厦门大学化学化工学院：《物理化学》课程电子教案（PPT教学课件）第八章 化学动力学基础（一）

物理化学电子教案一第八章 SITAS

物理化学电子教案—第八章

8.1化学动力学的任务和目的 化学热力学的研究对象和局限性 化学动力学的研究对象

8.1 化学动力学的任务和目的 化学热力学的研究对象和局限性 化学动力学的研究对象

8.1化学动力学的任务和目的 化学热力学的研究对象和局限性 研究化学变化的方向、能达到的最大限度以及外界 条件对平衡的影响。化学热力学只能预测反应的可 能性,但无法回答反应的速率如何及反应的机理如 何等现实性的问题。例如: △G/kJ.mol N2+H2 NH3(g) 2 16.63 H2+=O2—>H2O() 237.19 热力学只能判断这两个反应都能发生,但如何使它发 生,热力学无法回答

8.1 化学动力学的任务和目的 研究化学变化的方向、能达到的最大限度以及外界 条件对平衡的影响。化学热力学只能预测反应的可 能性，但无法回答反应的速率如何及反应的机理如 何等现实性的问题。例如： 2 2 3 2 2 2 1 3 N H NH (g) 2 2 1 H O H O(l) 2 + ⎯⎯→ + ⎯⎯→ 1 r m / kJ mol 16.63 237.19 G −   − − $ 热力学只能判断这两个反应都能发生，但如何使它发 生，热力学无法回答。 化学热力学的研究对象和局限性

8.1化学动力学的任务和目的 化学动力学的研究对象 化学动力学是从动态角度由宏观表象到微观分子水平研究 化学反应的速率和反应的机理以及温度、压力、催化剂、溶剂 和光照等外界因素对反应速率的影响,把热力学的反应可能性 变为现实性。 例如: 动力学认为 N2+H2→NH3(g)需一定的7,p和催化剂 2 H2+O2→>H2O)点火0。),加温或催化剂 若常温、无催化剂需1025年

8.1 化学动力学的任务和目的 化学动力学是从动态角度由宏观表象到微观分子水平研究 化学反应的速率和反应的机理以及温度、压力、催化剂、溶剂 和光照等外界因素对反应速率的影响，把热力学的反应可能性 变为现实性。 化学动力学的研究对象 2 2 3 2 2 2 1 3 N H NH (g) 2 2 1 H O H O(l) 2 + → + → 例如： 动力学认为： 需一定的T，p和催化剂 点火（ ），加温或催化剂。 若常温、无催化剂需 1025 年。 6 10 s −

8.1化学动力学的任务和目的 化学动力学的研究目的 通过化学动力学的研究,可以知道如何控制反应条件以 改变反应速率。如工业上的许多反应,我们可以通过控 制反应条件以提高反应速率从而达到提高产率的目的; 而对另一些反应,我们则希望降低其反应速率,如金属 的腐蚀、食品变质、塑料老化、人体衰老等过程。 热力学与动力学的关联 虽然热力学和动力学是研究化学反应的两个独立步骤, 但它们之间并非是毫无关联的。如果没有热力学的预言

8.1 化学动力学的任务和目的 化学动力学的研究目的 通过化学动力学的研究，可以知道如何控制反应条件以 改变反应速率。如工业上的许多反应，我们可以通过控 制反应条件以提高反应速率从而达到提高产率的目的； 而对另一些反应，我们则希望降低其反应速率，如金属 的腐蚀、食品变质、塑料老化、人体衰老等过程。 热力学与动力学的关联 虽然热力学和动力学是研究化学反应的两个独立步骤， 但它们之间并非是毫无关联的。如果没有热力学的预言

8.1化学动力学的任务和目的 则动力学的研究将是盲目的,有些反应,可以用测量热 效应的方法来研究反应速率(如细胞的新陈代谢、水泥 的水合过程、环氧树脂的固化等);而对另外一些反应, 可用动力学的方法来测定热力学函数值,如燃烧过程中 的重要自由基C2H*的生成热可借助动力学方法测量(由 于自由基C2H的活性很高、寿命短,无法用热力学方法 测量)

8.1 化学动力学的任务和目的 则动力学的研究将是盲目的，有些反应，可以用测量热 效应的方法来研究反应速率（如细胞的新陈代谢、水泥 的水合过程、环氧树脂的固化等）；而对另外一些反应， 可用动力学的方法来测定热力学函数值，如燃烧过程中 的重要自由基C2H*的生成热可借助动力学方法测量（由 于自由基C2H*的活性很高、寿命短，无法用热力学方法 测量）

8.2反应速度和速率 速度 Velocity是矢量,有方向性, 速率Rate是标量,无方向性,都是正值。 例如 r-> P 速度 R d[p > dt dt 速率 dir d[pi >0

8.2 反应速度和速率 速度 Velocity 是矢量，有方向性。 速率 Rate 是标量 ，无方向性，都是正值。 d[R] d[P] 0 0 d d t t 速度   d[R] d[P] 0 d d t t − 速率 =  例如: R P ⎯⎯→

瞬时速率 dp dt 产物(P) R P d[ri dri dt 反应物(R) 时间t d[p 反应物和产物的浓度随时间的变化 dt 在浓度随时间变化的图上,在时间t时,作交点的切线, 就得到t时刻的瞬时速率。显然,反应刚开始,速率大,然后 不断减小,体现了反应速率变化的实际情况

瞬时速率 t r t r d d[P] d d[R] R P p R = − = ⎯→ 在浓度随时间变化的图上，在时间t 时，作交点的切线， 就得到 t 时刻的瞬时速率。显然，反应刚开始，速率大，然后 不断减小，体现了反应速率变化的实际情况

反应进度( extent of reaction) 设反应为 CR—>BP t=0n2(O)n1(0) R n(t)nro) n, (t)-np(O B an B B

反应进度（extent of reaction） 设反应为： R P   ⎯⎯→ R P 0 (0) (0) t n n = R p t t n t n t = ( ) ( ) R R p P n t n ( ) (0) ( ) (0) n t n    − − = = − B B d d n   =

转化速率( rate of conversion) 对某化学反应的计量方程为: 0=∑vB已知d2=0B 转化速率的定义为 ds 1 dna dt

转化速率（rate of conversion） B B 0 B =  对某化学反应的计量方程为： 转化速率的定义为： B B d 1 d d d n t t    • = = B B d d n   已知 =