《水污染控制原理》课程教学资源（实验指导）第1章 化学动力学

第一章化学动力学对实验的指导动力学对半衰期测定确定反应级数的指导1、半衰期测定的意义放射性元素的原子核有半数发生衰变时所需要的时间，叫半衰期（Half-life）。随着放射的不断进行，放射强度将按指数曲线下降，放射性强度达到原值一半所需要的时间叫做同位素的半衰期。目前广义上的半衰期还包含降解反应中反应物浓度下降为一半所对应的时间。半衰期测定实验不光可用于考古，还可用于测定污染物降解反应级数及动力学常数的测定。2、利用半衰期得到降解动力学级数的理论基础2.1反应级数如果通过试验数据的数学处理，得出产物P的反应速率可以表示为_ dlpl_ dcp = kc,cp(1-1)rp=d"d那末，产物P的反应称为：反应物A的a级反应：反应物B的b级反应；总称为（a+b）级反应。K称为反应的速率常数（rateconstant），其单位为（浓度）1-(a+b)/时间。2.2半衰期与反应级数由已经给出的一级反应及二级反映的半衰期公式。同样，可以推理得出基元反应的反应物A的反应级数n与半衰期tu/2的关系如下：1“式中，CA为A在(-0 时的浓度。1/20c利用上式可得出求反应级数的图解法，如图1-1所示。1

1 第一章 化学动力学对实验的指导 动力学对半衰期测定确定反应级数的指导 1、半衰期测定的意义 放射性元素的原子核有半数发生衰变时所需要的时间，叫半衰期 （Half-life）。随着放射的不断进行，放射强度将按指数曲线下降， 放射性强度达到原值一半所需要的时间叫做同位素的半衰期。目前广 义上的半衰期还包含降解反应中反应物浓度下降为一半所对应的时 间。半衰期测定实验不光可用于考古，还可用于测定污染物降解反应 级数及动力学常数的测定。 2、利用半衰期得到降解动力学级数的理论基础 2.1 反应级数 如果通过试验数据的数学处理，得出产物 P 的反应速率可以表示为   b B a A P P kc c dt dc dt d P r = = = （1-1） 那末，产物 P 的反应称为：反应物 A 的 a 级反应；反应物 B 的 b 级反应；总称为（a+b） 级反应。K 称为反应的速率常数（rate constant），其单位为（浓度）1-(a+b)/时间。 2.2 半衰期与反应级数 由已经给出的一级反应及二级反映的半衰期公式。同样，可以推理得出基元反应的反 应物 A 的反应级数 n 与半衰期 1/ 2 t 的关系如下： ( ) 1/ 2 1 0 1  n− A c t 式中， A0 c 为 A 在 t=0 时的浓度。 利用上式可得出求反应级数的图解法，如图 1-1 所示

10051000350350252512.512.500$/2/4100150f2512.5012f..4t图1-1求基元反应的级数2.3反应级数不同的反应半衰期与反应起始浓度关系①当n=1时，半衰期t1/2与起始浓度无关dc - kc②当n#时，由dt2 r-1 1得出：ty2(n-D)kCT)2H-1+(1-nlg Cs两边取对数可得：lgt2=lg(n-1)k3、利用半衰期得到降解动力学级数的实验过程1、采用实验测定降解物随时间的衰减情况，记录时间-浓度关系；2、反应级数不同的反应，半衰期与反应起始浓度关系分析2

2 图 1-1 求基元反应的级数 2.3 反应级数不同的反应半衰期与反应起始浓度关系 3、利用半衰期得到降解动力学级数的实验过程 1、采用实验测定降解物随时间的衰减情况，记录时间-浓度关系； 2、反应级数不同的反应，半衰期与反应起始浓度关系分析

3、采用数据拟合，分析数据是否符合误差分析的标准要求，如果符合则以1gt1/2为纵坐标，1gC.为横坐标作图，应得到一条直线，由直线斜率即可求得反应级数n3

3 3、采用数据拟合，分析数据是否符合误差分析的标准要求，如果符合则以 lgt1/2 为纵坐标，lgC0 为横坐标作图，应得到一条直线，由直线斜率即可求得反应级数 n