中国科学技术大学：《物理化学 Physical Chemistry》课程教学课件（讲稿）第十一章 化学动力学基础（一，1/3）

第十一章化学动力学基础 S11.1化学动力学的任务和目的 一、 化学动力学定义： 研究一个实际的化学反应过程，往往需 考察热力学和动力学两个方面：

一 ﹑化学动力学定义： §11.1 化学动力学的任务和目的 研究一个实际的化学反应过程，往往需 考察热力学和动力学两个方面： 第十一章 化学动力学基础（一）

1.热力学： 解决了 反应的方向、限度、平衡；给出反应发生的 可能性、平衡点即体系可能的能量最低点。 没有解决的问题： 反应速率（反应的时间因素） 反应的中间历程（反应机理）

1. 热力学： 解决了 反应的方向、限度、平衡；给出反应发生的 可能性、平衡点即体系可能的能量最低点。 没有解决的问题： 反应速率（反应的时间因素） 反应的中间历程（反应机理）

△G8/kJ.mol- 3 H2→NH3(g) -16.63 +0.→l,00 H -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。反应快慢，热力学无 法回答

22 3 22 2 1 3 N H NH (g) 2 2 1 H O H O(l) 2 + ¾¾® + ¾¾® 1 r m / kJ mol 16.63 237.19 G - D × - - y 热力学只能判断这两个反应都能发生， 但如何使它发生。反应快慢，热力学无 法回答

2.动力学定义： “化学动力学是研究化学反应速率、反应历程 的学科。” 给出反应若可能发生，能否转化为现实（即 考虑反应速率)。 动力学认为： N2+号H2→NH,(g) 需一定的T,P和催化剂 H2+ 0,→H,00 点火，加温或催化剂

2. 动力学定义: “化学动力学是研究化学反应速率、反应历程 的学科。 ” 给出反应若可能发生，能否转化为现实（即 考虑反应速率）。 22 3 2 22 1 3 N H NH (g) 2 2 1 H O H O(l) 2 + ® + ® 动力学认为： 点火，加温或催化剂 需一定的T,P和催化剂

二、化学动力学的任务和目的 ◆研究化学反应及相变的速率，了解各种因 素（催化剂，温度，压力，浓度，介质等） 对反应速率的影响， ◆建立化学反应速率理论 ◆研究化学反应及相变的机理，研究反应物按 什么途径，经过哪些步骤，有哪些中间产物 生成等，才能转变为最终产物

u 研究化学反应及相变的速率，了解各种因 素（催化剂，温度，压力，浓度，介质等） 对反应速率的影响， u建立化学反应速率理论 u研究化学反应及相变的机理，研究反应物按 什么途径，经过哪些步骤，有哪些中间产物 生成等，才能转变为最终产物 二﹑化学动力学的任务和目的

三、反应历程 (机理) 及其意义 对于大多数化学反应，并非一步完成，需 分几步来完成： 反应物 R(reactant ≥.反应历程. 产物 P(product) 中间步骤？ 中间产物？

三、反应历程（机理）及其意义 对于大多数化学反应，并非一步完成，需 分几步来完成：

1.选择适当的反应历程，可以加快所需反应的 反应速度。 例如：合成氨反应： 3H2+N2→2NH3(300atm,500C) 热力学计算得知： 转化率~26%（由平衡常数计算得)

1. 选择适当的反应历程，可以加快所需反应的 反应速度。 例如：合成氨反应： 3 H2 + N2 ® 2 NH3（300 atm，500°C） 热力学计算得知： 转化率 ～ 26%（由平衡常数计算得）

考虑动力学因素 ·反应若无催化剂，其反应速率→0，完全不 能用于生产； ·若采用适合的催化剂，改变其反应历程，则 可加快反应的速度（常用Fe催化剂）。 ·研究反应机理，能为控制反应产物、反应速 度提供依据

• 反应若无催化剂，其反应速率 ® 0，完全不 能用于生产； • 若采用适合的催化剂，改变其反应历程，则 可加快反应的速度（常用 Fe 催化剂）。 • 研究反应机理，能为控制反应产物、反应速 度提供依据。 考虑动力学因素

2.a)研究反应机理，有助于了解分子结构， 如化学键的构成、强弱等，因为反应 过程即键的破裂与形成的过程。 b)反之，由从理论上讲，由反应分子 结构，可推测反应机理。 但这相对于a)更困难。到目前为止， 真正搞清楚反应历程的化学反应并不 很多

2. a）研究反应机理，有助于了解分子结构， 如化学键的构成、强弱等，因为反应 过程即键的破裂与形成的过程。 b）反之，由从理论上讲，由反应分子 结构，可推测反应机理。 但这相对于a）更困难。到目前为止， 真正搞清楚反应历程的化学反应并不 很多

四、动力学与热力学的关系 1.对于一个实际应用的（等温等压）反应： 反应物→产物（R→P) 若热力学V(△G0),则不必考虑动力学 因素，反应不可能

四、动力学与热力学的关系 1. 对于一个实际应用的（等温等压）反应： 反应物 ® 产物（ R ® P） • 若热力学√（DrG 0），则不必考虑动力学 因素，反应不可能