武汉大学：《物理化学》课程教学资源（PPT课件）第七章 宏观反应动力学（化学反应的速率方程、积分速率方程－具有简单级数的反应）

化学反应的速率方程

化学反应的速率方程

速率方程(rate equation of chemical reaction) 一浓度对反应速率的影响 速率方程又称动力学方程。它表明了反应速 率与浓度等参数之间的关系或浓度等参数与 时间的关系。速率方程可表示为微分式或积 分式。 1 dc =r=f(c) 微分式 v dt c=F(t) 积分式

速率方程(rate equation of chemical reaction) －浓度对反应速率的影响 速率方程又称动力学方程。它表明了反应速 率与浓度等参数之间的关系或浓度等参数与 时间的关系。速率方程可表示为微分式或积 分式。 c F t = ( ) r f c = ( ) 微分式 积分式 1 dc v dt =

质量作用定律(law of mass action) 实验发现许多反应 aA+bB+.=gG+hH+. 其反应速率r具有以下形式： r=k·A]·BP. 、B:反应的分级数，称反应对物质A为级， 对物质B为阝级 n=a+B+:反应的级数。 k:反应速率常数，是温度与压力的函数。但一般而 言，p对k的影响较小，可视k为温度T的函数

质量作用定律（law of mass action） 实验发现许多反应 aA＋bB＋ .＝gG＋hH＋ . 其反应速率 r 具有以下形式： r = k · [A] · [B] . 、： 反应的分级数，称反应对物质 A 为  级， 对物质 B 为  级 n =  +  + .： 反应的级数。 k：反应速率常数，是温度与压力的函数。但一般而 言，p对k的影响较小，可视k为温度T的函数

质量作用定律(law of mass action) 注意： 1.只有基元反应严格地符合质量作用定律；对于基 元反应，反应分级数等于相应的反应计量系数绝 对值，反应级数等于反应分子数。 2.对于总包反应，质量作用定律并不一定成立，即 使成立，反应级数与反应计量系数也不一定存在 对应关系。 3.反应速率常数的量纲与反应级数有关

质量作用定律（law of mass action） 注意： 1. 只有基元反应严格地符合质量作用定律；对于基 元反应，反应分级数等于相应的反应计量系数绝 对值，反应级数等于反应分子数。 2. 对于总包反应，质量作用定律并不一定成立，即 使成立，反应级数与反应计量系数也不一定存在 对应关系。 3. 反应速率常数的量纲与反应级数有关

几个总包反应： H2+Br→2HBr k[H2][B]'W2 1+'.[HB] [B2] H2 +Cl,->2HCI r=k[H2][C,]2 H2+I2→2HⅡ r=k[H2][I2] 返回

       1/ 2 2 2 2 2 2 2 1 k H Br H Br HBr r HBr k Br + → = +     1/ 2 H Cl HCl r k H Cl 2 2 2 2 + → = 2 H I HI r k H I 2 2 2 2 + → = 2    返回 几个总包反应：

准级数反应(pseudo order reaction) 在速率方程中，若某一物质的浓度在反应过程 中可以认为没有变化，可并入速率常数项，这时反 应总级数可相应下降，下降后的级数称为准级数反 应。例如： (①) r=AlB] [A]>B] r=k[B] (k=[A])准一级反应 (2) r=k[H][A] H为催化剂 r =k [A] (k=H)准一级反应

准级数反应（pseudo order reaction） 在速率方程中，若某一物质的浓度在反应过程 中可以认为没有变化，可并入速率常数项，这时反 应总级数可相应下降，下降后的级数称为准级数反 应。例如： ' ' (1) [A][B] [A] [B] [B] ( [A]) r k r k k k =  = = 准一级反应 ' (2) [H ][A] H [A] ( [H ]) ' r k r k k k + + + = = = 为催化剂 准一级反应

积分速率方程 一具有简单级数的反应

积分速率方程 －具有简单级数的反应

一级反应(first order reaction) 反应速率只与反应物浓度的一次方成正比的 反应称为一级反应。常见的一级反应有放射性元 素的蜕变、分子重排、五氧化二氮的分解等。 2Ra→2Rn+Het=k灯2Ral N,0→N,0,+0,r=kN,0]

一级反应（first order reaction） 反应速率只与反应物浓度的一次方成正比的 反应称为一级反应。常见的一级反应有放射性元 素的蜕变、分子重排、五氧化二氮的分解等。 226 222 4 226 88 86 2 88 2 5 2 4 2 2 5 Ra Rn He r k[ Ra] 1 N O N O O r k[N O ] 2 ⎯⎯→ + = ⎯⎯→ + =

一 级反应的微分速率方程 -differential rate equation of first order reaction 反应： A P t=0 CAO 0 t=t CA CA.O 一CA 微分式 = dCA三kCA dr

一级反应的微分速率方程 -differential rate equation of first order reaction） A ,0 = − A A t t c c c 反应： A P ⎯⎯⎯→ A,0 0 0 t c = A 1 A d d c r k c t 微分式 = − =

一 级反应的积分速率方程 -integral rate equation of first order reaction 不定积分式 了-j -lncA=kt+常数 定积分式 安-k Cao=kt In CA C=Ci.o exp(-kt)

一级反应的积分速率方程 不定积分式 A 1 A d d c k t c − =   1 −lncA = + k t 常数 定积分式 A A,0 A A,0 1 1 0 A A d d ln c t c c c k t k t c c − = =   -integral rate equation of first order reaction ,0 1 exp( ) C C k t A A = −