[2017年整理]华南理工大学安全工程化学基础课第12次课.ppt

安全工程化 学 基 础;化学反应是否有实用价值，必须考虑 热力学因素：反应能否进行 ？ 反应进行到何种程度 ？ 动力学因素：反应速度多快 ？ 多长时间达到平衡状态 ？;一个很好的例子：氢气和氧气反应 H2+1/2O2=H2O ? G = - 287 kJ mol-1，几乎完全反应 常温常压下反应极慢 （106 亿年生成 0.15 % 的水） 加入铂黑，很快几乎都变成水 说明反应速度的重要性 说明反应速度的可调变性;化学动力学的任务（一） 了解反应速率和其影响因素 选择适当的反应条件，使化学反应按我们希望的速率进行 提高反应速度 化学合成 ... 降低反应速度 橡胶老化 金属腐蚀 ... ;化学动力学的任务（二） 研究反应历程 选择适当的反应历程，使化学 反应按我们希望的方向进行 丙 烯 异丙醇 丙 酮; 化学反应式给出反应始终态的化学组成 没有给出反应态变为产物态的途径 —— 对动力学而言，是不够的 例如：H2 + Br2 ?? 2 HBr 并非表示一个氢分子和一个溴分子在一次化学的碰撞中产生两个HBr分子 实际上通过一系列反应完成的;（1）Br2 + M ?? 2 Br + M （2）Br + H2 ?? HBr + H （3）H + Br2 ?? HBr + Br （4）H + HBr ?? H2 + Br （5） Br + Br + M ?? Br2 + M 反应物种经过一个单一的反应步骤就生成 计量式中产物物种的反应成为基元反应 一般反应由许多基元反应组成（复杂反应）;9.1 化学反应速率;(一) 化学反应速率 dD + eE ?? gG + hH (-1/d) d nD = (-1/e) d nE = (1/g) d nG = (1/h) d nH 定义 反应进度 d?=（1/?B）dnB （均相封闭体系） 反应速率 ;例子 3H2 + N2 ?? 2NH3 ;反应速率的测定： 不同反应时间反应物或产物的浓度 化学方法 终止反应，麻烦但准确 物理方法 测定物理量，方便但间接 ;(二) 质量作用定律 对于基元反应，在一定温度下反应速率与参加反应的各反应物浓度项的积成正比，而各反应物浓度项的方次等于反应式中相应的化学计量数。 dD + eE ?? gG + hH ;例子： (1) H2 + I2 ?? 2HI r = k [H2] [I2] (2) H2 + Br2 ?? 2HBr r = ???????? (3) H2 + Cl2 ?? 2HCl r = k [H2] [Cl2]1/2 ; 15-3 温度对反应速率的影响; 实际情况 ; 正常情况下 k = A exp(-Ea/RT) 阿累尼乌斯 (Arrhenius) 方程 Ea ? 实验活化能，kJ mol-1 A ? 指前因子，单位 同 k 可以通过 ln k 对 1/T作图求得，在100oC或200oC 温度区间近似看作与温度无关的常数; 精确情况下 k = ATm exp(-Eb/RT) 实验活化能 Ea = Eb + mRT 与温度有关 当 m 不大时（0，1，2）， mRT ( 几个 kJ mol-1 ) Ea ( 几百 kJ mol-1 ) Ea ? Eb; ;⑶ 催化剂 正催化剂：能使反应速率大大提高。例如，使大气中的臭氧层催化分解而受到破坏的的Cl、Br、NO、NO2； 负催化剂：能降低反应速率。负催化剂对抑制一些不希望发生的化学反应是十分有用的。例如，丙二烯、1-3丁二烯能自行聚合发热和形成爆炸性的过氧化物而自燃，因此在贮存或运输象丙二烯、1-3丁二烯那样的单体以及蒸馏纯化这些单体时，为了防止聚合必须加入阻聚剂.;为保护塑料制品、纺织品、木材等使不着火或使火焰迟缓蔓延的阻燃剂；又如为防止橡胶、塑料老化，需加入防老剂；为抑制钢铁腐蚀，使用缓蚀剂；为防止油脂类物质酸败使用抗氧剂，为防止食品变质而加入的保鲜剂或防腐剂；为减少汽车尾气对空气的污染而使用的附在氧化铝、氧化硅和氧化铁上的铂-铑。这些阻聚剂、阻燃剂、防老剂、缓蚀剂、抗氧剂和保鲜剂等都是负催化剂。;9.2 链反应;9.2.1 典型的复合反应 由两个或两个以上基