《化学动力学习题.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化学动力学习题.ppt（58页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、1,本章小结,化学动力学基础(I),反应速率,拟定反应机理,基本概念,影响因素,反应级数反应速率常数速率方程基元反应,复杂反应总包反应非基元反应,浓度,温度,阿仑尼乌斯公式,表观活化能表观速率常数频率因子,反应级数确定,简单级数反应,复杂反应,积分公式线性关系半衰期,对峙反应连串反应平行反应链反应,2,本章小结,扩散控制反应,光化反应速率方程推导,3,化学动力学习题课,一.几个基本概念 反应分子数和反应级数 基元反应和复杂反应 质量作用定律 实验活化能与反应阈能、活化焓 吸收光速率与量子效率 米氏常数,4,化学动力学习题课,二.简单级数的速率方程 1.一级反应,5,化学动力学习题课,特点：（1
2、）lnC 对t作图为一直线（2）只要t相同，为一定值（3）（4）k1的单位为时间-1,6,化学动力学习题课,2.二级反应,7,化学动力学习题课,特点：（1）对t作图为一直线（2）（3）k2的单位,8,化学动力学习题课,3.n级反应(n1),kn的单位:,9,化学动力学习题课,三.复杂反应（1）对峙反应 特征 B（y）（2）平行反应 A C（z）,10,化学动力学习题课,（3）连串反应 对B可以获得最大产率及所需要的时间,11,化学动力学习题课,四.Arrhenius方程,12,化学动力学习题课,五.反应速率理论 1.碰撞理论 2.过渡状态理论 3.单分子反应理论,13,化学动力学习题课,六.光
3、化学反应 1.量子产率 2.反应机理 3.稳态近似法确定反应的速率方程,反应机理,14,化学动力学习题课,七.酶催化反应 1.反应机理 2.米氏常数 3.,KM和rm的确定,15,化学动力学习题课,八.反应机理的确定 1.假设反应机理，利用质量作用定律，写 出基元反应的速率方程。2.依据稳态近似法、平衡态假设法或速决步确定反应的速率方程。3.求出活化能和反应级数并与实验值比较。,16,1一个化学反应进行完全所需的时间是半衰期的2倍。2一个化学反应的级数越大，其反应速率也越大。,判断题,3.选择一种催化剂，可以使G 0的反应得以进行。4.多相催化一般都在界面上进行。5.按照光化当量定律，在整个光
4、化学反应过程中，一个光子只能活化一个分子，因此只能使一个分子发生反应。,17,选择题,1.某一反应在有限时间内可反应完全，所需时间为c0/k，该反应级数为：(A)零级；(B)一级；(C)二级；(D)三级。,18,选择题,2.某反应物反应了 所需时间是反应了 所需时间的2倍，则该反应的级数（）。A 0级 B 1级 C 2级 D 3级,B,19,选择题,3.已知某反应的级数为一级，则可确定反应一定是（）。A 简单反应 B 单分子反应 C 复杂反应 D 上述都不对,D,20,选择题,4.某复杂反应表现速率常数k与各基元反应速率常数间关系为，则表现活化能Ea与各基元反应活化能Ei之间关系为（）A B
5、C D,B,21,选择题,5.任何化学反应的半衰期与初始浓度M0,速率常数k的关系是()A 与k,M0均有关系 B 与M0有关,与k无关 C 与k有关 D 与M0无关,与k有关,C,22,计算题,例1.在一恒容均相体系中，某化合物分解50%所经过的时间与起始压力成反比，试推断其反应级数。在不同起始压力和温度下，测得分解反应的半衰期 为 t/()P0/(mmHg)/s,757,967 360,1520 212,23,计算题,1）计算在两种温度时的k值，用mol-1dm3S-1表示。2）反应的活化能Ea3）阿仑尼乌斯公式中的指前因子A（694）,24,计算题,解：因 与起始压力成反比，以及速率常数
6、的单位，这是二级反应的特点，所以该反应为二级反应。（1）,25,计算题,同理，在757时,26,计算题,27,计算题,（3）,28,计算题,例2.乙醛的热分解实验测得活化能为200.8 kJmol-1，及速率方程,29,计算题,有人提出反应机理为：试推断上述反应机理是否合理；并求该反应的活化能。,30,计算题,解：根据稳态近似：,（1）,（3）,（2）,31,计算题,（2）式+（3）式得：将（4）代入（1）式得：,（4）,32,计算题,33,例3.,计算题,光化学反应:,反应机理为:,证明此光反应的量子效率为,34,计算题,35,计算题,则此光反应的量子效率为,36,计算题,例4.气相反应：，
7、已知该反应的速率方程为：，在保持恒温、体积一定的抽真空容器内，注入反应物A(g)及B(g)，当700 K时，实验测得，以总压力 表示的初始速率：,37,计算题,（i）推导出 与 的关系；（ii）计算在上述条件下，以A及B的消耗速率表示的速率系数 及；（iii）计算在上述条件下，气体A(g)反应掉80%所需时间t；（iv）800K时，测得该反应速率系数 计算上述反应的活化能。,38,计算题,解：（i）由计量方程：t=0:pA,0 pB,0 0 t=t:pA 2pA pA,0-pA 则时间t时的总压力为 pt=pA+2pA+(pA,0-pA)=pA,0+2pA 上式对t微分，得 因为 所以,39,
8、计算题,（ii）由，将 代入得由计量方程知：所以,40,计算题,（iii）因为pA,0:pB,0=1:2,所以反应过程中始终保持pa:pB=1:2,即pB=2pA,于是有：分离变量积分，得以 代入得将 代入得,41,计算题,（iv）由式,于是,42,计算题,例5.液相反应：反应的动力学方程如下：式中，c(CuCl)是催化剂CuCl的物质的量浓度，在反应过程中保持不变。已知反应的速率系数与温度的关系为（i）计算反应的活化能；（ii）计算当催化剂浓度为 时，反应温度为200，经过120 min后，求氯苯的转化率.,43,计算题,解：（i）（ii）因c(CuCl)为常数，以 代入反应动力学方程，分离
9、变量积分得 当 时，代入 的关系式，得于是解得,44,计算题,例6.对亚硝酸根和氧气的反应，有人提出反应机理为：当k2k3时，试证明由上述机理推导出的反应的速率方程为：,45,计算题,解：得,46,计算题,代入前式得当k2k3时，,47,计算题,例7.在水溶液进行的下列反应：由实验得到的动力学方程为，试为该反应推测一个合理的反应机理。,48,计算题,解：推测一个可能的反应机理如下：,49,计算题,式（a）、（b）、（c）中的为“平衡常数”，即假定反应（a）、（b）、（c）为快速平衡，（d）为反应的控制步骤，k4为该步的反应速率系数，由质量作用定律及平衡态近似法，可有式中，。所得动力学方程与实验
10、动力学方程一致，表明该机理可能正确。,50,计算题,例7.在自然界中某些物理量之间的联系均以对数形式出现，它们有相似之处，如：1.Boltzmann分布（1）式是大气压强随高度等温变化公式；式中p1、p2表示在高度h1、h2处时气体的压强；为气体的平均摩尔质量；g为重力加速度；R为气体常数；T为热力学温度。,（1）,51,计算题,2.Clapeyron-Clausius公式这是液体蒸汽压随温度变化的公式，T2、T1时液体蒸汽压为p2、p1;为液体的摩尔气化热，被近似看作定值，如水的3.Arrhenius公式,（3）,（2）,52,计算题,反应速度常数随温度变化的公式中，T2、T1时反应速度常数
11、为k2、k1；E为反应活化能，被近似看成定值。4.一级反应速度公式c2、c1表示在时间为t2、t1时反应物的浓度，k为一级反应的速率常数。,（4）,53,计算题,根据以上知识计算下列问题：已知鸡蛋中蛋白的热变作用为一级反应，反应活化能，于海平面处在沸水中煮熟一个鸡蛋需要10 min。现有一登山队员攀登上珠穆朗玛峰（海拔8848 m）后在山顶上用水煮鸡蛋，问煮熟一个鸡蛋需要多少分钟？（设：（i）空气中80.0%为N2，20.0%为O2；（ii）从海平面到山顶气温均为298.2K）,54,计算题,解：1.8848m处气体压强,55,计算题,2.8848m处的沸点代入 得：,56,计算题,3.在8848 m和海平面两处反应速率之比,57,计算题,4.在山顶煮鸡蛋所需时间设起始时（t=0）蛋白浓度为C0，则（4）式为：因煮熟鸡蛋蛋白浓度相同，即 值相同，因此令t1=10min,得t2=70min在海拔8848m山顶上用水煮熟一个鸡蛋需70min.,58,
