化學(xué)動力學(xué)習(xí)題課

1、本章小結(jié)化學(xué)動力學(xué)基礎(chǔ) (I)反應(yīng)速率擬定反應(yīng)機(jī)理基本概念影響因素反應(yīng)級數(shù)反應(yīng)速率常數(shù)速率方程基元反應(yīng)復(fù)雜反應(yīng)總包反應(yīng)非基元反應(yīng)濃度阿侖尼烏斯公式表觀活化能表觀速率常數(shù)頻率因子反應(yīng)級數(shù)確定簡單級數(shù)反應(yīng)復(fù)雜反應(yīng)積分公式線性關(guān)系半衰期對峙反應(yīng)鏈反應(yīng)1本章小結(jié)擴(kuò)散控制反應(yīng)光化反應(yīng)速率方程推導(dǎo)2化學(xué)動力學(xué)習(xí)題課一.幾個基本概念 反應(yīng)分子數(shù)和反應(yīng)級數(shù) 基元反應(yīng)和復(fù)雜反應(yīng) 質(zhì)量作用定律 實驗活化能與反應(yīng)閾能、活化焓 吸收光速率與量子效率 米氏常數(shù)3化學(xué)動力學(xué)習(xí)題課二.簡單級數(shù)的速率方程 1.一級反應(yīng) 4化學(xué)動力學(xué)習(xí)題課特點： （1）lnC 對t作圖為一直線 （2） 只要t相同， 為一定值 （3） （4）k

2、1的單位為時間-1 5化學(xué)動力學(xué)習(xí)題課2.二級反應(yīng)6化學(xué)動力學(xué)習(xí)題課特點： （1） 對t作圖為一直線 （2） （3） k2的單位7化學(xué)動力學(xué)習(xí)題課3. n級反應(yīng) (n1)kn的單位:8化學(xué)動力學(xué)習(xí)題課三.復(fù)雜反應(yīng) （1）對峙反應(yīng) 特征 B（y） （2）平行反應(yīng) A C（z）9化學(xué)動力學(xué)習(xí)題課 （3）連串反應(yīng) 對B可以獲得最大產(chǎn)率及所需要的時間10化學(xué)動力學(xué)習(xí)題課四. Arrhenius方程 11化學(xué)動力學(xué)習(xí)題課五.反應(yīng)速率理論 1.碰撞理論 2.過渡狀態(tài)理論 3.單分子反應(yīng)理論12化學(xué)動力學(xué)習(xí)題課六.光化學(xué)反應(yīng) 1.量子產(chǎn)率 2.反應(yīng)機(jī)理 3.穩(wěn)態(tài)近似法確定反應(yīng)的速率方程反應(yīng)機(jī)理13化學(xué)動力學(xué)

3、習(xí)題課七.酶催化反應(yīng) 1.反應(yīng)機(jī)理 2.米氏常數(shù) 3.KM和rm的確定14化學(xué)動力學(xué)習(xí)題課八.反應(yīng)機(jī)理的確定 1.假設(shè)反應(yīng)機(jī)理，利用質(zhì)量作用定律，寫 出基元反應(yīng)的速率方程。 2.依據(jù)穩(wěn)態(tài)近似法、平衡態(tài)假設(shè)法或速決步確定反應(yīng)的速率方程。 3.求出活化能和反應(yīng)級數(shù)并與實驗值比較。151一個化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行完全所需的時間是半衰期的2倍。 2一個化學(xué)反應(yīng)的級數(shù)越大，其反應(yīng)速率也越大。判斷題3.選擇一種催化劑，可以使G 0的反應(yīng)得以進(jìn)行。4.多相催化一般都在界面上進(jìn)行。5.按照光化當(dāng)量定律，在整個光化學(xué)反應(yīng)過程中，一個光子只能活化一個分子，因此只能使一個分子發(fā)生反應(yīng)。16選擇題1. 某一反應(yīng)在有限時間內(nèi)可反

4、應(yīng)完全，所需時間為c0/k，該反應(yīng)級數(shù)為：(A) 零級；(B) 一級；(C) 二級； (D) 三級 。17選擇題2.某反應(yīng)物反應(yīng)了 所需時間是反應(yīng)了 所需時間的2倍，則該反應(yīng)的級數(shù)（ ）。 A 0級 B 1級 C 2級 D 3級B18選擇題3.已知某反應(yīng)的級數(shù)為一級，則可確定反應(yīng)一定是（ ）。 A 簡單反應(yīng) B 單分子反應(yīng) C 復(fù)雜反應(yīng) D 上述都不對D19選擇題4.某復(fù)雜反應(yīng)表現(xiàn)速率常數(shù)k與各基元反應(yīng)速率常數(shù)間關(guān)系為 ，則表現(xiàn)活化能Ea與各基元反應(yīng)活化能Ei之間關(guān)系為（ ） A B C DB20選擇題5.任何化學(xué)反應(yīng)的半衰期與初始濃度M0,速率常數(shù)k的關(guān)系是( ) A 與k, M0均有關(guān)系

5、B 與M0有關(guān),與k無關(guān) C 與k有關(guān) D 與M0無關(guān),與k有關(guān) C21計算題例1. 在一恒容均相體系中，某化合物分解50%所經(jīng)過的時間與起始壓力成反比，試推斷其反應(yīng)級數(shù)。在不同起始壓力和溫度下，測得分解反應(yīng)的半衰期 為 t /() P0/(mmHg) /s 757967 3601520 21222計算題1）計算在兩種溫度時的k值，用mol-1dm3S-1表示。2）反應(yīng)的活化能Ea3）阿侖尼烏斯公式中的指前因子A（694）23計算題解： 因 與起始壓力成反比，以及速率常數(shù)的單位， 這是二級反應(yīng)的特點，所以該反應(yīng)為二級反應(yīng)。（1）24計算題同理，在757時25計算題26計算題（3）27計算題例2

6、. 乙醛的熱分解實驗測得活化能為200.8 kJmol-1，及速率方程28計算題有人提出反應(yīng)機(jī)理為：試推斷上述反應(yīng)機(jī)理是否合理；并求該反應(yīng)的活化能。29計算題解：根據(jù)穩(wěn)態(tài)近似：（1）（3）（2）30計算題（2）式+（3）式得： 將（4）代入（1）式得：（4）31計算題32例3.計算題光化學(xué)反應(yīng):反應(yīng)機(jī)理為:證明此光反應(yīng)的量子效率為33計算題34計算題則此光反應(yīng)的量子效率為35計算題例4.氣相反應(yīng)： ，已知該反應(yīng)的速率方程為： ，在保持恒溫、體積一定的抽真空容器內(nèi)，注入反應(yīng)物A(g)及B(g)，當(dāng)700 K時， ，實驗測得，以總壓力 表示的初始速率：36計算題（i）推導(dǎo)出 與 的關(guān)系；（ii）計

7、算在上述條件下，以A及B的消耗速率表示的速率系數(shù) 及 ；（iii）計算在上述條件下，氣體A(g)反應(yīng)掉80%所需時間t；（iv）800K時，測得該反應(yīng)速率系數(shù) 計算上述反應(yīng)的活化能。37計算題解：（i）由計量方程： t=0 : pA,0 pB,0 0 t=t : pA 2pA pA,0-pA 則時間t時的總壓力為 pt=pA+2pA+(pA,0-pA)=pA,0+2pA 上式對t微分，得 因為 所以38計算題（ii）由 ，將 代入得由計量方程知：所以39計算題（iii）因為pA,0 : pB,0=1 : 2, 所以反應(yīng)過程中始終保持pa : pB = 1 : 2, 即pB = 2pA,于是有：

8、分離變量積分，得以 代入得將 代入得 40計算題（iv）由式于是41計算題例5.液相反應(yīng)：反應(yīng)的動力學(xué)方程如下：式中，c(CuCl)是催化劑CuCl的物質(zhì)的量濃度，在反應(yīng)過程中保持不變。已知反應(yīng)的速率系數(shù)與溫度的關(guān)系為（i）計算反應(yīng)的活化能 ；（ii）計算當(dāng)催化劑濃度為 時，反應(yīng)溫度為200，經(jīng)過120 min后，求氯苯的轉(zhuǎn)化率.42計算題解：（i）（ii）因c(CuCl)為常數(shù)，以 代入反應(yīng)動力學(xué)方程，分離變量積分得 當(dāng) 時，代入 的關(guān)系式，得于是解得43計算題例6. 對亞硝酸根和氧氣的反應(yīng)，有人提出反應(yīng)機(jī)理為： 當(dāng)k2k3時，試證明由上述機(jī)理推導(dǎo)出的反應(yīng)的速率方程為：44計算題解：得45計

9、算題代入前式得當(dāng)k2k3時，46計算題例7.在水溶液進(jìn)行的下列反應(yīng)：由實驗得到的動力學(xué)方程為 ，試為該反應(yīng)推測一個合理的反應(yīng)機(jī)理。47計算題解：推測一個可能的反應(yīng)機(jī)理如下：48計算題式（a）、（b）、（c）中的為“平衡常數(shù)”，即假定反應(yīng)（a）、（b）、（c）為快速平衡，（d）為反應(yīng)的控制步驟，k4為該步的反應(yīng)速率系數(shù)，由質(zhì)量作用定律及平衡態(tài)近似法，可有式中， 。所得動力學(xué)方程與實驗動力學(xué)方程一致，表明該機(jī)理可能正確。 49計算題例7.在自然界中某些物理量之間的聯(lián)系均以對數(shù)形式出現(xiàn)，它們有相似之處，如：1. Boltzmann分布（1）式是大氣壓強(qiáng)隨高度等溫變化公式；式中p1、p2表示在高度h1

10、、h2處時氣體的壓強(qiáng)； 為氣體的平均摩爾質(zhì)量；g為重力加速度 ；R為氣體常數(shù) ；T為熱力學(xué)溫度。 （1）50計算題2.Clapeyron-Clausius公式這是液體蒸汽壓隨溫度變化的公式，T2、T1時液體蒸汽壓為p2、p1; 為液體的摩爾氣化熱，被近似看作定值，如水的3.Arrhenius公式（3）（2）51計算題反應(yīng)速度常數(shù)隨溫度變化的公式中，T2、T1時反應(yīng)速度常數(shù)為k2、k1；E為反應(yīng)活化能，被近似看成定值。4.一級反應(yīng)速度公式c2、c1表示在時間為t2、t1時反應(yīng)物的濃度，k為一級反應(yīng)的速率常數(shù)。（4）52計算題 根據(jù)以上知識計算下列問題： 已知雞蛋中蛋白的熱變作用為一級反應(yīng)，反應(yīng)活化能 ，于海平面處在沸水中煮熟一個雞蛋需要10 min。 現(xiàn)有一登山隊員攀登上珠穆朗瑪峰（海拔8848 m）后在山頂上用水煮雞蛋，問煮熟一個雞蛋需要多少分鐘？（設(shè)：（i）空氣中80.0%為N2，20.0%為O2； （ii）從海平面到山頂氣溫均為298.2K）53計算題解：1. 8848m處