114具有简单级数反应的速率公式省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

11.4 含有含有简单级数反应简单级数反应速率公式速率公式 1、零级反应、零级反应2、一级反应、一级反应3、二级反应、二级反应4、n 级反应级反应 反应速反应速率只与反应物浓度相关，且反应级数，不率只与反应物浓度相关，且反应级数，不论是论是分级数分级数或或总级数总级数，均为，均为0或正整数反应。或正整数反应。分级数：分级数：，.总级数总级数:n=+.第第1页页1、零级反应、零级反应 (n=0)反应速率方程中，反应物浓度项不出现，即反应速率方程中，反应物浓度项不出现，即反应速反应速率与反应物浓度无关率与反应物浓度无关，这种反应称为零级反应。，这种反应称为零级反应。常见零级反应有常见零级反应有表面催化反应和酶催化反应表面催化反应和酶催化反应，这时，这时反应物总是过量，反应速率决定于固体催化剂有效表反应物总是过量，反应速率决定于固体催化剂有效表面活性位数目或酶浓度。面活性位数目或酶浓度。A P r=k0 -微分式速率方程微分式速率方程 A P t=0 CA0 t=t CA第第2页页积分 得得当当:半衰期半衰期，即反应物反应掉二分之一所用时，即反应物反应掉二分之一所用时间间 -积分式速率方程积分式速率方程第第3页页零级反应特点：零级反应特点：3.3.C CA A 与与 t t 呈呈线性线性关系关系,斜率为斜率为-k k0 0零级反应直线关系1.1.速率系数速率系数k k单位为单位为 浓度浓度时间时间-1-12.2.半衰期与反应物起半衰期与反应物起 始浓度成正比：始浓度成正比：第第4页页2、一级反应、一级反应(n=1)反应速率只与反应速率只与反应物浓度一次方成正比反应物浓度一次方成正比反应称为一反应称为一级反应。级反应。常见一级反应有放射性元素蜕变、分子重排、五氧常见一级反应有放射性元素蜕变、分子重排、五氧化二氮分解等。化二氮分解等。第第5页页反应反应：A Pt=t cA t=0 cA,0 第第6页页定积分式定积分式 当当第第7页页一级反应特点：一级反应特点：速率系数速率系数 k 单位为时间负一次方单位为时间负一次方，时间，时间 t能够是能够是 (s)，分分 (min)，小时小时(h)，天天(d)和年和年(a)等。等。半衰期半衰期 是一个与反应物起始浓度无关常数是一个与反应物起始浓度无关常数=ln2/k1第第8页页 ln lnc cA A与与 t t 呈线性关系呈线性关系,斜率斜率=k k第第9页页准一级反应准一级反应 A+B C 若若CBCA,则在整个反应过程中，则在整个反应过程中，CB可近似看作是一常数可近似看作是一常数则则 准一级反应准一级反应()()第第10页页3 3、二级反应、二级反应 反应速率方程中反应速率方程中,浓度项指数和等于浓度项指数和等于2 反应称为二级反应称为二级反应。反应。常见二级反应有乙烯、丙烯二聚作用，乙酸乙酯皂常见二级反应有乙烯、丙烯二聚作用，乙酸乙酯皂化化,碘化氢热分解反应等。碘化氢热分解反应等。比如，有基元反应：比如，有基元反应：第第11页页 2A Pt=0 cA,0 t=t cA第第12页页第第13页页二级反应特点二级反应特点 二级反应特点为：.速率系数速率系数 k 单位为单位为浓度浓度-1 时间时间-1.半衰期与起始物浓度成反比半衰期与起始物浓度成反比)与与t 成线性关系。成线性关系。第第14页页 例例 乙醛气相分解反应为二级反应：乙醛气相分解反应为二级反应：CH3CHO(g)CH4(g)+CO(g)在在恒恒容容容容器器中中，在在518 oC测测量量反反应应过过程程中中不不一一样样时时刻刻t 时容器时容器总总压力压力p,得到以下数据：得到以下数据：t/s 0 73 242 480 840 1440p/kPa 48.4 55.6 66.25 74.25 80.9 86.25 试求此反应速率常数。试求此反应速率常数。第第15页页解：解：CH3CHO(g)CH4(g)+CO(g)0t=0p00t=tP总总=p2p0-p p=2p0-P总总p0 pp0 pP总总p02p0-p把求出把求出p 带入上式可求出不一样时间下带入上式可求出不一样时间下k,再求平均值。注意：再求平均值。注意：此时此时 k单位为单位为 kPa-1s-1第第16页页4、n 级反应级反应 n AP nA Pt=0 cA,0 t=t cA第第17页页积分上式得 与与 t 成线性关系。成线性关系。第第18页页上式也是上式也是 半衰期通式。半衰期通式。更普通地：令更普通地：令 则则 衰期衰期()第第19页页 上述是上述是 衰期通式，衰期通式，可为任何小于可为任何小于1 1分数。分数。是是 特例。特例。k=浓度浓度1-n时间时间-1 从上式能够看出，只有一级反应从上式能够看出，只有一级反应k数值与所使用数值与所使用浓度单位无关。浓度单位无关。第第20页页微分式方程微分式方程积分式方程积分式方程半衰期半衰期零级反应零级反应一级反应一级反应二级反应二级反应n级反应级反应 A Pt=0 cA,0 t=t cA第第21页页11.5 反应级数确定 1、积分法、积分法a 尝试法尝试法b 作图法作图法c 半衰期半衰期2、微分法、微分法3、孤立法、孤立法4、百分比浓度法、百分比浓度法第第22页页1 1、积分法、积分法 (a)尝试法尝试法:当试验测得了一系列当试验测得了一系列cAt 动力学数动力学数据后，作以下尝试：据后，作以下尝试：将各组将各组 cA,t 值代入含有简单级数反应速率定积分值代入含有简单级数反应速率定积分式中式中，计算，计算 k 值。值。若得若得k值基本为常数，则反应为所代入方程级数。值基本为常数，则反应为所代入方程级数。利用速率方程利用速率方程积分形式积分形式来确定反应级数方法来确定反应级数方法第第23页页假如所得图为一直线，则反应为对应级数。假如所得图为一直线，则反应为对应级数。(b)作图法作图法第第24页页以以 作图作图,更普通地，更普通地，斜率斜率=1-n()或或取两组数据取两组数据:c 半半衰期法衰期法第第25页页2、微分法、微分法 nA Pt=0 cA,0 t=t cA以以 作图作图 从直线斜率求出从直线斜率求出n值。截距值。截距=lnk 利用速率方程利用速率方程微分形式微分形式来确定反应级数方法来确定反应级数方法第第26页页详细作法：详细作法：依据试验数据作依据试验数据作 cAt曲线。曲线。在不一样时刻在不一样时刻t求求 (这步作图引入误差最大，如上这步作图引入误差最大，如上图。图。)以以 对对 作图作图.微微分分法法要要作作三三次次图图，引引入入误误差差较较大大，但但可可适适合合用用于于非整数级数反应非整数级数反应 第第27页页 有有时时反反应应产产物物对对反反应应速速率率也也有有影影响响，尤尤其其对对于于逆逆向向也也能能进进行行反反应应，为为了了排排除除产产物物干干扰扰，常常采采取取初初始始浓浓度度法法，其方法如右图其方法如右图(1)、配制一系列初始浓度为配制一系列初始浓度为cA0，i(i=1，2，3.)(2)、测出每个测出每个cA0,i下下cAt数据，并绘数据，并绘出出cAt曲线曲线(3)、在每条曲线起始浓度在每条曲线起始浓度cA0处，求出对应斜率处，求出对应斜率(4)、作图，直线斜率作图，直线斜率=n 第第28页页3、孤立法、孤立法(过量过量浓度法浓度法）孤立法类似于准级数法，它不能直接用来确定反应级孤立法类似于准级数法，它不能直接用来确定反应级数，而只能使问题简化，然后用前面三种方法来确定反应数，而只能使问题简化，然后用前面三种方法来确定反应级数。级数。1.使使AB 先确定先确定值值 2.使使BA 再确定再确定 值值 对于含有对于含有 形式速率方程，可利用形式速率方程，可利用孤立孤立法来求动力学方程。法来求动力学方程。第第29页页4 改变浓度百分比法改变浓度百分比法 例：在一定条件下，反应H2（g）+Br2(g)2HBr(g)符合速率方程普通形式，在某温度下，当在某温度下，当H2=Br2=0.1mol.dm-3及及HBr=2 mol.dm-3时时,反应速率记为反应速率记为r,其它不一样浓度时速率以下其它不一样浓度时速率以下表所表示，求表所表示，求 H2、Br2和和HBr反应级数反应级数 、。第第30页页解：用用1、2两组数据两组数据 ，同理，用同理，用2、3二组数据可求得二组数据可求得 已知已知 和和 ，用，用2、4二组数据，可求得二组数据，可求得。第第31页页