化学反应速率基础知识省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

1第一章第一章 化学反应速度基础知识化学反应速度基础知识1.1 化学反应速度1.2 转化率与反应速度1.3 化学计量关系 1.4 反应级数确定及反应速率常数式1.5 复杂反应1.6 非均相反应1.7 数学模型第1页21.1.1 均相反应 aA+bBcC+dDGAA摩尔数V混合物体积t反应开始到反应过程中任一瞬间所经历时间 若等容，则 在实际中可假设：气相反应和稀溶液反应均是均相反应。化学反应速度（速率）是一个强度量，而且取决于温度和浓度。1.1 化学反应速度第2页3 1.1.2 多相反应 （单位时间内单位表面积上组分转化量）S反应表面积 注意：界面面积几何表面积或 （单位时间内单位重量组分改变速度）第3页41.2 转化率与反应速度第4页51.3 化学计量关系（主要已知条件）例aA+bBcC+dD或者比如反应：2NO+O2 2NO2第5页61.4.1 基元反应定义：指反应物分子在相互作用时一步就直接转化为生成物反应。非基元反应：为经验公式，称为表观反应级数，由试验测定。1.4 质量作用定律（反应速率方程）第6页71.4.2 可逆反应当体系内出现逆反应时，在确定反应总速率时应考虑逆反应存在。对于可逆反应 分别为正逆反应速度常数。可逆反应速率式包含了热力学（K）和动力学（k）原因。反应速率方程基本上是一个包括浓度代数方程，而非微分方程。第7页81.4.3 速率积分式 是瞬时速率，是速率微分式。速率公式中一个更为有用形式即浓度与时间函数关系式，称为速率积分式。用处：确定一定反应时间浓度或到达一定浓度所需要时间。速率积分式推导依据反应速率微分式导出 一级反应积分式 反应：A产物 （m为常数）第8页9因为t=0，故 。故一级反应速率积分式是：速率常数 单位 。作图，为直线。示意图以下：第9页10三种级数反应速率及特征第10页11例题：一个2级反应反应物初始浓度为0.4103 mol.m-3,此反应在80分钟内完成了30%，试求反应速率常数和反应完成80%时所需时间。解：因为是二级反应，故有 =反应完成80%所需时间 第11页121.5 反应级数确定及反应速率常数式1）级数 级数意义：写出其速率式 说明反应机理 级数确实定：尝试法 将试验测定各时间反应产物浓度代入速率各种积分式 中，试探其中哪个积分式求出k不随时间而改变，则该式级数就是所求反应级数。作图法 分别用C、对t作图，展现直线关系，即为所求反应级数。第12页132)活化能 与T相关 阿累尼乌斯（Arrhenius）方程：活化能 完成一化学反应，使物质变为活化分子所需平均能量。指数量系数，又称为频率因子，T时 。上式取自然对数，得到：活化能可经过lnk对（1/T）作图求得。第13页14（经过若干各级元反应生成产物）引深包括到多相反应：1）S1表面中A传递；2）S2表面中B传递；3）A+BD(化学反应)；4）D传递。1.6 复杂反应第14页15处理方法 1）反应独立性原理（过程独立性原理）即：体系中发生由几个基元反应所组成复杂反应，这些基元反应各自服从质量作用定律，彼此互不影响。物质守恒：在整个过程中A总改变量为各个过程改变总和。适合用于平行过程，类似并联电路。2）稳态或准稳态近似原理 适合用于串联过程对于简单串联反应 依据反应独立性原理：t,k1CA,k2CB在某一时刻,稳态：某一时刻后，中间产物B浓度不随时间而变。准稳态：中间产物B浓度随时间改变很小。稳态和准稳态带来好处：大大简化微分方程求解。第15页161.7 非均相反应非均相反应 1 特征：特征：a 方程复方程复杂杂，无通用性。共性：化学速度方程，无通用性。共性：化学速度方程+不一不一样类样类型型传质传质方程方程b 不不定定原原因因界界面面面面积积、界界面面性性质质（吸吸附附微微量量杂杂质质、能能量量分分布布不不均均等等）、局部温度不一局部温度不一样样。2 速度方程：速度方程：目目标标：得到一：得到一组组方程描述化学反方程描述化学反应应、各种、各种传质传质 方法：化学反方法：化学反应应速度方程速度方程+传质传质方程方程+独立性原理独立性原理+稳态稳态或准或准稳态稳态原理原理（主要是传质方程建立）（主要是传质方程建立）第16页171.8 数学模型数学模型 数学方程数学方程描述传质描述传质+化学反应化学反应1）对过程分析：文字、图形；）对过程分析：文字、图形；2）假设）假设数学方程：数学方程：a.反应速度方程反应速度方程 b.计量关系计量关系 c.传质方程传质方程 技巧：独立性原理、稳态、准稳态；技巧：独立性原理、稳态、准稳态；3）解方程；）解方程；4）检验、利用。）检验、利用。第17页