,AA)()(ln)(1ccabccccccabktxx)()1(ln)(1A0,A0,BA0,B0,B0,AAxcabcxcccabkt讨论：cA,0cB,023BAAAddccktc2AAck)11(10,AAAcckt积分速率方程积分速率方程baccBA b.当当=1,且且,0,B0,Abacc反应反应aA+bB yY+zZ，0,A,A0,B0,

10、B,A0,A0.B0,AA)()(ln)(1ccabccccccabktxx)()1(ln)(1A0,A0,BA0,B0,B0,AAxcabcxcccabkt2AAcabk)1(A0,AAAxckxt或或24二级反应的特征二级反应的特征)11(10,AAAcckt)1(A0,AAAxckxt或或v反应物只有一种的二级反应反应物只有一种的二级反应;v反应物有两种反应物有两种,=1,=1,=1,=1,且且bacc0,B0,A25二级反应的速率系数二级反应的速率系数k的单位为的单位为 c-1 t-1。半衰期：半衰期：0,AA21cc50.0Ax当当 或或 ，A0,A2/11kcT)11(10,AAA

11、cckt)1(A0,AAAxckxt或或26cA-1t二级反应的二级反应的1/cAt关系关系由式由式)11(10,AAAcckt0,AAA11ctkc27分离变量积分，得分离变量积分，得 t0 A AAddA0,Atkccccn积分结果为积分结果为)1(11)1(110,A1AAnccnktnn 反应物只有一种的反应物只有一种的n 级反应的积分速率方程级反应的积分速率方程 aA yY+zZncktcAAAAdd n 级反应的积分速率方程级反应的积分速率方程28将将cA=cA,0(1-xA)代入，得代入，得)1()1(11)1(11A10,A1AAnxcxnktnnn积分结果为积分结果为)1(1

12、1)1(110,A1AAnccnktnn29(i)若若n=0，即为零级反应，则上式变为，即为零级反应，则上式变为)(1A0,AAccktA0,AA1xckt 或或(ii)n=1,一级反应，速率方程为一级反应，速率方程为AAcckt0Aln1AA11ln1xkt或或(iii)n=2,二级反应，二级反应，则上式变为则上式变为)11(10,AAAcckt)1(A0,AAAxckxt或或)1(11)1(110,A1AAnccnktnn)1()1(11)1(11A10,A1AAnxcxnktnnn30只有一种反应物的只有一种反应物的n级反应的半衰期级反应的半衰期或或将将 或或xA=0.5 代入式代入式0,AA21cc )1(11)1(110,A1AAnccnktnn)1()1(11)1(11A10,A1AAnxcxnktnnn可得可得n级级(n 1)反应的半衰期为反应的半衰期为10,AA12/1)1(12nncknT)1(n31(i)零级反应零级反应AAkcT20,2/10,2/11AAckT(iii)二级反应二级反应(ii)一级反应一级反应AkT2ln2/110,AA12/1)1(12nncknT)1(n