【2017年整理】第八章化学动力学基础.doc

第八章 化学动力学基础 （一）主要公式及其适用条件 1、化学反应速率的定义 式中：d? / dt为反应进度随时间的变化率；V为反应系统的体积；vB参加化学反应的物质B的计量系数，对产物取正值，对反应物则取负值；cB为参加反应B的物质的量浓度。此式适用于恒容反应，反应无中间产物或dc（中间产物）/dt?0的反应。 2、反应速率与反应物消耗的速率及产物生成速率之间的关系 反应： 用参加反应的不同物质表示反应速率时，其速率常数k之间的关系： 上式二式适用于恒温、恒容反应，且反应中间产物或dc（中间产物）/dt?0。 3、速率方程的一般形式 式中：?和?分别称为反应物A的分级数和反应物B的分级数；?+?=n称为反应的总级数。?和?可分别为整数、分数或者是零，既可以是正值也可以是负值。kA称为用反应物A表示反应速率时的速率常数，其物理意义为当cA=cB=1mol·dm?3时的反应速率。 4、零级反应 速率方程式：?dcA / dt = k 速率方程的积分式：cA,0 ?cA = kt 式中：cA,0为反应前反应物A的初始浓度；cA为反应进行t时刻时的反应物A的浓度。 零级反应的半衰期：t1/2 = cA,0/2k 5、一级反应 速率方程式：?d/cA / dt = kAcA 速率方程的的积分式： 式中：xA为反应A初始浓度c0经过时间t的转化率。此式适用于恒温、恒容一级反应。 一级反应的半衰期：t1/2 = ln2/k 6、二级反应 速率方程式：?dcA / dt = kA 速率方程的积分式： 若速率方程为?dcA / dt = kAcAcB，在任何时刻cA/cB皆为定值，速率方程的积分式为 上式中：k值的大小与cA/cB的大小有关。当cA/cB = 1时，k=kA。 二级反应的半衰期：t1/2 = 1/ kcA,0 7、n级反应 速率方程式：?dcA / dt = kA 速率方程的积分式：(n?1) kAt = 1/?1/ n级反应的半衰期： 以上二式除一级反应之外，n为其它任何值时皆可应用。 8、kp与kc的关系 恒温、恒容理想气体反应的速率，用压力表示与用浓度表示时的速率常数kp和kc之间的关系（设反应为n级）为 ?dpA / dt = kp,A kp,A = kc,A(RT)1?n 由pA = cART可知，表示反应速率的压力的单位应为Pa，反应物A的物质的量浓度cA的单位应为mol·m?3。上式适用于任何级数的恒温、恒容反应。 9、阿累尼乌斯方程的三种形式 （1）微分式：d ln (k/[k])/dt = Ea/RT2 （2）指数形式：k = k0e （3）定积分式：ln(k2/k1) = Ea(T2?T1) / RT1T2 式中：k为温度T时的速率常数，[k]表示k的单位；k0称为指（数）前因子，其单位与k相同；Ea称为化学反应的活化能，其单位为J·mol?1。上述三式主要用于说明温度对反应速率的影响，活化能及不同温度下反应速率常数的计算。上式适用于所有基元反应，某些非基元反应，甚至有些多相反应也符合阿累尼乌斯方程。 （二）概念题 8·2·1填空题 1、在一定温度下，反应 A + B → 2D 的反应速率既可表示为?dcA / dt = kAcAcB，dcD/dt = kDcAcB。速率常数kA和kD的关系为（ ）。 2、在一定温度下，反应物A(g)进行恒容反应的速率常数kA=2.5?10?3s?1·mol?1·dm3, A(g)的初始浓度cA,0 = 0.02mol·dm?3。此反应的级数n = （ ），反应物A的半衰期t1/2= （ ）。 3、在T、V恒定的条件下，反应 A(g) + B(s) →D(s)， t =0时, pA,0 = 800kPa; t1=30s时，pA,1 = 400kPa; t2 = 60s时，pA,2 = 200kPa; t3 = 90s时，pA,3 =100kPa。此反应的半衰期t1/2=（ ）；反应的级数n = （ ）；反应的速率常数k = ( )。 4、在一定的T、V下，反应 A(g) →B(g) + D(g)，当pA,0 = 100kPa时，反应的半衰期t1/2=25min；当A(g)气体的初始压力pA,0 = 200kPa时，反应的半衰期t1/2=50min。此反应的级数n = ( )，反应的速率常数k = ( )。 5、在一定温度下，液相反应 A + 2B → D 的速率常数kA = 42.5min?1，则cA从2.0mol·dm?3变到0.50mol·dm?3所需的时间为t1，从