化学反应动力学模型

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。

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

第六章 化学反应动力学

思考题解答

一、是非题（判断下列说法是否正确，并说明理由）

1. 错 2. 对 3. 错 4. 错 5. 错 6. 错 7. 对 8. 对 9.错 10. 对 二、选择题

1. B 2. A. 3. B. 4. D. 5 .C 6.D. 7. A. 8. B 9. B. 10. C.

习题解答

1.请根据质量作用定律，写出下列各基元反应或复合反应中

kdcA与各物质浓度的关系。 dtk?2P （2）A + 2B???P + 2S （1）2A + B??k1 k（3）2A + M???A2?M （4）2A B

k1 kk-1 （5）2A 2B+D B+A 2D

k-1 k （6）

解：

dcAdcdc222?2kcAcB （2）?A?kcAcB（3）?A?2kcAcM dtdtdtdcdc2222（4）?A??2k2cB+2k1cA （5）?A??2k?1cBcD+2k1

《化学反应动力学》 第六、七、九章习题

1. Calculate k (T) given the following forms for the reactive cross section:

(a)бR(v) =πd2, i.e., a constant. If d is the molecular diameter, this represents an “encounter limited rate coefficient”. (b)бR(E) =б0 ( 1 - e- a E )

Do any of these calculated k’s have an Arrhenius-like temperature dependence?

解：（a）反应截面与反应速率常数的关系为： k(u) =бR u R 其中，u R：相对平动速率 解法1：

因反应截面为常数，故可先求出平均速率，然后据k(T) =бR 求k(T) 根据气体分子运动论：

?u???uf(u)du??0??0?2??uu()e2?kBT2322kBT4?u2du

3??2?2?()?e??u02?kBT2kBTu2du2

32kBT?2?

1.某反应进行时，反应物浓度与时间成线性关系，则此反应的衰期与反应物初始浓度（A）

A.成正比 B.成反比 C.平方成反比 D.无关

解析：反应为零级反应

2.已知二级反应的半衰期 t?＝1/k2c0，则t?应为（B）

A.2/k2c0 B.1/3k2c0 C.3/k2c0 D.4/k2c0

解析：t?=1/k2c0×1/4÷（1-1/4）=1/3k2c0

3.某反应只有一种反应物,其转化率达到75%的时间是转化率达到50%的时间的两倍,反应转化率达到64%的时间转化率达到x %的时间的两倍,则x 为 ( C ) A.32 B.36 C.40 D.60 解析：一级反应的特点： t1/2 : t3/4 : t7/8= 1 : 2 : 3 t = 1/k1ln[1/(1?α)]

t(64%)/t(x %)=2=ln[1/(1?0.64)]/ln[1/(1?x %)] [1/(1?x %)]= 1/0.36 ? 1?x % =0.6 x % = 0.4

4.某反应，其半衰期与起始浓度成反比， 则反应完成87.5%所需时 间

化学动力学自测试题 一、是非判断

1. 反应速率常数 kA与反应物的浓度有关 2. 反应级数不可能为负数 3. 一级反应肯定是单分子反应 4. 质量作用定律只适用于基元反应

5. 对二级反应来说，反应物转化同一百分数时，若反应物的起始浓度越低，则所需的时间

越短

6. 催化剂只能加快反应速率，而不能改变化学反应的标准平衡常数

7. 对同一化学反应，活化能一定则反应的起始温度越低，反应的速率常数对温度的变化越

敏感 8. Arrhenius 活化能的定义是Ea?RT2dlnk dTcA,02kA9. 对于基元反应，反应速率常数随温度的升高而增大。 10. 若反应 A → Y，对A为零级，则A的半衰期t1/2=

。

11. 设对行反应正方向是放热的，并假定正、逆反应都是基元反应，则升高温度更有利于增

大正反应的速率系数

12. 鞍点是反应的最低能量途径上的最高点，但它不是势能面上的最高点，也不是势能面上

的最低点

13. 光化学的量子效率不可能大于1。 14. 阿伦尼乌斯方程适用于一切化学反应 二、选择题

1. 反应 ：A+2B→Y，若其速率方程为 ?dcAdc?kAcAcB或 ?B?kBcAcB，则 kA 、kBdtdt的关系是（ ）

A. kA=k