物理化學(xué)第六章課件4_第1頁
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文檔簡介

6.6.1.2平衡態(tài)近似當(dāng)快速對峙反應(yīng)出現(xiàn)在反應(yīng)機理中,應(yīng)用平衡態(tài)近似。6.6.1近似方法假設(shè):1)反應(yīng)物與中間物快速建立熱力學(xué)平衡,2)復(fù)雜反應(yīng)的速率受中間物轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物的最慢反應(yīng)速率所控制。6.6.1.2平衡態(tài)近似當(dāng)快速對峙反應(yīng)出現(xiàn)在反應(yīng)機理中,1(快速達平衡)(快反應(yīng))由此機理,反應(yīng)速率方程如何建立呢??6.6.1.2平衡態(tài)近似(慢反應(yīng))例如:機理如下:(快速達平衡)(快反應(yīng))由此機理,反應(yīng)速率方程如何建立呢??21.第二個基元反應(yīng)是最慢反應(yīng),即速率控制步驟,因此反應(yīng)方程如下:2.因為第一個反應(yīng)是快速對峙反應(yīng),達平衡時:6.6.1.2平衡態(tài)近似【分析】1.第二個基元反應(yīng)是最慢反應(yīng),即速率控制步驟,因此反應(yīng)方程3將該式代入速率方程,得到:6.6.1.2平衡態(tài)近似其中將該式代入速率方程,得到:6.6.1.2平衡態(tài)近4平衡態(tài)近似小結(jié)提供反應(yīng)物(產(chǎn)物)與中間物之間的濃度關(guān)系。6.6.1.2平衡態(tài)近似為復(fù)雜機理提供一個快捷的方法,由一個簡單步驟(速度控制步驟)就可以寫出總反應(yīng)的速率方程。平衡態(tài)近似小結(jié)提供反應(yīng)物(產(chǎn)物)與中間物之間的濃度關(guān)系。6.56.6.2表觀活化能與基元反應(yīng)活化能例如:6.6復(fù)雜反應(yīng)機理表觀速率常數(shù)是基元反應(yīng)步驟的速率常數(shù)的組合。6.6.2表觀活化能與基元反應(yīng)活化能例如:6.66上式同乘以RT2,得到:6.6.2表觀活化能與基元反應(yīng)活化能由上式同乘以RT2,得到:6.6.2表觀活化能與76.6.2表觀活化能與基元反應(yīng)活化能與比較6.6.2表觀活化能與基元反應(yīng)活化能與比較8對于具有確定反應(yīng)級數(shù)的反應(yīng),總反應(yīng)的表觀活化能可用基元反應(yīng)步驟的活化能組合來表示。基元反應(yīng)步驟的活化能組合是否與總反應(yīng)活化能的表達式一致,這是檢驗反應(yīng)機理的另一重要判據(jù)。6.6.2表觀活化能與基元反應(yīng)活化能說明什么??總反應(yīng)表觀活化能的物理意義不清楚。對于具有確定反應(yīng)級數(shù)的反應(yīng),總反應(yīng)的表觀活化能可用基元反應(yīng)步96.6.2表觀活化能與基元反應(yīng)活化能練習(xí):實驗測得下列反應(yīng)為三級反應(yīng):(快速平衡)后來有人提出如下機理:(慢反應(yīng))有人曾解釋為三分子反應(yīng),但這種解釋不很合理,一方面因為三分子碰撞的概率很小,另一方面不能很好地說明k隨T增高而下降,即表觀活化能為負值。試按此機理推導(dǎo)速率方程,并解釋反常的負活化能。6.6.2表觀活化能與基元反應(yīng)活化能練習(xí):實驗測106.6.2表觀活化能與基元反應(yīng)活化能解:按平衡態(tài)近似其中較大的負值6.6.2表觀活化能與基元反應(yīng)活化能解:按平衡態(tài)112BrNO(g)→2NO(g)+Br2(g)2BrNO(g)→2NO(g)+Br2(g)122BrNO(g)→2NO(g)+Br2(g)6.7.2過渡態(tài)理論2BrNO(g)→2NO(g)+Br2(g)6.7.213本章復(fù)習(xí)(1)反應(yīng)速率的表示方法:單位體積上反應(yīng)進度隨時間的變化率。質(zhì)量作用定律各簡單級數(shù)反應(yīng)(n=0,1,2)的特點:反應(yīng)類型、反應(yīng)速率方程微分式、積分式、線性關(guān)系、半衰期、速率系數(shù)k的量綱/單位√√本章復(fù)習(xí)(1)反應(yīng)速率的表示方法:單位體積上反應(yīng)進度隨時14本章復(fù)習(xí)(2)典型的復(fù)雜反應(yīng)特點ABk+k-ABk1k2CABCk1k2穩(wěn)態(tài)√本章復(fù)習(xí)(2)典型的復(fù)雜反應(yīng)特點ABk+k-ABk1k15或本章復(fù)習(xí)(3)溫度對速率的影響動力學(xué)數(shù)據(jù)處理方法積分法微分法孤立法√√或本章復(fù)習(xí)(3)溫度對速率的影響動力學(xué)數(shù)據(jù)處理方法16本章復(fù)習(xí)(4)復(fù)雜反應(yīng)機理近似基元反應(yīng)速率理論(了解)穩(wěn)態(tài)近似平衡態(tài)近似√本章復(fù)習(xí)(4)復(fù)雜反應(yīng)機理近似基元反應(yīng)速率理論(了解171.一個反應(yīng)進行完全所需時間是2t1/2,對嗎?2.對于一級反應(yīng),反應(yīng)的時間能否靠提高初始濃度來縮短?二級反應(yīng)情況如何?3.對于氣相反應(yīng),用壓力代替濃度計算反應(yīng)速率系數(shù)時,一、二級反應(yīng)的影響情況如何?練習(xí)題(1)1.一個反應(yīng)進行完全所需時間是2t1/2,對嗎?2.18t/s0600120018002400∞[B]/(moldm-3)00.0890.1530.1990.2310.312某反應(yīng)的計量方程為2A→B。當(dāng)t=∞時,A的濃度為零,B的濃度隨時間的變化數(shù)據(jù)如下:問如何確定反應(yīng)級數(shù)?練習(xí)題(2)t/s0600120018002400∞[B]/(mold19t/s0600120018002400∞[A]/(moldm-3)0.6240.4460.3180.2260.1610練習(xí)題(2)答案(1)cA2/cA1=1.4反應(yīng)為一級。(2)t1/2=1200s,與cA0無關(guān)(3)lncA與t作圖,為線性關(guān)系t/s0600120018002400∞[A]/(mold20練習(xí)題(3)練習(xí)題(3)21練習(xí)題(4)某反應(yīng)的反應(yīng)機理如下。已知A的初始濃度為a。設(shè)B為活潑中間體,請用穩(wěn)態(tài)近似法導(dǎo)出以生成物C表示的微分速率方程以及C的濃度與時間的關(guān)系式。ABCk1k2練習(xí)題(4)某反應(yīng)的反應(yīng)機理如下。已知A的初始濃度為a。設(shè)B226.6.1.2平衡態(tài)近似當(dāng)快速對峙反應(yīng)出現(xiàn)在反應(yīng)機理中,應(yīng)用平衡態(tài)近似。6.6.1近似方法假設(shè):1)反應(yīng)物與中間物快速建立熱力學(xué)平衡,2)復(fù)雜反應(yīng)的速率受中間物轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物的最慢反應(yīng)速率所控制。6.6.1.2平衡態(tài)近似當(dāng)快速對峙反應(yīng)出現(xiàn)在反應(yīng)機理中,23(快速達平衡)(快反應(yīng))由此機理,反應(yīng)速率方程如何建立呢??6.6.1.2平衡態(tài)近似(慢反應(yīng))例如:機理如下:(快速達平衡)(快反應(yīng))由此機理,反應(yīng)速率方程如何建立呢??241.第二個基元反應(yīng)是最慢反應(yīng),即速率控制步驟,因此反應(yīng)方程如下:2.因為第一個反應(yīng)是快速對峙反應(yīng),達平衡時:6.6.1.2平衡態(tài)近似【分析】1.第二個基元反應(yīng)是最慢反應(yīng),即速率控制步驟,因此反應(yīng)方程25將該式代入速率方程,得到:6.6.1.2平衡態(tài)近似其中將該式代入速率方程,得到:6.6.1.2平衡態(tài)近26平衡態(tài)近似小結(jié)提供反應(yīng)物(產(chǎn)物)與中間物之間的濃度關(guān)系。6.6.1.2平衡態(tài)近似為復(fù)雜機理提供一個快捷的方法,由一個簡單步驟(速度控制步驟)就可以寫出總反應(yīng)的速率方程。平衡態(tài)近似小結(jié)提供反應(yīng)物(產(chǎn)物)與中間物之間的濃度關(guān)系。6.276.6.2表觀活化能與基元反應(yīng)活化能例如:6.6復(fù)雜反應(yīng)機理表觀速率常數(shù)是基元反應(yīng)步驟的速率常數(shù)的組合。6.6.2表觀活化能與基元反應(yīng)活化能例如:6.628上式同乘以RT2,得到:6.6.2表觀活化能與基元反應(yīng)活化能由上式同乘以RT2,得到:6.6.2表觀活化能與296.6.2表觀活化能與基元反應(yīng)活化能與比較6.6.2表觀活化能與基元反應(yīng)活化能與比較30對于具有確定反應(yīng)級數(shù)的反應(yīng),總反應(yīng)的表觀活化能可用基元反應(yīng)步驟的活化能組合來表示。基元反應(yīng)步驟的活化能組合是否與總反應(yīng)活化能的表達式一致,這是檢驗反應(yīng)機理的另一重要判據(jù)。6.6.2表觀活化能與基元反應(yīng)活化能說明什么??總反應(yīng)表觀活化能的物理意義不清楚。對于具有確定反應(yīng)級數(shù)的反應(yīng),總反應(yīng)的表觀活化能可用基元反應(yīng)步316.6.2表觀活化能與基元反應(yīng)活化能練習(xí):實驗測得下列反應(yīng)為三級反應(yīng):(快速平衡)后來有人提出如下機理:(慢反應(yīng))有人曾解釋為三分子反應(yīng),但這種解釋不很合理,一方面因為三分子碰撞的概率很小,另一方面不能很好地說明k隨T增高而下降,即表觀活化能為負值。試按此機理推導(dǎo)速率方程,并解釋反常的負活化能。6.6.2表觀活化能與基元反應(yīng)活化能練習(xí):實驗測326.6.2表觀活化能與基元反應(yīng)活化能解:按平衡態(tài)近似其中較大的負值6.6.2表觀活化能與基元反應(yīng)活化能解:按平衡態(tài)332BrNO(g)→2NO(g)+Br2(g)2BrNO(g)→2NO(g)+Br2(g)342BrNO(g)→2NO(g)+Br2(g)6.7.2過渡態(tài)理論2BrNO(g)→2NO(g)+Br2(g)6.7.235本章復(fù)習(xí)(1)反應(yīng)速率的表示方法:單位體積上反應(yīng)進度隨時間的變化率。質(zhì)量作用定律各簡單級數(shù)反應(yīng)(n=0,1,2)的特點:反應(yīng)類型、反應(yīng)速率方程微分式、積分式、線性關(guān)系、半衰期、速率系數(shù)k的量綱/單位√√本章復(fù)習(xí)(1)反應(yīng)速率的表示方法:單位體積上反應(yīng)進度隨時36本章復(fù)習(xí)(2)典型的復(fù)雜反應(yīng)特點ABk+k-ABk1k2CABCk1k2穩(wěn)態(tài)√本章復(fù)習(xí)(2)典型的復(fù)雜反應(yīng)特點ABk+k-ABk1k37或本章復(fù)習(xí)(3)溫度對速率的影響動力學(xué)數(shù)據(jù)處理方法積分法微分法孤立法√√或本章復(fù)習(xí)(3)溫度對速率的影響動力學(xué)數(shù)據(jù)處理方法38本章復(fù)習(xí)(4)復(fù)雜反應(yīng)機理近似基元反應(yīng)速率理論(了解)穩(wěn)態(tài)近似平衡態(tài)近似√本章復(fù)習(xí)(4)復(fù)雜反應(yīng)機理近似基元反應(yīng)速率理論(了解391.一個反應(yīng)進行完全所需時間是2t1/2,對嗎?2.對于一級反應(yīng),反應(yīng)的時間能否靠提高初始濃度來縮短?二級反應(yīng)情況如何?3.對于氣相反應(yīng),用壓力代替濃度計算反應(yīng)速率系數(shù)時,一、二級反應(yīng)的影響情況如何?練習(xí)題(1)1.一個反應(yīng)進行完全所需時間是2t1/2,對嗎?2.40t/s0600120018002400∞[B]/(moldm-3)00.0890.1530.1990.2310.312某反應(yīng)的計量方程為2A→B。當(dāng)t=∞時,A的濃度為零,B的濃度隨時間的變化數(shù)據(jù)如下:問如何確定反應(yīng)級數(shù)?練習(xí)題(2)t/s0600120018002400∞[B]/(mold41t/s0600120018002400∞[A]/(moldm-3)0.6240.4460.3180.2260.1610練習(xí)題(2)答案(1)c

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