《物理化学》课程教学课件（PPT讲稿）第11章 化学动力学基础（一）

尔东理王大 物理化学电子教案 积分法 微分法 半衰期法 孤立法 化学动力学基础一】 一级反应 对峙反应 平行反应 连续反应 链反应 2025/413

2025/4/3 2 物理化学电子教案—第十一章 积分法 微分法 半衰期法 孤立法 一级反应 对峙反应 平行反应 连续反应 链反应

第+一章化学动力学基雄达 理工大军 ERSITY OF TECHNOLOGY §11.1化学动力学的任务和目的 §11.2化学反应速率的表示法 §11.3化学反应的速率方程 §11.4具有简单级数的反应 §11.5几种典型的复杂反应 *§11.6基元反应的微观可逆性原理 §11.7温度对反应速率的影响 *§11.8关于活化能 §11.9链反应 *§11.10拟定反应历程的一般方法 2025/4/3

2025/4/3 3 §11.1 化学动力学的任务和目的 第十一章 化学动力学基础(一) §11.2 化学反应速率的表示法 §11.3 化学反应的速率方程 §11.4 具有简单级数的反应 §11.5 几种典型的复杂反应 *§11.6 基元反应的微观可逆性原理 §11.7 温度对反应速率的影响 *§11.8 关于活化能 §11.9 链反应 *§11.10 拟定反应历程的一般方法

力东理王大 §111化学动力学的任务和耳的ERSTTY OF TECHNOLOGY 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，但无法预料反应能否发生？反应的速率 如何？反应的机理如何？例如： △，Ga/kJ·mol N+→NH,e -16.63 H2+502→H200) -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。 2025/4/3

2025/4/3 4 §11.1 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，但无法预料反应能否发生？反应的速率 如何？反应的机理如何？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

力东理工大深 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 例：2H2+02→2H20 A,Gme=-237.2 kJ.mot-i 其自发趋势很大，但反应速率很小 HCIag)+NaOH(ag)->NaCl(ag)+H,O △Gme=-79.91kJ.mot1 反应的趋势似乎小些，但瞬间即可完成

5 例：2H2+O2 → 2H2O rGm y= – 237.2 kJ.mol-1 其自发趋势很大，但反应速率很小 HCl(aq)+NaOH(aq)→NaCl(aq)+H2O rGm y= – 79.91 kJ.mol-1 反应的趋势似乎小些，但瞬间即可完成

归东理子大 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 化学动力学的研究对象 化学动力学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： N, 3 H2→NH,(g) 需一定的T,p和催化剂 2 H2+ 502→H0(I0) 点火，加温或催化剂

6 化学动力学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

化学动力学的目的： 力东理子大 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 控制反应速率 控制反应机理 得到预期的产品。 不同的反应，往往速率相差很大，可分： 慢：如岩石风化，地壳中的某些反应。 中：几十秒~几十天范围一本课程主要研究 对象。 快：离子反应，爆炸反应一现代动力学研究的 活跃领域，激光、分子束技术

7 控制反应速率 控制反应机理 化学动力学的目的： 得到预期的产品。 不同的反应，往往速率相差很大，可分： 慢：如岩石风化，地壳中的某些反应。 中：几十秒  几十天范围—本课程主要 研究 对象。 快：离子反应，爆炸反应—现代动力学研究的 活跃领域，激光、分子束技术

化学动力学发展简史 归东理子大 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 19世纪后半叶，宏观反应动力学阶段。主要成就 是质量作用定律和Arrhenius公式的确立，提出了 活化能的概念。 20世纪前叶，宏观反应动力学向微观反应动力 学过渡阶段 20世纪50年代，微观反应动力学阶段。对反应 速率从理论上进行了探讨，提出了碰撞理论和过 渡态理论，建立了势能面。发现了链反应，从总 包反应向基元反应过渡。由于分子束和激光技术 的发展，开创了分子反应动态学

8 •19世纪后半叶，宏观反应动力学阶段。主要成就 是质量作用定律和Arrhenius公式的确立，提出了 活化能的概念。 化学动力学发展简史 •20世纪50年代，微观反应动力学阶段。对反应 速率从理论上进行了探讨，提出了碰撞理论和过 渡态理论，建立了势能面。发现了链反应，从总 包反应向基元反应过渡。由于分子束和激光技术 的发展，开创了分子反应动态学。 •20世纪前叶，宏观反应动力学向微观反应动力 学过渡阶段

化学动力学发展简史 归东理子大得 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY •近百年来，由于实验方法和检测手段的日新月异， 如磁共振技术、闪光光解技术等，使化学动力学 发展极快 1950年左右，测时间分辨率小于 10-3s 1970年左右，测时间分辨率到了106s 1980年左右，测时间分辨率到了1012s 2000年左右，测时间分辨率到了1015s ·动力学理论尚不够完善，还需继续努力

9 •近百年来，由于实验方法和检测手段的日新月异， 如磁共振技术、闪光光解技术等，使化学动力学 发展极快 1950年左右，测时间分辨率小于 •动力学理论尚不够完善，还需继续努力 化学动力学发展简史 3 10 s − 1970年左右，测时间分辨率到了 6 10 s − 1980年左右，测时间分辨率到了 12 10 s − 2000年左右，测时间分辨率到了 15 10 s −

归东理子大 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 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 dR]o dt dt 速率 d[R]_d[P] >0 dt dt

10 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 ⎯⎯→

东理工大 §1山2反应速率的表示方法 ONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY The representation of reaction rate 1.反应速率的表示方法 1、反应进度extent of1 reaction 反应 aA bB →gG+hH t=05-0n(A)nB) no(G) nB nG nH %,-0=△/ol 5= def dni or Vi 化= Vi

11 1、 反应进度 extent of reaction 反应 aA + bB ⎯→ gG + hH mol n n n i i i i i def / ,0   =  −  = t=0 =0 n0 (A) n0 (B) n0 (G) n0 (H) t=t  nA nB nG nH i i def dn or d   = §11.2 反应速率的表示方法 The representation of reaction rate 1. 反应速率的表示方法