动力学和热力学控制化学反应

第二章 化学热力学基础及化学平衡

1. 有一活塞，其面积为60cm2，抵抗3atm的外压，移动了20cm，求所作的功。 (1)用焦耳； (2)用卡来表示。

2. 1dm3气体在绝热箱中抵抗1atm的外压膨胀到10dm3。计算： (1)此气体所作的功；(2)内能的变化量；(3)环境的内能变化量。

3. 压力为5.1atm，体积为566dm3的流体，在恒压过程中，体积减少到1/2， (1)求对流体所作的功

(2)求流体的内能减少365.75kJ时，流体失去的热量？

4. 在一汽缸中，放入100g的气体。此气体由于压缩，接受了2940kJ的功，向外界放出了2.09kJ的热量。试计算每千克这样的气体内能的增加量。

5. 在1atm、100℃时，水的摩尔汽化热为40.67kJ?mol1，求：1mol水蒸汽和水的内能差？

－

(在此温度和压力下，水蒸汽的摩尔体积取作29.7dm3)

6. 某体系吸收了3.71kJ的热量，向外部作了1.2kJ的功，求体系内部能量的变化。 7. 某体系作绝热变化，向外部作了41.16kJ的功， 求此体系内能的变化量。

8. 有一气体，抵抗2atm的外压从10

第六章 化学动力学

§6-1化学动力学的任务和目的

一、研究化学反应时所涉及的两个基本问题 1、反应的方向和限度——化学热力学

至于反应的速度，过程的机理，从热力学无法得知。 例如: (1)H2(g,P?12O2g,P???H2Ol,P

?????rGm,298??237.2KJ?mol?1

从?G的数值看，反应的趋势很大，但在常温常压下让此反应发生，几乎看不到水的生成，只有温度上升到1073Ｋ时，反应才以爆炸的形式进行。

??NaCl?H2O 但反应： (2) HCl?NaOH??G298??79.91KJ?mol?1

反应速度确非常之快，瞬时便可完成。

热力学只解决可能性问题。而对于实际问题的解决，只靠热力学是远远不够的。例如对??1?＜＜??2?? 热力学则无法回答。 2、化学反应的速率——化学动力学

亦就是把热力学预言的可能性变为现实。所以化学动力学亦占

有相当重要的地位。实际上，在研究如何实现并控制化学反应方面，化学热力学及化学动力学是相辅相成的，不可缺少的两个基础理论学科。

对一个未知的化学反应，经热力学计算认为是可能的，但具体进行时反应速率很小，工业生产无法

第六章 化学动力学

§6-1化学动力学的任务和目的

一、研究化学反应时所涉及的两个基本问题 1、反应的方向和限度——化学热力学

至于反应的速度，过程的机理，从热力学无法得知。 例如: (1)H2(g,P?12O2g,P???H2Ol,P

?????rGm,298??237.2KJ?mol?1

从?G的数值看，反应的趋势很大，但在常温常压下让此反应发生，几乎看不到水的生成，只有温度上升到1073Ｋ时，反应才以爆炸的形式进行。

??NaCl?H2O 但反应： (2) HCl?NaOH??G298??79.91KJ?mol?1

反应速度确非常之快，瞬时便可完成。

热力学只解决可能性问题。而对于实际问题的解决，只靠热力学是远远不够的。例如对??1?＜＜??2?? 热力学则无法回答。 2、化学反应的速率——化学动力学

亦就是把热力学预言的可能性变为现实。所以化学动力学亦占

有相当重要的地位。实际上，在研究如何实现并控制化学反应方面，化学热力学及化学动力学是相辅相成的，不可缺少的两个基础理论学科。

对一个未知的化学反应，经热力学计算认为是可能的，但具体进行时反应速率很小，工业生产无法

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. 第六章 化学动力学

§6-1化学动力学的任务和目的

一、研究化学反应时所涉及的两个基本问题

1、反应的方向和限度——化学热力学

至于反应的速度，过程的机理，从热力学无法得知。

例如: (1)()()P l O H P g O P g H ,,21,(2

22?→?+ 1298,2.237-?-=?mol KJ G m

r

从G ?的数值看，反应的趋势很大，但在常温常压下让此反应发生，几乎看不到水的生成，只有温度上升到1073Ｋ时，反应才以爆炸的形式进行。

但反应： (2) O H NaCl NaOH HCl 2+?→?

+ 129891.79-?-=?mol KJ

G

反应速度确非常之快，瞬时便可完成。

热力学只解决可能性问题。而对于实际问题的解决，只靠热力学是远远不够的。例如对()1γ＜＜()2γ? 热力学则无法回答。

2、化学反应的速率——化学动力学

亦就是把热力学预言的可能性变为现实。所以化学动力学亦占

有相当重要的地位。实际上，在研究如何实现并控制化学反应方面，化学热力学及化学动力学是相辅相成的，不可缺少的两个基础理论学科。

对一个未知的化学反应，经热力学计算认为是可能的，但具体进行时反应速率很小，工业生产无法实现，则可通过动力学研究，降低其

化学动力学基础(习题课)

1. 某金属 的同位素进行β放射，经14d（1d=1天后，同位素的活性降低6.85%。求此同位素的蜕变常数和半衰期；要分解 90.0%，需经多长时间？ 解：设反应开始时物质的质量为100%，14d后剩余未分解者为100%-6.85%，则

代入半衰期公式得

一、是非题

下列各题中的叙述是否正确？正确的选“√”，错误的选“×”。 √ √

× ×

1.反应速率系数kA与反应物A的浓度有关。 2.反应级数不可能为负值。

√ × 3.对二级反应来说，反应物转化同一百分数时，若反应物的初始浓度愈低，则所需时间愈短。 √ × 的变化愈 敏感。

4.对同一反应，活化能一定，则反应的起始温度愈低，反应的速率系数对温度

√ × 5. Arrhenius活化能的定义是

。

√ × 6.若反应

A?Y，对A为零级，则A的半衰期

。

二、 选择题

1

选择正确答案的编号：

A1. 某反应，A → Y，其速率系数kA=6.93min，则该反应物A的浓度从1.0mol×dm

-1-3

变到0.5

mol×dm所需时间是：

-3

(A)0.2min；(B)0.1min；(C)1min；(D)以上答案均不正确。

? 准一级模型基于假定吸附受扩散步骤控制；

? 准二级动力学模型假设吸附速率由吸附剂表面未被占有的吸附空位数目的平方值决定，吸附过程

受化学吸附机理的控制，这种化学吸附涉及到吸附剂与吸附质之间的电子共用或电子转移； ? 粒子内扩散模型中，qt与t1/2进行线性拟合，如果直线通过原点，说明颗粒内扩散是控制吸附

过程的限速步骤；如果不通过原点，吸附过程受其它吸附阶段的共同控制；该模型能够描述大多数吸附过程，但是，由于吸附初期和末期物质传递的差异，试验结果往往不能完全符合拟合直线通过原点的理想情况。粒子内扩散模型最适合描述物质在颗粒内部扩散过程的动力学，而对于颗粒表面、液体膜内扩散的过程往往不适合

? Elovich 方程为一经验式，描述的是包括一系列反应机制的过程，如溶质在溶液体相或界面处的

扩散、表面的活化与去活化作用等，它非常适用于反应过程中活化能变化较大的过程，如土壤和沉积物界面上的过程。此外，Elovich 方程还能够揭示其他动力学方程所忽视的数据的不规则性。 ? Elovich和双常数模型适合于复非均相的扩散过程。

Langmuir模型假定吸附剂表面均匀，吸附质之间没有相互作用，吸附是单层吸附，即吸附只发生在吸附剂的外表面。Qm 为饱和吸附量

计算化学软件装,gaussian09,gaussian view5.0,SSH,过渡态等总结

热力学、动力学、计算化学软件安装总结

i.

一、

Gaussian View5.0的安装

；

预 软件安装

1. 找到压缩文件解压后出现

2.

点击打开看到；

3. 打开“SETUP.EXE”文件启动安装程序；出现下图，依次点击红色选项；

计算化学软件装,gaussian09,gaussian view5.0,SSH,过渡态等总结

4. 填写“serial”（打开左侧文件复制粘贴即可），继

续“next”；

5. 出现下图选择安装路径，继续“next”；“next”；“next”；“intall”

6.

点击“intall”；

7.

出现下图，点击“finish”完成安装。

二、

；

；

1. 找到对应文件解压看到2. 打开文件看到

3. 点击“”启动安装程序；

计算化学软件装,gaussian09,gaussian view5.0,SSH,过渡态等总结

4. 点击上图“Next”下一步看到下图；打开复制粘贴到“Serial”继续“Next”；

5.

选择安装路径点击“

Next”如下图；

6. 点击“Intall

7. 点击“”完成安装并选择“Scratch”文件的存放位置如下图（直接点击确定即可）；

计算化

5202 反应 2O3→ 3O2的速率方程为 - d[O3]/dt = k[O3]2[O2]-1 ，

或者 d[O2]/dt = k'[O3]2[O2]-1，则速率常数 k 和 k' 的关系是： ( )

(A) 2k = 3k' (B) k = k' (C) 3k = 2k' (D) -k/2 = k'/3 5203 气相反应 A + 2B ─→ 2C，A 和 B 的初始压力分别为 pA和 pB，反应开始时

并无 C，若 p 为体系的总压力，当时间为 t 时，A 的分压为： ( )

(A) pA- pB (B) p - 2pA

化学反应动力学练习题

一、选择题

??2E，下列反应速率关系正确的是（ ）1．对于反应A+B?。

A．

?c(A)1?c(B)?(E)1?c(A)?? B．c ?t2?t?t2?t?c(E)1?c(B)?(B)?c(A)?? D．c ?t2?t?t?tC．

??2D的速率方程为v=kc(A2)c2(B)则该反应（ ）2．反应A2+2B?。

A．一定是基元反应 B．一定是非基元反应 C．不能确定是否是基元反应 D．反应为二级反应 3．质量作用定律适用于（ ）。

A．任意反应 B．复杂反应 C．基元反应 D．吸热反应 4．某反应的速率常数k=1.48 ×10-2L〃mol-1〃s-1，则该反应级数为（ ）。 A．0级 B．一级 C．二级 D．三级

??2D(g) 的速率方程为v=kc(A)c2(B)若使密闭的5．反应A(g)+2B(g) ?反应容器增大一倍，则反应速率为原来的（ ）。

A．8倍 B．6倍

吸附热力学及动力学的研究

摘要：

杂乱无章的实验数据, 不经过数学处理, 得不到能够描述它们的模型，其本身无论在科学理论上，还是在应用技术上都没有太大的实际意义。本文综述了近些年来在液固吸附理论研究领域对吸附等温线，吸附热力学及吸附动力学的研究进展。论述5 种类型吸附等温线，总结了热力学中△H、△G、△S的几种求算方法，以及5种吸附动力学的模型，从而，为吸附实验数据的处理和模型优选,，提供依据。

关键字：吸附 等温曲线 热力学 动力学

1吸附等温曲线

吸附等温曲线是指在一定温度下溶质分子在两相界面上进行的吸附过程达到平衡时它们在两相中浓度之间的关系曲线。在一定温度下, 分离物质在液相和固相中的浓度关系可用吸附方程式来表示。作为吸附现象方面的特性有吸附量、吸附强度、吸附状态等, 而宏观地总括这些特性的是吸附等温线.[1]

1.1Langmuir 型分子吸附模型

Langmuir 吸附模型是应用最为广泛的分子吸附模型,Langmuir 型分子吸附模型[2]就是在Langmuir 吸附模型的基础上,研究者就Langmuir 吸附模型的局限性进行了改进、发展,形成了一系列的分子吸附模型。

1. 1.1 Langmuir 分子吸附模型

Lan