物理化学核心教程第二版(沈文霞)课后习题答案7,9,10（可编辑）.doc

物理化学核心教程第二版(沈文霞)课后习题答案7,9,10 第七章 化学反应动力学一．基本要求1．掌握化学动力学中的一些基本概念如速率的定义反应级数速率系数基元反应质量作用定律和反应机理等2．掌握具有简单级数反应的共同特点特别是一级反应和a b的二级反应的特点学会利用实验数据判断反应的级数能熟练地利用速率方程计算速率系数和半衰期等3．了解温度对反应速率的影响掌握Arrhenius经验式的4种表达形式学会运用Arrhenius经验式计算反应的活化能4．掌握典型的对峙平行连续和链反应等复杂反应的特点学会用合理的近似方法速控步法稳态近似和平衡假设从反应机理推导速率方程学会从表观速率系数获得表观活化能与基元反应活化能之间的关系5．了解碰撞理论和过渡态理论的基本内容会利用两个理论来计算一些简单反应的速率系数掌握活化能与阈能之间的关系了解碰撞理论和过渡态理论的优缺点6．了解催化反应中的一些基本概念了解酶催化反应的特点和催化剂之所以能改变反应速率的本质7．了解光化学反应的基本定律光化学平衡与热化学平衡的区别了解光敏剂量子产率和化学发光等光化反应的一些基本概念二．把握学习要点的建议化学动力学的基本原理与热力学不同它没有以定律的形式出现而是表现为一种经验规律反应的速率方程要靠实验来测定又由于测定的实验条件限制同一个反应用不同的方法测定可能会得到不同的速率方程所以使得反应速率方程有许多不同的形式使动力学的处理变得比较复杂反应级数是用幂函数型的动力学方程的指数和来表示的由于动力学方程既有幂函数型又有非幂函数型所以对于幂函数型的动力学方程反应级数可能有整数包括正数负数和零分数包括正分数和负分数或小数之分对于非幂函数型的动力学方程就无法用简单的数字来表现其级数对于初学者要求能掌握具有简单级数的反应主要是一级反应a b的二级反应和零级反应的动力学处理方法及其特点动力学的一般处理方法是对照反应的计量方程1先写出起始t 0和某一时刻t t时反应物和生成物的浓度2写出速率方程的微分形式3对速率方程进行不定积分找出反应物或生成物的浓度与时间之间的线性关系4对速率方程进行定积分找出反应物或生成物浓度时间与速率系数之间的定量关系这样就可以从实验测定的已知量求出未知量5找出半衰期与反应物浓度之间的关系6总结该反应的特点主要掌握零级反应一级反应和a b的二级反应的特点确定反应级数的方法通常有4种即积分法微分法半衰期法和改变反应物的比例的方法但微分法由于需要多次作图所以适合于在科学研究中使用而改变反应物比例的方法是建筑在前面方法的基础上仅仅是利用准级数的特点把两个未知级数分别进行确定而已所以通常用得最多的是积分法也称为尝试法适合于确定整级数的反应其次是半衰期法适合于确定除一级反应以外的其他级数反应确定反应级数归根结底是要熟练掌握具有简单级数反应的特点如速率系数的单位浓度与时间的线性关系半衰期的特点等只要发现有一个特点符合某反应级数就可以确定其反应级数基元反应一定具有简单的反应级数从基元反应的反应式就可知道其反应级数基元反应通常是一级或二级少数是三级基元反应不可能是零级分数级数或负级数从基元反应的反应方程式根据质量作用定律就可以写出它的速率方程值得注意的是具有简单级数的反应不一定是基元反应这一点不能混淆典型的复杂反应是由两个或两个以上的基元反应组成的所以速率系数不止一个用一个定积分式无法确定两个速率系数要从复杂反应的特点找出两个速率系数之间的关系才能分别计算两个速率系数的值Arrhenius经验式表明了温度对反应速率影响的程度使用该公式时的温度区间不能太大因为只有在温度温度区间不太大时才能像Arrhenius那样把活化能看作为与温度无关的常数Arrhenius经验式有若干种表达形式各有各的用途从微分式很容易看出在速率系数随温度的变化率中活化能的大小所起的作用升高相同的温度活化能高的反应其速率系数增加的比例就多从不定积分式可以看出与之间的线性关系从直线的斜率可以求出反应的活化能这是科研中常用的求活化能的方法因为作图的过程就是求活化能平均值的过程从Arrhenius公式的定积分式可以根据两个温度下的速率系数求反应的活化能这样显然要比作图法简单但可能引入的误差也大利用定积分式还可以在已知活化能时从一个温度下的速率系数计算另一个温度下的速率系数所以这个公式在做习题或考试时用得较多从Arrhenius公式的指数式可以一目了然地看出在指数项上的活化能和温度对速率系数的影响基元反应的活化能有明确的物理意义是指活化分子的平均能量与反应物分子平均能量的差值可以利用图形看清楚正逆反应活化能的含义和吸热反应与放热反应的区别而复杂反应的活化能仅是基元反应活化能的数学组合组合的方式由表观速率系数与基元反应速率系数之间的关系决定没有明确