工科化学11章1－2.pptVIP

尚辅网 尚辅网 * * 尚辅网 第十一章 化学动力学 本章要求 1．掌握化学反应速率、速率常数和反应级数、基元反应和反应分子数的概念。 2．掌握零级、一级和二级反应速率方程的特点及其应用；了解通过实验建立速率方程的基本原理和方法。 3．理解阿伦尼乌斯方程及其应用，包括活化能及指前因子的定义和物理意义；了解碰撞理论和过渡状态理论。 4．了解对行反应、连串反应和平行反应的动力学特征，由反应机理建立速率方程的近似方法，链反应的特点及支链反应与爆炸的关系。 5．了解溶液中的反应、光化学反应及催化反应的特征。 尚辅网 第零节　前言 ●化学动力学与化学热力学的关系　 ——化学热力学　方向与限度：可能性 ——化学动力学　速率与机理：现实性 ●化学动力学的研究对象　 ——各类化学反应的速率（rate of reaction）以及各种因素（T，p，c，催化剂，光，电）对反应速率的影响 ——反应机理(mechanism of reaction)　反应物转化为产物的实际途径或步骤 尚辅网 ●化学动力学的研究方法　宏观方法与微观方法并用 ——宏观方法　例，测定反应系统的浓度与温度、时间等宏观量间的关系，用公式关联，构成宏观反应动力学。本课程重点 ——微观方法　最活跃。例，用激光、分子束技术考察某特定能态下的反应物分子通过单次碰撞转变成另一特定能态下生成物分子的速率，得到微观反应速率常数，把反应动力学的研究推向分子水平，构成微观反应动力学，也称分子反应动态学 李远哲　交叉分子束技术，对微观反应动力学研究作出重要贡献，获1986年诺贝尔奖 尚辅网 ●研究化学动力学的意义 ——通过化学动力学的研究，可提供选择加快所希望反应的速率、降低或抑制不希望的副反应发生的条件。对化工、材料、环保等领域极重要 ——通过反应机理(mechanism of reaction)的研究可揭示反应物的结构与反应能力的关系，了解物质变化的内部原因，以便更好地控制和调节化学反应的速率。由于反应机理能够反映出物质结构上的某些特性，所以可加深我们对于物质形态的认识。反过来，从已知的有关物质结构的知识也可以推测一些反应的机理 尚辅网 第一节　化学反应的速率 ●反应速率的定义 ——基本概念　对反应 可表达为： 　　?式中，　是物质B的计量系数(生成物取正，反应物取负) 　　?反应进度为d?时，A、B、L、M的变化量分别为：?Ad?，?Bd?，?Ld?，和?Md?，即有 dnB= 　d?的关系，或d? =　 dnB P110 尚辅网 ——定义　反应进度随时间的变化率为反应速率 ●说明 ——目的　某反应的速率与所选物质无关 ——反应多定容，V为常数。反应速率可用某组分的浓度随时间的变化率来表示。因dcB=dnB/V，上式变为 ——定义 单位体积内，反应进度随时间的变化率为反应速率? 。上式变为 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（定容） ——单位　浓度?时间-1，常用mol?dm-3 ?s-1 尚辅网 ——对反应 有 反应速率一般取正值，故　　和　　是以反应物的消耗速率表示的反应速率，　　和　　是以产物生成速率表示的反应速率 ——即 当然有 尚辅网 第二节　化学反应的速率方程 一、基元反应（elementary reaction） ●定义 　反应物分子在碰撞中相互作用直接转化为生成物分子的反应称基元反应 ●说明　 ——一般反应方程式只是计量方程，代表已完成反应的总结果，不代表实际途径（机理）。如氢与碘生成碘化氢，分三步进行 　　　　　　　　　　　(1)　I2 + M ? 2I? + M 　　　　　　　　　　　 (2)　2I? + M ? I2 + M 　　　　　　　　　　　 (3)　2I? + H2 ? 2HI 三步反应的总结果　　　 (4)　H2 + I2 ? 2HI 尚辅网 ——反应（1）~（3）是一步直接转化为生成物分子的反应，是基元反应。反应（4）是由三个基元反应构成的非基元反应，也称总包反应(overall reaction) ——反应机理　揭示化学反应由反应物到生成物的反应过程中究竟经历了哪些实际的反应步骤，即反应由哪些基元反应所构成，这些实际反应步骤的集合即构成该反应的机理 ——注意　化学反应方程式是否为基元反应必须通过大量实验才能确定 尚辅网 二、基元反应速率方程——质量作用定律 ●速率方程(rate equation)　表示反应速率与参加反应的各物质浓度及影响反应的各种因素之间的关系的方程，即v=f(c,T