化学动力学基础一 (2).ppt
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1、化学动力学基础一现在学习的是第1页,共69页作业讲评16。要使银的回收率达。要使银的回收率达99%,阴极,阴极电势应控制在什么范围?电势应控制在什么范围?现在学习的是第2页,共69页 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平行反应对峙反应连续反应链反应一级反应2022/9/26现在学习的是第3页,共69页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(了解并掌握)11.3 化学反应的速率方程(了解并掌握)11.4 具有简单级数的反应(重点)11.5 几种典型的复杂反应(重点)*11.6 基元反应的微观可逆性原理 11.7 温度对反应速率
2、的影响(重点)*11.8 关于活化能 11.9 链反应(了解)*11.10 拟定反应历程的一般方法(了解并理解)2022/9/26现在学习的是第4页,共69页回顾:反应速率(rate of reaction)通常的反应速率都是指定容反应速率,它的定义为:当反应为:现在学习的是第5页,共69页对任何反应:(1)反应速率总为正值;)反应速率总为正值;(2)反应速率与所选的物质无关,但与方程式的书写)反应速率与所选的物质无关,但与方程式的书写方式有关方式有关(3)反应速率的单位:浓度单位)反应速率的单位:浓度单位/时间单位时间单位现在学习的是第6页,共69页基元反应和非基元反应 基元反应简称元反应。
3、如果一个化学反应,反应物分子在碰撞中相互作用,在一次化学行为中就能转化为生成一次化学行为中就能转化为生成物分子物分子,这种反应称为基元反应。如果一个化学计量式代表了若干个基元反应的总结果,那这种反应称为总包反应或总反应,是非基元反应。现在学习的是第7页,共69页质量作用定律(law of mass action)基元反应的速率与反应物反应物浓度(含有相应的指数)的乘积成正比。浓度的指数就是基元反应方程中各反应物的计量系数。这就是质量作用定律,它只适用于基元反应。每个指数称为该反应物的反应级数。现在学习的是第8页,共69页反应物的分级数、反应的总级数 速率方程中,各反应物浓度项上的指数称为该反应
4、该反应物物的级数,用、等符号表示;所有浓度项指数的代数和称为该反应的总级数反应的总级数,通常用n 表示。反应级数可以是正数、负数、整数、分数或零,有的反应无法用简单的数字来表示级数。反应级数是由实验测定的。、的大小表明该反应物浓度对反应速率影响程度大小。现在学习的是第9页,共69页 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、双分子反单分子反应、双分子反应和三分子反应应和三分子反应,四分子反应目前尚未发现。反应分子数(只对基元反应)反应分子数属于微观范畴,通常与基元反应的反应级数一致,但有时单分子反应也可能表现为二级反应。现在学习的是第10页,共69页 反
5、应速率常数(重点)k 称为反应的速率常数,又称为速率系数。它的物理意义是:当反应物的浓度均为单位浓度时,该反应的反应速率。k 的单位随着反应级数的不同而不同。它的数值与反应物的浓度无关。r=f(T,催化剂,溶剂种类)。在催化剂等其他条件确定时,k 的数值仅是温度的函数。k 的数值直接反映了反应速率的快慢,是确定反应历程、设计合理的反应器等的重要依据。现在学习的是第11页,共69页新课新课:11.4 具有简单级数的反应(重点)一级反应二级反应三级反应零级反应和准级反应反应级数的测定法现在学习的是第12页,共69页具有简单级数的反应具有简单级数的反应指反应级数为正整数的反应指反应级数为正整数的反应
6、,如如零级零级一级一级二级二级三级三级基元反应具有简单级数基元反应具有简单级数,如一级、二级、三级如一级、二级、三级但具有简单级数的反应不一定是基元反应但具有简单级数的反应不一定是基元反应又如又如如表面催化和酶催化反应,速率与反应物浓度无关,如表面催化和酶催化反应,速率与反应物浓度无关,对反应物呈零级反应对反应物呈零级反应,但它是个复杂反应但它是个复杂反应经实验测定是二级反应,但它是个复杂反应经实验测定是二级反应,但它是个复杂反应现在学习的是第13页,共69页具有简单级数的反应速率的具有简单级数的反应速率的学习学习要求1、掌握各级反应速率方程的微分式、积分、掌握各级反应速率方程的微分式、积分式
7、式2、掌握各级、掌握各级反应速率系数的单位反应速率系数的单位、半衰期半衰期的特点的特点3、掌握各级反应的特点。、掌握各级反应的特点。学习学习方法的重要性方法的重要性达尔文:世界上最有价值的知识,是关于达尔文:世界上最有价值的知识,是关于方法的知识。方法的知识。现在学习的是第14页,共69页一级反应(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。(未必是基元反应)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。现在学习的是第15页,共69页或设有某一级反应:1、写出速率方程的微分式为:反应速率反应速率的定义式的定义式一级反应速率
8、一级反应速率的定义的定义现在学习的是第16页,共69页2、对微分式进行不定积分呈线性关系3、对微分式进行定积分现在学习的是第17页,共69页 一级反应的半衰期与反应物起始浓度无关,是一个常数。时间时间t时反应物已作时反应物已作用的分数用的分数4、计算反应的半衰期、计算反应的半衰期现在学习的是第18页,共69页5、总结一级反应的特点(掌握)1.速率常数 k 的单位为时间的负一次方,时间 t 可以是秒(s),分(min),小时(h),天(d)和年(a)等。2.半衰期 是一个与反应物起始浓度无关的常数3.与 时间 t 呈线性关系。(1)所有分数衰期都是与起始物浓度无关的常数。引伸的特点(2)(3)反
9、应间隔 t 相同,有定值。现在学习的是第19页,共69页总结:处理总结:处理具有简单级数反应具有简单级数反应的方法的方法5、总结一级反应的特点4、计算反应的半衰期、计算反应的半衰期2、对微分式进行不定积分,找到浓度与时 间的关系,求出速率常数,明确速率 常数单位3、对微分式进行定积分,得到反应速率方程1、写出速率方程的微分式现在学习的是第20页,共69页一级反应一级反应应用实例应用实例文物鉴定(同位素的衰变)文物鉴定(同位素的衰变)药物失效问题药物失效问题放射性元素的安全问题放射性元素的安全问题环境监测环境监测现在学习的是第21页,共69页 某金属钚的同位素进行放射,14 d 后,同位素活性下
10、降了6.85%。试求该同位素的:解:例 1(1)蜕变常数,(2)半衰期,(3)分解掉90%所需时间现在学习的是第22页,共69页药物有效期问题药物有效期问题通通过药过药理分析知道某理分析知道某药药物分解物分解30%即无效。即无效。通通过实验测过实验测得得该药该药物初物初浓浓度度为为5.0 g/L,室温下室温下放置放置2年后,年后,浓浓度降度降为为4.2 g/L,计计算算该药该药物的物的有效期。有效期。现在学习的是第23页,共69页考古学中应用考古学中应用14C的半衰期为的半衰期为5730年,自然界中的年,自然界中的14C是是宇宙射线与大气中的氮通过核反应产生的。经宇宙射线与大气中的氮通过核反应
11、产生的。经过食物链进入活的动物或人体等一切生物体中。过食物链进入活的动物或人体等一切生物体中。当生物体死亡后,新陈代谢停止,由于当生物体死亡后,新陈代谢停止,由于C-14的不断衰变而减少,因此体内的不断衰变而减少,因此体内C-14和和C-12含量的相对比值相应不断减少。含量的相对比值相应不断减少。通过对生物体出土化石中通过对生物体出土化石中C-14和和C-12含含量的测定,就可以准确算出生物体死亡(生存)量的测定,就可以准确算出生物体死亡(生存)的年代。的年代。现在学习的是第24页,共69页例如某一生物体出土化石,经测定含例如某一生物体出土化石,经测定含C量为量为m克,克,按自然界碳的各种同位
12、素含量的相对比值可计算出,生物按自然界碳的各种同位素含量的相对比值可计算出,生物体活着时,体内体活着时,体内C-14的质量应为的质量应为m克。克。但实际测得体内但实际测得体内C-14的质量只有的质量只有1/8m克,根据半克,根据半衰期可知生物死亡已有衰期可知生物死亡已有3个个5730年了,即已死亡了一万七年了,即已死亡了一万七千一百九十年了。千一百九十年了。美国放射化学家美国放射化学家WF利比因发明了放射性测年利比因发明了放射性测年代的方法,为考古学做出了杰出贡献而荣获代的方法,为考古学做出了杰出贡献而荣获1960年诺贝尔年诺贝尔化学奖。化学奖。现在学习的是第25页,共69页二级反应(seco
13、nd order reaction)反应速率方程中,浓度项的指数和等于2 的反应称为二级反应。例如,有基元反应:常见的二级反应有乙烯、丙烯的二聚作用,乙酸乙酯的皂化,碘化氢和甲醛的热分解反应等。现在学习的是第26页,共69页2、对微分式进行不定积分呈线性关系1、写出微分方程、写出微分方程找出找出现在学习的是第27页,共69页3、对微分式进行定积分:4、半衰期:、半衰期:与初始浓度与初始浓度有关有关现在学习的是第28页,共69页5、二级反应(a=b)的特点3.与 t 成线性关系。1.速率常数 k 的单位为浓度-1 时间-1 2.半衰期与起始物浓度成反比引伸的特点:对 的二级反应,=1:3:7请同
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