化學(xué)反應(yīng)速率基礎(chǔ)知識(shí)

化學(xué)反應(yīng)速率基礎(chǔ)知識(shí)第1頁/共16頁21.1.2多相反應(yīng)（單位時(shí)間內(nèi)單位表面積上組分轉(zhuǎn)化量）

S—反應(yīng)表面積注意：界面面積≠幾何表面積

或（單位時(shí)間內(nèi)單位重量的組分變化速度）第2頁/共16頁3§1.2轉(zhuǎn)化率與反應(yīng)速度等容時(shí)§1.3化學(xué)計(jì)量關(guān)系（重要的已知條件）例aA+bB→cC+dD或者第3頁/共16頁41.3.1基元反應(yīng)定義：指反應(yīng)物分子在相互作用時(shí)一步就直接轉(zhuǎn)化為生成物的反應(yīng)。非基元反應(yīng)：為經(jīng)驗(yàn)公式，稱為表觀反應(yīng)級(jí)數(shù)，由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。第4頁/共16頁51.3.2可逆反應(yīng)當(dāng)體系內(nèi)出現(xiàn)逆反應(yīng)時(shí)，在確定反應(yīng)的總速率時(shí)應(yīng)考慮逆反應(yīng)的存在。對(duì)于可逆反應(yīng)

分別為正逆反應(yīng)的速度常數(shù)?？赡娣磻?yīng)速率式包括了熱力學(xué)（K）和動(dòng)力學(xué)（k）的因素。第5頁/共16頁61.3.3速率的積分式

是瞬時(shí)速率，是速率的微分式。速率公式中一種更為有用的形式即濃度與時(shí)間的函數(shù)關(guān)系式，稱為速率積分式。用處：確定一定反應(yīng)時(shí)間的濃度或達(dá)到一定濃度所需要的時(shí)間。速率積分式的推導(dǎo)——根據(jù)反應(yīng)速率的微分式導(dǎo)出

一級(jí)反應(yīng)的積分式

反應(yīng)：A→產(chǎn)物

（m為常數(shù)）第6頁/共16頁7因?yàn)閠=0，，故。故一級(jí)反應(yīng)的速率積分式是：速率常數(shù)單位。作圖，為直線。示意圖如下：

第7頁/共16頁8三種級(jí)數(shù)反應(yīng)的速率及特征第8頁/共16頁9例題：一個(gè)2級(jí)反應(yīng)的反應(yīng)物初始濃度為0.4×103mol.m-3,此反應(yīng)在80分鐘內(nèi)完成了30%，試求反應(yīng)的速率常數(shù)和反應(yīng)完成80%時(shí)所需的時(shí)間。解：由于是二級(jí)反應(yīng)，故有

=反應(yīng)完成80%所需時(shí)間

第9頁/共16頁10§1.4反應(yīng)級(jí)數(shù)的確定及反應(yīng)速率常數(shù)式1）級(jí)數(shù)級(jí)數(shù)的意義：寫出其速率式說明反應(yīng)機(jī)理級(jí)數(shù)的確定：①嘗試法將實(shí)驗(yàn)測(cè)定的各時(shí)間反應(yīng)產(chǎn)物的濃度代入速率的各種積分式中，試探其中哪個(gè)積分式求出的k不隨時(shí)間而變化，則該式的級(jí)數(shù)就是所求反應(yīng)的級(jí)數(shù)。②作圖法分別用C、、對(duì)t作圖，呈現(xiàn)直線關(guān)系的，即為所求反應(yīng)的級(jí)數(shù)。

第10頁/共16頁112)活化能與T有關(guān)阿累尼烏斯（Arrhenius）方程：

—活化能完成一化學(xué)反應(yīng)，使物質(zhì)變?yōu)榛罨肿铀璧钠骄芰??！笖?shù)量系數(shù)，又稱為頻率因子，T→∞時(shí)的。第11頁/共16頁12（經(jīng)過若干各級(jí)元反應(yīng)生成產(chǎn)物）引深涉及到多相反應(yīng)： 1）S1表面中A的傳遞； 2）S2表面中B的傳遞； 3）A+B→D(化學(xué)反應(yīng))；

4）D的傳遞?！?.5

復(fù)雜反應(yīng)第12頁/共16頁13處理方法1）反應(yīng)的獨(dú)立性原理（過程的獨(dú)立性原理）即：體系中發(fā)生由幾個(gè)基元反應(yīng)所構(gòu)成的復(fù)雜反應(yīng)，這些基元反應(yīng)各自服從質(zhì)量作用定律，彼此互不影響。物質(zhì)守恒：在整個(gè)過程中A總變化量為各個(gè)過程變化的總和。適用于平行過程，類似并聯(lián)電路。2）穩(wěn)態(tài)或準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)近似原理

適用于串聯(lián)過程對(duì)于簡(jiǎn)單串聯(lián)反應(yīng)

根據(jù)反應(yīng)獨(dú)立性原理：t↑,k1CA↓,k2CB↑→在某一時(shí)刻,穩(wěn)態(tài)：某一時(shí)刻后，中間產(chǎn)物B的濃度不隨時(shí)間而變。準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)：中間產(chǎn)物B的濃度隨時(shí)間變化很小。穩(wěn)態(tài)和準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)帶來的好處：大大簡(jiǎn)化微分方程求解。第13頁/共16頁14§1.6非均相反應(yīng)

1特征：a方程復(fù)雜，無通用性。共性：化學(xué)速度方程+不同類型的傳質(zhì)方程b不定因素—界面面積、界面性質(zhì)（吸附微量雜質(zhì)、能量分布不均等）、局部溫度不同。2速度方程：目標(biāo)：得到一組方程描述化學(xué)反應(yīng)、各種傳質(zhì)方法：化學(xué)反應(yīng)速度方程+傳質(zhì)方程+獨(dú)立性原理+穩(wěn)態(tài)或準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)原理（主要是傳質(zhì)方程的建立）第14頁/共16頁15§1.7數(shù)學(xué)模型

數(shù)學(xué)方程→描述傳質(zhì)+化學(xué)反應(yīng)1）對(duì)過程的分析：文字、圖形；2）假設(shè)→數(shù)學(xué)方程：a.反應(yīng)速度方程