北京化工大学：《物理化学》课程电子教案（PPT教学课件，工科非化工专业）第七章 化学反应动力学 Chemical Reaction Dynamics

第七章化学动力学 Chemical Reaction Dynamics §7-1反应速率 §7-2化学反应速率方程 §7-3速率方程的积分形式 §7-4动力学计算举例 §7-5速率方程的确定 §7-6温度对反应速率的影响 §7-7活化能 §7-8典型的复合反应 §7-9复合反应速率的近似处理方法

§7-1反应速率 §7-2化学反应速率方程 §7-3速率方程的积分形式 §7-4动力学计算举例 §7-5速率方程的确定 §7-6温度对反应速率的影响 §7-7活化能 §7-8典型的复合反应 §7-9复合反应速率的近似处理方法 第七章 化学动力学 Chemical Reaction Dynamics 第七章 化学动力学 Chemical Reaction Dynamics

引言 化学反应和相变化需要从两方面研究： 1、研究变化的可能性，即方向、限度即平衡 热力学 2、研究变化的速率和反应机理 动力学

引言引言 化学反应和相变化需要从两方面研究： 1、研究变化的可能性，即方向、限度即平衡 ——————热力学 2、研究变化的速率和反应机理 ——————动力学

§7-1化学反应速率 The Rates of Chemical Reactions 一、化学动力学： 研究浓度或压力、温度及催化剂等各因素对反应 速度的影响，以及反应过程要经过的具体步骤。 即研究反应速度和反应机理。 研究反应速率：浓度、时间和温度之间的关系。 f(c,t,T)=0 恒定温度T时：fc,t,)=0

§7-1 化学反应速率 The Rates of Chemical Reactions §7-1 化学反应速率 The Rates of Chemical Reactions 一、化学动力学： 一、化学动力学： 研究浓度或压力、温度及催化剂等各因素对反应 速度的影响，以及反应过程要经过的具体步骤。 即研究反应速度和反应机理。 研究反应速率：浓度、时间和温度之间的关系。 f(c,t,T)=0 恒定温度T时： f(c,t,)=0

二、反应速率定义 任意反应：-VaA-VBB.=...+VYY+VzZ 0=∑VBB 1.反应速率定义：单位时 (按反应进度定义) 间发生反应的物质的量。 C=dE/dt-dng/vpdt 2.反应速率定义：单位时间 按浓度定义) 单位体积内发生反应的 r=dE/Vdt-dng/VVpdt 物质的量。 =dCg/Vpdt

2.反应速率定义：单位时间 单位体积内发生反应的 物质的量。 2.反应速率定义：单位时间 单位体积内发生反应的 物质的量。 二、反应速率定义 二、反应速率定义 任意反应：-νAA- νBB……=……+ νYY+ νZZ 0=∑ νBB (按反应进度定义) ζ=dξ/dt=dnB/νBdt (按反应进度定义) ζ=dξ/dt=dnB/νBdt 1.反应速率定义：单位时 间发生反应的物质的量。 1.反应速率定义：单位时 间发生反应的物质的量。 （按浓度定义） r=dξ/Vdt=dnB/VνBdt =dCB/ νBdt （按浓度定义） r=dξ/Vdt=dnB/VνBdt =dCB/ νBdt

3、各组分表示的反应速率之间的关系 aA+bB=IL+mM -rA/a=-rg/b=r/1=ry/m 例： N2+3H2=2NH3 r1 dN:1 dlu:]1dNH;] -1 dt -3 dt 2 dt

3、各组分表示的反应速率之间的关系 aA+bB＝lL+mM -rA/a＝-rB/b＝rL/l＝rM/m 例： N2 + 3H2 = 2NH3 N2 + 3H2 = 2NH3 [ ] [ ] [ ] dt NHd dt Hd dt Nd r 2 2 3 2 1 3 1 1 1 = − = − =

三、反应速率的实验测定： A→B 测定ct作图。 1、化学法：采用降温、 冲淡或冷冻法，终止反应。 反应物 。dcp/dt 然后进行化学分析。 2、物理法：物理量和浓 产物 de/dt 度成正比。如：体积、旋 t 光度、电导、折光率等

三、反应速率的实验测定 反应速率的实验测定： 测定c∼t 作图。 c t 反应物 产物 dcB/dt dcA/dt A A →→ BB 1、化学法：采用降温、 冲淡或冷冻法，终止反应。 然后进行化学分析。 2、物理法：物理量和浓 度成正比。如：体积、旋 光度、电导、折光率等

§7-2化学反应速率方程 The Rates Law of Chemical Reactions 一、 化学反应速率方程形式 =f (CB,T,....f (cB,t,T,......)=0 二、基本概念 l.基元反应(elementary reactions):反应物的微粒（分 子、原子、粒子、自由基等)经一次碰撞即生成产 物的反应。 2.非基元反应（总包反应overall reactions):反应物的微 粒经两次或两次以上碰撞才能生成产物的反应

§7-2 化学反应速率方程 The Rates Law of Chemical Reactions §7-2 化学反应速率方程 The Rates Law of Chemical Reactions 二、基本概念 1.基元反应(elementary reactions)：反应物的微粒（分 子、原子、粒子、自由基等）经一次碰撞即生成产 物的反应。 2.非基元反应(总包反应overall reactions)：反应物的微 粒经两次或两次以上碰撞才能生成产物的反应。 一、化学反应速率方程形式 r=f（cB，T，......）或 f（cB，t，T，......）=0

3.反应机理(reactions mechanism):组成非基元 反应的具体步骤。 4.反应分子数(Reaction order) ①单分子反应：反应物的微粒为1，反应分子数为1 ②双分子反应：反应物的微粒为2，反应分子数为2 ③叁分子反应：反应物的微粒为3，反应分子数为3 三分子以上的反应极少

3.反应机理（reactions mechanism）：组成非基元 反应的具体步骤。 4.反应分子数(Reaction order) c单分子反应：反应物的微粒为1，反应分子数为1 d双分子反应：反应物的微粒为2，反应分子数为2 e叁分子反应：反应物的微粒为3，反应分子数为3 三分子以上的反应极少

三、基元反应质量作用定律 基元反应的速率与各反应物浓度的幂乘积成正比， 其中浓度的方次为反应方程相应组分的化学计量。因 此基元反应的表达方式只有一种。 ①单分子反应：A→产物 -dcA/dt=kcA ②双分子反应：A+B→产物 -dcA/dt=kcACB 2A→产物 -dcA/dt-kcA2 ③叁分子反应：2A+B→产物-dcA/dt=kcA2cB

c单分子反应： A→产物 -dcA/dt=kcA d双分子反应： A+B→产物 -dcA/dt=kcAcB 2A→产物 -dcA/dt=kcA2 e叁分子反应： 2A+B→产物 -dcA/dt=kcA2cB 三、基元反应质量作用定律 基元反应的速率与各反应物浓度的幂乘积成正比, 其中浓度的方次为反应方程相应组分的化学计量。因 此基元反应的表达方式只有一种。 三、基元反应质量作用定律 基元反应的速率与各反应物浓度的幂乘积成正比, 其中浓度的方次为反应方程相应组分的化学计量。因 此基元反应的表达方式只有一种

四、非基元反应速率方程 CL2+H,→2HCI dt L2+H2→2HI dc=kc.Cn dt CH,C Br2+H2→2HBr dCBr二k dt 1+k'CHBr C BT2

四、非基元反应速率方程 Cl 2+H 2 →2HCl 2 2 1 HCl 2 H Cl dc kc c dt = I 2+H 2 →2HI 2 2 H I H I dc kc c dt = Br 2+H 2 →2HBr 2 2 2 1 2 ' 1 HBr H Br HBr B r dc c c k dt c k c = +