6.2 反應(yīng)速率與濃度的關(guān)系ppt課件

1、1研究各種因素，包括濃度、溫度、催化劑、溶劑、光照等對化學(xué)反應(yīng)速率影響的研究各種因素，包括濃度、溫度、催化劑、溶劑、光照等對化學(xué)反應(yīng)速率影響的規(guī)律規(guī)律宏觀反應(yīng)動力學(xué)宏觀反應(yīng)動力學(xué)21. 反應(yīng)速率與濃度關(guān)系的經(jīng)驗方程反應(yīng)速率與濃度關(guān)系的經(jīng)驗方程 ( c)6.2 反應(yīng)速率與濃度的關(guān)系反應(yīng)速率與濃度的關(guān)系 對于反應(yīng)：對于反應(yīng)： aA+bByY+zZ該式叫化學(xué)反應(yīng)的速率方程該式叫化學(xué)反應(yīng)的速率方程 或叫化學(xué)反應(yīng)的動力學(xué)方程或叫化學(xué)反應(yīng)的動力學(xué)方程.BAAAcck3 式中式中,分別叫對反應(yīng)物分別叫對反應(yīng)物A及及B的反應(yīng)級數(shù)；的反應(yīng)級數(shù)； 定義定義+= n 叫反應(yīng)的總級數(shù)。叫反應(yīng)的總級數(shù)。(1)反應(yīng)級數(shù)反

2、應(yīng)級數(shù)BAAAcck一般一般a,b。注意：aA+bByY+zZ4k 叫對反應(yīng)物叫對反應(yīng)物A的宏觀反應(yīng)速率系數(shù)的宏觀反應(yīng)速率系數(shù)(2)反應(yīng)速率系數(shù)反應(yīng)速率系數(shù) nccckAABAA1a. 當(dāng)反應(yīng)物當(dāng)反應(yīng)物A、B的物質(zhì)的量濃度的物質(zhì)的量濃度c、c均為單位物質(zhì)的量均為單位物質(zhì)的量濃度時的反應(yīng)速率；濃度時的反應(yīng)速率； （i）說明：）說明：BAAAcck5 c. 它與反應(yīng)物的物質(zhì)的量濃度無關(guān)，當(dāng)催化劑等其它條件確定時，它只是溫度它與反應(yīng)物的物質(zhì)的量濃度無關(guān)，當(dāng)催化劑等其它條件確定時，它只是溫度的函數(shù)。的函數(shù)。b. k 的單位，的單位，kt- -1 c1- -n nccckAABAA1a. 6BAYYcc

3、kBAZZcckZYBA1111zybaZYBA1111kzkykbkak所以所以BAAAcckBABBcck對反應(yīng)對反應(yīng) aA+bByY+zZ (ii)用反應(yīng)物或生成物等不同組分表示反應(yīng)用反應(yīng)物或生成物等不同組分表示反應(yīng) 速率時，其速率系數(shù)的值一般是不速率時，其速率系數(shù)的值一般是不一樣的。一樣的。BAcck7 對反應(yīng)對反應(yīng) aA(g)yY(g), 其反應(yīng)的速率方程可表示為其反應(yīng)的速率方程可表示為 npppktpA)( ,AA,Add ncccktcA)( ,AA,Add 以氣體分壓表示的氣相反應(yīng)的速率方程以氣體分壓表示的氣相反應(yīng)的速率方程8 若氣相可視為理想混合氣體，若氣相可視為理想混合氣體

4、， 則則 pA = cART，于是，于是 ncpcRTktcRTtRTctpA)( ,AAAA,Addd)(ddd所以，所以，ncnpcRTkpkA)( ,AA)( ,A ncccktcA)( ,AA,Add npppktpA)( ,AA,AddncpRTkk1)( ,A)( ,A)(故得故得9對反應(yīng)對反應(yīng)若實驗確定其反應(yīng)速率方程為若實驗確定其反應(yīng)速率方程為B0BBBAAAAddccktc叫反應(yīng)速率的微分方程。叫反應(yīng)速率的微分方程。2.反應(yīng)速率方程的積分形式反應(yīng)速率方程的積分形式10 若實驗確定某反應(yīng)物若實驗確定某反應(yīng)物A的消耗速率與反應(yīng)物的消耗速率與反應(yīng)物A的物質(zhì)的量濃度一次方成正比的物質(zhì)的

5、量濃度一次方成正比，則為一級反應(yīng)，則為一級反應(yīng)，AAAddcktc其微分速率方程為其微分速率方程為一級反應(yīng)一級反應(yīng)一般用一般用 aA yY+zZ 表示。表示。BAAAAddccktc11一級反應(yīng)的積分速率方程一級反應(yīng)的積分速率方程tcctkcc0AAAddA0,AtkccddAAA分離變量，得分離變量，得aA yY+zZAAAAddcktc因因k為常數(shù)，積分后得為常數(shù)，積分后得A0 ,AAln1cckt 12一級反應(yīng)的積分速率方程一級反應(yīng)的積分速率方程得得AA11ln1xkt)1 (A0AA0AA0AAxcc,cccx,又因為A0 ,AAln1cckt 13一級反應(yīng)的特征一級反應(yīng)的特征AAAd

6、dcktc 由式由式 可知，一級反應(yīng)的可知，一級反應(yīng)的kA的單位為的單位為t-114當(dāng)由當(dāng)由 或或 x A= 0.5時，所需時間用時，所需時間用t1/2表示，叫反應(yīng)的半表示，叫反應(yīng)的半衰期。衰期。0 ,AA0 ,A21ccc 半衰期半衰期 可知，一級反應(yīng)的可知，一級反應(yīng)的t1/2與反應(yīng)物與反應(yīng)物A的初始的物質(zhì)的量濃度無關(guān)。的初始的物質(zhì)的量濃度無關(guān)。AA11ln1xktA0 ,AAln1cckt 由式由式1/2A0.693tk得得15由式由式A0 ,AAln1cckt 0,AAAlnlnctkclncAt一級反應(yīng)的一級反應(yīng)的lncAt關(guān)系關(guān)系10min30%50%某一級反應(yīng)進(jìn)行后，反應(yīng)物反應(yīng)掉。

7、問反應(yīng)掉要多久？2545-3-1A,06-3-1AA1 2A,040 CN OCClh1.00 10 mol dms3.26 10 mol dms(1)k (2)t(3)vvc。時在溶液中的分解為一級反應(yīng)。測得反應(yīng)初速率及1 時的瞬時反應(yīng)速率分別為與。試求反應(yīng)速率常數(shù)； 半衰期； 反應(yīng)物初始濃度。16 二級反應(yīng)二級反應(yīng)BAAAAddccktc211,02,20,5150.,.5051.,. 17二級反應(yīng)的積分速率方程二級反應(yīng)的積分速率方程2AAA Addck ct分離變量，得分離變量，得tkccddA2AAtcctkcc0A2AAddA0,A(i) 反應(yīng)物只有一種的情況反應(yīng)物只有一種的情況 a

8、A yY +zZBAAAAddccktc18 上式為只有一種反應(yīng)物時的上式為只有一種反應(yīng)物時的 二級反應(yīng)的積分速率方程二級反應(yīng)的積分速率方程)1 (A0 ,AAAxckxt得：得：)1 (A0AA0AA0AAxcc,cccx,又因為積分后，得積分后，得)11(10 ,AAAcckttcctkcc0A2AAddA0,A19(ii)反應(yīng)物有兩種（反應(yīng)物有兩種（ =1， =1）的情況的情況 aA+bByY+zZAAA A Bddck c ctBAAAAddccktc200 ,BB0 ,AA :0cccct)( ) :,A0 ,BB,A0 ,AAxxcabccccctt（aA + bB yY + zZ

9、cA,x為時間為時間t 時，反應(yīng)物時，反應(yīng)物A反應(yīng)掉的物質(zhì)的量濃度反應(yīng)掉的物質(zhì)的量濃度)(ddA0BA,0AAAx ,x,cabcccktc則AAA A Bddck c ct21積分，得積分，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因為22a. 當(dāng)當(dāng) = =1,且且 a =1, b =1, 即即，)( )()(ln)(10 ,B0 ,A,A0 ,B0 ,A0

10、,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討論：cA,0cB,023BAAAddccktc2AAck)11(10 ,AAAcckt積分速率方程積分速率方程baccBA b.當(dāng)當(dāng) = =1, 且且,0 ,B0 ,Abacc反應(yīng)反應(yīng)aA+bB yY+zZ， 0,A,A0,B0,B,A

11、0,A0 .B0,AA)()(ln)(1ccabccccccabktxx)()1 (ln)(1A0,A0,BA0,B0,B0,AAxcabcxcccabkt2AAcabk)1 (A0 ,AAAxckxt或或24二級反應(yīng)的特征二級反應(yīng)的特征)11(10 ,AAAcckt)1 (A0 ,AAAxckxt或或v反應(yīng)物只有一種的二級反應(yīng)反應(yīng)物只有一種的二級反應(yīng); ;v反應(yīng)物有兩種反應(yīng)物有兩種, , =1, =1, =1,=1,且且bacc0,B0,A25二級反應(yīng)的速率系數(shù)二級反應(yīng)的速率系數(shù)k的單位為的單位為 c - -1 t - -1 。半衰期：半衰期：0,AA21cc50. 0Ax當(dāng)當(dāng) 或或 ，1/

12、2A,0A1tck)11(10 ,AAAcckt)1 (A0 ,AAAxckxt或或26cA-1t二級反應(yīng)的二級反應(yīng)的1/cAt關(guān)系關(guān)系由式由式)11(10 ,AAAcckt0 ,AAA11ctkc27分離變量積分，得分離變量積分，得 t0 A AAddA0,Atkccccn積分結(jié)果為積分結(jié)果為) 1( 11) 1(110,A1AAnccnktnn 反應(yīng)物只有一種的反應(yīng)物只有一種的n 級反應(yīng)的積分速率方程級反應(yīng)的積分速率方程 aA yY+zZncktcAAAAdd n 級反應(yīng)的積分速率方程級反應(yīng)的積分速率方程28將將cA= cA,0(1- - xA)代入，得代入，得) 1( )1 (11) 1

13、(11A10,A1AAnxcxnktnnn積分結(jié)果為積分結(jié)果為) 1( 11) 1(110,A1AAnccnktnn29(i)若若n=0，即為零級反應(yīng)，則上式變?yōu)?，即為零級反?yīng)，則上式變?yōu)?(1A0,AAccktA0,AA1xckt 或或(ii)n=1, 一級反應(yīng)，速率方程為一級反應(yīng)，速率方程為A0,AAln1cckt AA11ln1xkt或或(iii) n=2, 二級反應(yīng)，二級反應(yīng)，則上式變?yōu)閯t上式變?yōu)?11(10,AAAcckt)1 (A0,AAAxckxt或或)1( 11)1(110,A1AAnccnktnn)1( )1 (11)1(11A10,A1AAnxcxnktnnn30只有一種反應(yīng)物的只有一種反應(yīng)物的n級反應(yīng)的半衰期級反應(yīng)的半衰期或或?qū)?或或xA=0.5 代入式代入式0,AA21cc ) 1( 1