化学动力学基础要点详解.ppt

第3章 化学动力学基础 Basis of chemical kinetics 化学热力学：化学反应在一定条件下能不能发生；若能发生，可以进行的限度。 化学动力学：反应速率到底有多快。 研究化学反应速率的作用：体内的生物化学变化(有害反应与有益反应)； 研究人体内的药物代谢动力学的作用：服药时间。 3.应用反应速率表示式注意事项 （1）反应速率都是正值，故用反应物表示反应速率时，应添加负号。 （2）用不同反应物表示反应速率时，其速率大小会各不相同。如 第二节 反应速率与反应物浓度的关系 同一化学反应，其活化能相同。 那么是否同一化学反应，在任何条件下其反应速率也都一样呢？ 化学反应速率不仅与反应物的本性有关，而且与反应物浓度、温度以及反应的途径（催化剂）有关。 一、反应速率方程式（rate law of a reaction） 1.质量作用定律 挪威化学家Guldberg和Waage在研究化学平衡时，总结出了一条规律： 当温度不变时，元反应的速率与各反应物浓度幂的乘积成正比。 ：称为质量作用定律（law of mass action） 反应速率方程式 对于某一元反应 aA + bB → cC v ∝ ca（A）·cb（B） v = kca（A）·cb（B） 速率方程式：质量作用定律的数学表达式 式中 k ─与反应物的本性、温度以及催化剂有关，而与反应物浓度无关的常数 ，称为速率系数。 2.速率系数的物理意义 （1） k在数值上相当于各反应物浓度为1mol·L-1时的反应速率 ，若c（A）、c（B）都等于1，则v = k，故k又称为反应的比速率； （2）k的单位完全取决于a + b（总反应级数）。 （3）在相同条件下， k愈大，则反应速率愈大。 3.书写反应速率方程式注意事项 （1）速率方程式只能由实验确定，切忌望文生义。例如 2N2O5 (g)→ 4NO2 (g) + O2 (g) v ≠ kc2（N2O5） v = kc（N2O5） ∵① N2O5 (g) → NO3 (g) + NO2 (g) （慢） ② NO3 (g) → NO (g) + O2 (g) （快） ③ NO (g) + NO3 (g) → 2NO2 (g) （快） 结论：速率取决于其慢反应（与反应过程有关）。 （2）质量作用定律仅适用于元反应。 （3）用慢的元反应表示复合反应的速率方程式。如 v = kc（N2O5） （4）纯固态或纯液态不写进速率方程式。 如 C（s）+ O2(g) →CO2(g) v = k c(O2) （5）水的浓度变化不大时，不列入速率方程式中。 二、反应级数（order of reaction ） 1.概念 （1）定义 反应级数是反应速率方程式中各反应物浓度方次之和。 （2）来源 来自反应速率方程式，只能由实验测得。 （3）与反应分子数的关系 反应分子数是反应方程式中各反应物系数之和； 反应分子数只能是正整数， 而反应级数可以是零、整数和分数,负数 ； 元反应的反应分子数即反应级数。如 CO（g）+ H2O （g） → CO2 （g）+ O2（g） 其反应分子数为2，反应级数也为2。 （ 而 2N2O5（g）→ 4NO2 （g） + O2 （g）不是元反应，反应分子数为2，而反应级数为1，二者不相等。） 2.反应级数的测定(初始速率法) 解 设反应速率方程式为 v = kcx（A）·cy（B） 将实验1，2数据代入，则有 将x = 2 ，y = 1代入(1)，则有 5.50×10-6 = k(0.100)2(0.100)1 （5） 故 k = 5.50×10-3 L2·mol-2·s-1 反应速率方程式为 v = 5.50×10-3 c2（A）c（B）。 反应级数为3，反应分子数也为3。 （1）定义 一级反应是反应速率与反应物浓度的一次方成正比的反应。 （2）速率方程式 例2：已知某药物在人体内代谢服从一级反应规律。设给人体注射0.50g该药物，然后在不同时间测定血中该药物的含量，得数据如下： 求：①该药物的半衰期； ②若血液中该药物的最低有效量相当于3.7mg·L-1；则需几小时后注射第二次？ 已知：c1=4.6mg·L-1，c2=1.