物理化學教學課件：第7章 化學動力學2

1、7-4 反應速率方程的積分形式Integrated Reaction Rate Equations間歇式反應器(batch reactor)f(cA, cB, )形式多樣，不同類型的反應，物質(zhì)濃度與時間的關(guān)系也不同。簡單級數(shù)的反應對峙反應連串反應平行反應（V 恒定）t=0 cA0t cAt 1/2間歇式反應器已消耗濃度零級反應(n=0)(zero order reactions)：以反應物濃度cA對時間t 作圖是一條直線，表明速率與濃度無關(guān)，直線的斜率的負值即為kAkA具有濃度 時間1的量綱半衰期與初始濃度成正比，與速率系數(shù)成反比反應的特征：2NH3 N2+3H2W催化劑零級反應(n=0)(z

2、ero order reactions)：常見的零級反應有表面催化反應和酶催化反應，這時反應物總是過量的，反應速率決定于固體催化劑的有效表面活性位或酶的濃度。 Cl2的濃度與時間的關(guān)系 零級反應(n=0)：例：超聲波下，水與四氯化碳反應。一級反應(n=1)(first order reactions)：lncA對t 作圖是一條直線，斜率的負值即kA。kA具有時間1的量綱，表達為t1。一級反應速率系數(shù)的值與濃度單位無關(guān)。半衰期與kA成反比，與cA0無關(guān)。反應的特征：常見的一級反應有放射性元素的蛻變、分子重排、五氧化二氮的分解等。一級反應(n=1)(first order reactions)：叔

3、丁基溴在丙酮和水的混合溶劑（含水10）中水解生成叔丁醇的動力學實驗結(jié)果二級反應(n=2)(second order reactions)：a=b，cA0= cB0 a/b = cA0/ cB0 對于C: 分五種情況二級反應(n=2)(second order reactions)：kA具有濃度1時間1的量綱，表達為L3N1T1。半衰期與kA和cA0的乘積成反比。反應的特征：對 t 作圖是一條直線，斜率即kA。常見的二級反應有乙烯、丙烯的二聚作用，乙酸乙酯的皂化，碘化氫的熱分解反應等。二級反應(n=2)(second order reactions)：二級反應（A）的特征a=b，cA0 cB0

4、二級反應(n=2)(second order reactions)：kA具有濃度1時間1的量綱，表達為L3N1T1。反應的特征：ab，cA0/cB0a/b二級反應(n=2)(second order reactions)：二級反應(n=2)小結(jié)：分為兩大類(1) 速率只與一個反應物濃度有關(guān)或兩個反應物初始濃度之比等于化學計量系數(shù)之比(2)速率與兩個反應物濃度有關(guān)，但兩個反應物初始濃度之比不等于化學計量系數(shù)之比了解一下：n=2的兩種積分式的聯(lián)系cA0 cB0 cA0 = cB0 n級反應：kA具有濃度(1-n)時間1的量綱反應的特征：半衰期與 kA 和cA0 的n-1次方乘積成反比。n=1的情況

5、可以由n1的情況，令n1得到當n1，exp(1-n)a 1 + (1-n)a，則上式化為：了解一下：n=1與n1的聯(lián)系速 率 方 程級數(shù)特 征 微 分 式積 分 式t1/2直線關(guān)系kA的量綱012n必須掌握例：蔗糖(A)轉(zhuǎn)化為葡萄糖與果糖的反應為當催化劑HCl的濃度為0.1mol.dm-3,溫度為48oC時，由實驗測得其速率方程為 今有濃度為0.200mol.dm-3的蔗糖溶液，于上述條件下，在一有效容積為2dm3的反應器中進行反應，試求(1)反應的初速率是多少？(2) 20min后可得多少葡萄糖和果糖？(3)20min蔗糖的轉(zhuǎn)化率是多少？解: (1)當催化劑HCl的濃度為0.1mol.dm-

6、3,溫度為48oC時，由實驗測得其速率方程為 例：蔗糖(A)轉(zhuǎn)化為葡萄糖與果糖的反應為解: (2)今有濃度為0.200mol.dm-3的蔗糖溶液，于上述條件下，在一有效容積為2dm3的反應器中進行反應，試求(1)反應的初速率是多少？(2) 20min后可得多少葡萄糖和果糖？(3)20min蔗糖的轉(zhuǎn)化率是多少？當催化劑HCl的濃度為0.1mol.dm-3,溫度為48oC時，由實驗測得其速率方程為 例：蔗糖(A)轉(zhuǎn)化為葡萄糖與果糖的反應為解: (3)今有濃度為0.200mol.dm-3的蔗糖溶液，于上述條件下，在一有效容積為2dm3的反應器中進行反應，試求(1)反應的初速率是多少？(2) 20mi

7、n后可得多少葡萄糖和果糖？(3)20min蔗糖的轉(zhuǎn)化率是多少？例：50時，A 物質(zhì)在溶劑中進行分解反應。實驗測得1dm3中反應掉的A的物質(zhì)的量隨時間的變化率與其濃度成正比，初速率 ，一小時后速率 。試求：(1) 反應速度系數(shù) kA；(2) A的半衰期 t1/2 ；(3) A的初始濃度cA0 。解：(1) 反應為一級。例：50時，A 物質(zhì)在溶劑中進行分解反應。實驗測得1dm3中反應掉的A的物質(zhì)的量隨時間的變化率與其濃度成正比，初速率 ，1 小時后速率 。試求：(1) 反應速度系數(shù) kA；(2) A的半衰期 t1/2 ；(3) A的初始濃度cA0 。解：(2)(3)對于反應 ，(1) 若cA0時半衰期為t1/2，cA0=2cA0時，t1/2=2t1/2，則a = ？(2) 若由cA0反應掉cA0/2需10 min，反應掉3cA0/4