重慶大學(xué)大學(xué)化學(xué)第2章化學(xué)反應(yīng)速率(編輯修改稿)
2024-09-12 00:56 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 數(shù)據(jù)如下： 實(shí)驗(yàn)標(biāo)號(hào) CA/moldm3 CB/moldm3 v/ mol?dm3?s1 1 2 3 分析： 2號(hào) cA一定 cB增加到 2倍 v也增加到 2倍 3號(hào) cB一定 cA增加到 2倍 v增加到 4倍 得速率方程： v = kc2AcB 討論 質(zhì)量作用定律是以實(shí)驗(yàn)為依據(jù)的，對(duì)于 基元反應(yīng)，可以直接根據(jù)方程式寫出其速率方程式，而 非基元反應(yīng)的速率方程式中，濃度的指數(shù)和反應(yīng)物的系數(shù)不一定相符，不能由化學(xué)反應(yīng)方程式直接寫出，而要由實(shí)驗(yàn)確定。 結(jié)論： 如果一個(gè)化學(xué)反應(yīng)的速率方程與按質(zhì)量作用定律寫出的速率方程形式相同，并不能說(shuō)明該反應(yīng)一定是基元反應(yīng)；但反應(yīng)速率方程與按質(zhì)量作用定律寫出的速率方程形式不同，則一般可以說(shuō)該反應(yīng)是復(fù)合反應(yīng)。 速率方程與質(zhì)量作用定律 濃度與反應(yīng)速率的關(guān)系 （ 2） 反應(yīng)級(jí)數(shù) 任一化學(xué)反應(yīng) aA + bB?????? ＝ gG+dD+?????? 其反應(yīng)速率方程式可寫為下式 v = kcA? cB ?…… 若是基元反應(yīng)，則 ? ＝ a ?=b 若是復(fù)合反應(yīng)，則不一定 ? ＝ a ? =b 反應(yīng)級(jí)數(shù) v = kcA? cB ? 式中，各濃度項(xiàng)的指數(shù) ?、 ?稱為反應(yīng)的分級(jí)數(shù)， ?為 A的分級(jí)數(shù)， ?為 B的分級(jí)數(shù)，分別表示 A、 B的濃度對(duì)反應(yīng)速率影響的程度。 令 n = ?+?+?????? 則 n稱為總反應(yīng)級(jí)數(shù) 對(duì)于復(fù)合反應(yīng) ?、 ????和 n的數(shù)值完全由實(shí)驗(yàn)測(cè)定， 反應(yīng)級(jí)數(shù)的值可以是零、正整數(shù)、分?jǐn)?shù)或負(fù)數(shù) 。 反應(yīng)級(jí)數(shù) v = c0(NH3) =k n=0 零級(jí)反應(yīng) ??? ?? 催化劑W例 1 氨在鎢上的分解反應(yīng) 2 NH3 N2 + 3H2 uA???例 2 氧化亞氮在細(xì)顆粒金上的分解反應(yīng) N2O(g) N2 + 1/2O2 v = c0(N2O) =k n=0 零級(jí)反應(yīng)的反應(yīng)速率與反應(yīng)物的濃度無(wú)關(guān) 反應(yīng)級(jí)數(shù) 例 1 2N2O5 → 4NO 2+O2 實(shí)驗(yàn)測(cè)得 v = kc(N2O5 ) ?=1 ?=0 n=1 例 2 CO在 V2O5晶體表面上的燃燒反應(yīng) 2CO(g) + O2 (g) → 2CO2(g) 實(shí)驗(yàn)測(cè)得 v = kc（ CO） ?=1 ?=0 n=1 是一級(jí)反應(yīng)，而不三級(jí)反應(yīng)。 一級(jí)反應(yīng) 反應(yīng)級(jí)數(shù) 例 2NO2 →2NO + O 2 v = kc2(NO2 ) ?=2 ?=0 n=2 二級(jí)反應(yīng) 三級(jí)反應(yīng) 例 2NO + 2H2 → 2H2O ＋ N2 v = kc2(NO ) c (H2 ) ?=2 ?=1 n=3 反應(yīng)級(jí)數(shù) 一級(jí)半反應(yīng)： H2 + Cl2 → 2HCl v = kc(H2) c1/2 (Cl2) ?=1 ?=1/2 n= 二級(jí)半反應(yīng)： CO + Cl2 → COCl 2 v = kc(CO) c3/2 (Cl2) ?=1 ?=3/2 n= 分?jǐn)?shù)級(jí)反應(yīng) k 的單位 ∵ v = kcA? cB ?…… ∴ k = v/ cA? cB ? 式中 c的 單位為： molm3， v的 單位為： molm3 ?s1 則 n級(jí)反應(yīng)的速率常數(shù) k的單位為： k = molm3 ?s1 /(molm3 )n = mol(1n)m 3(n1) ?s1 零級(jí)反應(yīng)： n = 0 k的單位 molm3 ?s1 一級(jí)反應(yīng)： n = 1 k的單位 s1 二級(jí)反應(yīng)： n = 2 k的單位 m3mol1 ?s1 例 題 303K時(shí)，測(cè)得乙醛分解反應(yīng) CH3CHO(g) → CH4(g)+CO(g) 的反應(yīng)速率及有關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下： （ 1）寫出該反應(yīng)的速率方程，確定反應(yīng)級(jí)數(shù)； （ 2）計(jì)算速率常數(shù) k； （ 3）求 c(CH3CHO)= mol?dm3時(shí)的反應(yīng)速率。 c(CH3CHO)/ mol?dm3 v/ mol?dm3?s1 解： （ 1）設(shè)該反應(yīng)的速率方程為 υ=k (CH3CHO) 任選兩組數(shù)據(jù)代入速率方程，如選第 1， 4組數(shù)據(jù)得： ?dm3?s1=k(?dm3 )n ?dm3?s1=k( mol?dm3)n 兩式相除 3 1 3 3 1 30 . 0 2 5 m o l d m s ( 0 . 1 0 m o l d m ) 1()0 . 4 0 6 m o l d m s ( 0 . 4 0 m o l d m ) 4nnn?? 解得 n≈2，故該反應(yīng)的速率方程為： υ=kc2(CH3CHO)， n＝ 2， ∴ 是二級(jí)反應(yīng) 例 題 （ 2）將任一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（如第 3組）代入速率方程，可求得 k值： mol?dm3?s1=k (?dm3)2 k = dm3 ?mol1?s1 （ 3） c(CH3CHO） = mol?dm3 時(shí) υ=kc2(CH3CHO) = dm3 ?mol1?s1 (?dm3)2 = mol?dm3?s1 濃度與反應(yīng)速率的關(guān)系 （ 3）一級(jí) 反應(yīng)積分速率方程式 —— 濃度與時(shí)間的關(guān)系 某一級(jí)反應(yīng)為 A → P ， 速率方程為 v= kcA 。 根據(jù)反應(yīng)速率的定義得 AAdcv k cdt? ? ?微分式 設(shè) t = 0時(shí)，反應(yīng)物 A的濃度為 c0 ； t時(shí)刻時(shí)，反應(yīng)物 A的濃度為 c 對(duì)上式進(jìn)行積分， 0octAcAdc k d tc????0ln c ktc ＝ ln(c0/[c]) － ln(c/[c]) = kt ln(c/[c])=kt + ln(c0/[c]) () 積分式 討 論 1） 一級(jí)反應(yīng)中反應(yīng)物濃度與時(shí)間的關(guān)系 由 lnc/[c]= kt+ lnc0/[c]可得 一級(jí)反應(yīng)的反應(yīng)物濃度的自然對(duì)數(shù) lnc/[c]與時(shí)間 t呈直線關(guān)系 。 直線斜率 為 k。 討 論 2）半衰期 1 / 2l n 2 0 . 6 9 3tkk??反應(yīng)物 消耗一半（
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