化学动力学生工08级省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第四章第四章 化学动力学化学动力学反应反应热力学热力学性质性质动力学动力学性质性质 298.15K，p 下下 G =237.2 kJmol-1 0 可可自发进行自发进行 K=3.791041 几乎能够反应完全几乎能够反应完全 298.15K，p 下下 G =35.02 kJmol-1 0 可可自发进行自发进行 K=1.38106 反应比较完全反应比较完全 298.15K，p 下下数月未见有水生成数月未见有水生成 反应速率极慢反应速率极慢 但加少许催化剂但加少许催化剂(Pt,Ni)后很快完成后很快完成298.15K，p 下下数十分钟即达平衡数十分钟即达平衡反应速率很快反应速率很快方向和程度方向和程度能不能进行能不能进行详细过程详细过程怎么样进行怎么样进行始态始态终态终态1第1页主要任务主要任务：（1）研究浓度、温度、催化剂等原因研究浓度、温度、催化剂等原因 对反应速率影响对反应速率影响。（2）说明化学反应所经历详细步骤说明化学反应所经历详细步骤(反应机理反应机理)n目标目标：为了控制化学反应按所需时间、速率进行，为了控制化学反应按所需时间、速率进行，以满足生产与科研要求。以满足生产与科研要求。2第2页第一节第一节 基本术语基本术语1.化学反应速率化学反应速率(rate)单位时间内反应物或产物浓度改变单位时间内反应物或产物浓度改变对化学反应对化学反应 N2+3H2=2NH3 定义为定义为 1 :3 :23第3页2.质量作用定律质量作用定律基元反应基元反应 aA+dD=gG+hH 反应体系内物质浓度与反应速率关系式反应体系内物质浓度与反应速率关系式4.速率常数速率常数 k 它大小直接反应化学反应进行快慢它大小直接反应化学反应进行快慢 k是一个主要动力学参数是一个主要动力学参数 5.反应级数反应级数 n 速率方程中浓度指数之和速率方程中浓度指数之和(0,1,2,(0,1,2,分数等分数等)3.速率方程速率方程它大小表示它大小表示反应物浓度对反应速率影响程度反应物浓度对反应速率影响程度浓度浓度4第4页 基元反应基元反应:由反应物一步改变直接得到生成物反应由反应物一步改变直接得到生成物反应 复合反应复合反应:由若干基元反应组成反应由若干基元反应组成反应 反应分子数反应分子数:参加基元反应反应物微粒数（分子、原子、参加基元反应反应物微粒数（分子、原子、离子或自由基）离子或自由基）5第5页第二节第二节 简单级数反应动力学特征简单级数反应动力学特征一级、二级反应一级、二级反应 常见常见；零级反应；零级反应不常见不常见微分方程微分方程定积分：定积分：动力学方程动力学方程 线性关系线性关系 lncA t kA计算及单位计算及单位 6第6页碳放射性同位素14C在自然界树木中含量基本保持为总碳量1.1010-13%。某考古队在一山洞中发觉一些木头燃烧灰烬，经测定其14C含量为8.7910-14%。14C衰变属一级反应，半衰期为57。计算此古迹距今约有多少年？7第7页简单级数反应动力学特征小结表简单级数反应动力学特征小结表零级零级二级二级一级一级半衰期半衰期k计算式及单计算式及单位位线性关系线性关系动力学方程动力学方程(定积分式定积分式)动力学方程动力学方程(不定积分式不定积分式)级数级数lnc t8第8页 反应级数确定1.尝试法尝试法 2.初速率法初速率法3.孤立法孤立法(1)(1)计算法：将试验测得计算法：将试验测得 c t 数据代入各级反应动数据代入各级反应动 (2)(2)力学方程，看哪个算得力学方程，看哪个算得k值值靠近于常数靠近于常数(2)(2)作图法：依据各级反应所满足线性关系作图，作图法：依据各级反应所满足线性关系作图，看哪个图形靠近于看哪个图形靠近于直线直线？9第9页n 某抗菌素某抗菌素A A注入人体后，在血液中展现简单级数反注入人体后，在血液中展现简单级数反应。假如将其注射应。假如将其注射0.5 g，然后在不一样时间然后在不一样时间 t 测其在测其在血液中浓度血液中浓度cA，得以下数据：得以下数据：(1)(1)确定反应级数确定反应级数,(2)(2)计算速率常数计算速率常数k 及半衰期及半衰期 (3)(3)临床试验表明，为确保药效，该抗菌素在血临床试验表明，为确保药效，该抗菌素在血液中浓度液中浓度cA不能低于不能低于0.37mg/100ml,问几小时后注射问几小时后注射第二针？第二针？t/h481216cA/(mg/100ml)0.4810.3270.2220.15110第10页t/h481216cA/(mg/100ml)0.4810.3270.2220.151lncA0.7321.1181.5051.8901/cA2.0793.0584.5056.62311第11页t/h481216cA/(mg/100ml)0.4810.3270.2220.151k10.09650.09680.0963k20.2450.3620.530k00.03850.02620.017712第12页一级反应一级反应,k=0.0965 h-1t2=6.72 h 13第13页简单级数反应动力学特征小结表简单级数反应动力学特征小结表零级零级二级二级一级一级半衰期半衰期k计算式及单计算式及单位位线性关系线性关系动力学方程动力学方程(定积分式定积分式)动力学方程动力学方程(不定积分式不定积分式)级数级数lnc t14第14页催化剂rcrm饱和吸附饱和吸附零级反应零级反应15第15页第三节第三节 温度对反应速率影响温度对反应速率影响TrTrTr常见常见酶催化反应酶催化反应 爆炸反应爆炸反应 近似规则近似规则:温度每升高温度每升高10，化学反应速率大约增加，化学反应速率大约增加 2 4倍倍 巴氏杀菌巴氏杀菌：6085，530min超高温瞬时灭菌超高温瞬时灭菌：130150，数秒数秒 16第16页n Arrhenius（阿累尼乌斯）公式（阿累尼乌斯）公式（2-89）T 对平衡常数对平衡常数K 影响影响（2-66）T对相平衡对相平衡p影响影响T对速率常数对速率常数k影响影响17第17页 活化能活化能Ea（activation energy)活化分子活化分子:反应体系中少数能量较高分子，反应体系中少数能量较高分子，活化分子间可发生有效碰撞。活化分子间可发生有效碰撞。活化能活化能:活化分子含有能量与全部反应物分子活化分子含有能量与全部反应物分子 平均能量之间差值，用平均能量之间差值，用Ea表示。表示。反应物反应物 A生成物生成物PA*活化分子活化分子Ea 18第18页 某某药药品品若若分分解解30%即即视视为为无无效效。今今测测得得该该药药品品在在323K、333K、343K时时速速率率常常数数分分别别为为7.0810-4h-1、1.7010-3h-1、3.8810-3h-1。(1)(1)试试计计算算此此反反应应活活化化能能，(2)298(2)298K K时该药品使用期为几个月时该药品使用期为几个月?19第19页一级反应一级反应 要使该药品使用期延长至两年，要使该药品使用期延长至两年，需在什么温度下保留需在什么温度下保留？20第20页 水果在冷库水果在冷库(5)中储存时中储存时Vc损失速率数据以下损失速率数据以下：t/d0103060120c/mg.kg-197.491.580.867.246.2 1.确定反应级数及其确定反应级数及其速率常数速率常数,2.计算计算半衰期半衰期，3.六个月六个月(180天天)后后Vc损失率为多少损失率为多少?已知组成鸡蛋卵白蛋白热变性作用为一级反应，其活已知组成鸡蛋卵白蛋白热变性作用为一级反应，其活化能化能E Ea a约为约为85 kJmol-1 ,在与海平面相同高度在与海平面相同高度(p)处沸水处沸水中中“煮熟煮熟”一个鸡蛋需一个鸡蛋需10 min，求在海拔，求在海拔 3km 高高(0.69p)地域地域“煮熟煮熟”一个蛋需多长时间一个蛋需多长时间?已知水汽化热为已知水汽化热为40.6740.67kJmol-1。21第21页第四节第四节 复合反应动力学特征复合反应动力学特征 对峙对峙(可逆可逆)反应反应ReactorProductk+k-tcRP平衡平衡22第22页AP1P2P3tcA主反应主反应副反应副反应kk 大大k 小小 平行平行反应反应23第23页tcRPMtmax 连续连续反应反应RMPk1 1k2 224第24页