圣才电子书www.100xuexi.com十万种考研考证电子书、题库视频学习平台第9章化学动力学9.1考点归纳一、化学反应速率的表示法对于反应αR→βPt=0t=tnR(0)nR(t)nP(0)nP(t)1.反应进度对反应物的计量系数(α)取负值,对生成物的计量系数(β)取正值。2.反应的转化速率3.反应速率式中,V为反应系统的体积。4.其他类型的反应速率表示方法(1)气相反应用压力代替浓度。(2)多相催化反应中,反应速率表示为式中,Q代表催化剂的用量,可以分别用质量m,体积V,表面积A表示。1/94圣才电子书www.100xuexi.com十万种考研考证电子书、题库视频学习平台二、化学反应的速率方程1.基元反应和非基元反应基元反应:通过简单步骤,即分子经一次碰撞后,在一次化学行为中就能完成的反应。基元反应为一步能完成的反应。非基元反应:总是经过若干个简单的反应步骤,最后才转化为产物分子的反应。非基元反应为许多基元反应的总和。2.质量作用定律(1)基元反应aA?bB???产物
(2)基元反应的速率方程r?k[A]a[B]b?([A]表示反应物A的浓度)如上式,基元反应的速率与反应物浓度的幂乘积成正比,其中各浓度的指数为反应方程中相应组分的计量系数。基元反应的这个规律称为质量作用定律,该规律只适用于基元反应。3.反应的级数、反应分子数和反应的速率常数(1)反应的级数在化学反应的速率方程中,各物浓度项的指数之代数和就称为该反应的级数,用n表示。各浓度项的指数表示该物质的反应分级数。反应的级数是对宏观的总反应而言。(2)反应分子数在基元反应中,实际参加反应的分子数目称为反应分子数。反应分子数可区分为单分子反应、双分子反应和三分子反应,四分子反应目前尚未发现。反应的分子数是对微观的基元反应而言。2/94圣才电子书www.100xuexi.com十万种考研考证电子书、题库视频学习平台(3)反应的速率常数在速率方程中,k称为反应速率常数,也称为速率系数,与浓度无关,而与反应温度、反应介质(溶剂)、催化剂等有关,会随反应器的形状、性质而异,因而不同反应有不同的速率常数。速率常数的数值直接反映了速率的快慢,是确定反应进程、设计合理反应器等的重要依据。其单位随反应级数的不同而不同,因此可根据速率常数的单位判断反应的级数。三、具有简单级数的反应1.反应速率公式和特征表9-1具有简单级数反应的速率公式和特征2.零级反应和准级反应(1)零级反应:反应速率与物质的浓度无关的反应。由于反应只在催化剂表面上进行,反应速率只与表面状态有关。已知的零级反应中最多的是表面催化反应。(2)准级反应:在速率方程中,若某一物质的浓度远远大于其他反应物的浓度,或出3/94圣才电子书www.100xuexi.com十万种考研考证电子书、题库视频学习平台现在速率方程中的催化剂浓度项,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反应。3.反应级数的测定方法(1)尝试法(试差法)尝试法就是看某一化学反应的cA与t间的关系适合于哪一级数的动力学积分式,从而确定该反应的反应级数。由于二级反应最为常见,通常首先尝试1/cA~t图。(2)半衰期法如上,反应的半衰期的对数和初始浓度成直线关系,直线的斜率为(1-n)。只要获得两个不同浓度下对应的半衰期的数值,就可以求得反应的级数n。(3)初始速率法设反应的速率方程为则初始速率为A组分初始浓度,则可得如下方程:。对其求对数,保持B,C,…等组分不变,只改变式中K为常数。故可以通过对数据(4)隔离法作图为直线,其斜率即为nA。在该法中,除了要确定反应分级数的组分A之外,使其他的组分浓度大大过量,因此在反应中可以认为这些组分的浓度为常数,从而认为反应是假nA级反应。n
?A?k?cA
A
再利用上述三种方法即可求得组分A的分级数。4/94圣才电子书www.100xuexi.com十万种考研考证电子书、题库视频学习平台四、温度对反应速率的影响1.van‘tHoff近似规则van’tHoff根据大量的实验数据总结出一条经验规律:温度每升高10K,反应速率近似增加2~4倍。该经验规律可以用来估计温度对反应速率的影响。2.速率常数与温度的关系——Arrhenius经验式式中,k是温度为T时的反应速率常数,R是摩尔气体常数,A是指前因子,Ea是由非活化分子变成活化分子所要的能量,即表观活化能(通常称为活化能)。假定指前因子、活化能与温度无关,则上式的微分形式为以lnk对1
作图,可得一直线,从直线的斜率和截距可求活化能Ea和指前因子A。T
五、典型复合反应1.对行反应正向和逆向同时进行的反应,称为对行反应,或称为对峙反应。以为例一级对行反应动力学公式:2.平行反应反应物能同时进行几种不同的反应,则称为平行反应。平行反应中,生成主要产物的反5/94