化学反应动力学省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx
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1、动画动画二级反应二级反应反应级数测定反应级数测定Arrhenius公式公式一级反应一级反应反应速率测定法反应速率测定法活化能活化能反应速率表示法反应速率表示法反应速率方程反应速率方程动力学目的任务动力学目的任务1第八章第八章 化学动力学基础化学动力学基础第第1页页动画动画二级反应二级反应反应级数测定反应级数测定Arrhenius公式公式一级反应一级反应反应速率测定法反应速率测定法活化能活化能反应速率表示法反应速率表示法反应速率方程反应速率方程动力学目的任务动力学目的任务28-1 8-1 化学动力学目标和任务化学动力学目标和任务 (2)(2)若可能进行,多长时间能实现?微观上怎样若可能进行,多长
2、时间能实现?微观上怎样若可能进行,多长时间能实现?微观上怎样若可能进行,多长时间能实现?微观上怎样进行?进行?进行?进行?-反应反应反应反应速率速率速率速率和和和和机理机理机理机理问题。问题。问题。问题。研究任一化学反应有两个基本问题需要考虑研究任一化学反应有两个基本问题需要考虑研究任一化学反应有两个基本问题需要考虑研究任一化学反应有两个基本问题需要考虑:(1)(1)有有有有没没没没有有有有可可可可能能能能性性性性;其其其其最最最最终终终终结结结结果果果果怎怎怎怎样样样样?-化学反应化学反应化学反应化学反应方向方向方向方向和和和和程度程度程度程度问题。问题。问题。问题。第第2页页动画动画二级反
3、应二级反应反应级数测定反应级数测定Arrhenius公式公式一级反应一级反应反应速率测定法反应速率测定法活化能活化能反应速率表示法反应速率表示法反应速率方程反应速率方程动力学目的任务动力学目的任务3许多化学反应,热力学角度分析可能性很大,许多化学反应,热力学角度分析可能性很大,许多化学反应,热力学角度分析可能性很大,许多化学反应,热力学角度分析可能性很大,但现实中却难以觉察它们在进行,原因是反但现实中却难以觉察它们在进行,原因是反但现实中却难以觉察它们在进行,原因是反但现实中却难以觉察它们在进行,原因是反应速率极慢。应速率极慢。应速率极慢。应速率极慢。r rG Gmm(298K)(298K)=
4、394.2=394.2kJkJ molmol-1 100 8-1 8-1 化学动力学目标和任务化学动力学目标和任务 第第3页页动画动画二级反应二级反应反应级数测定反应级数测定Arrhenius公式公式一级反应一级反应反应速率测定法反应速率测定法活化能活化能反应速率表示法反应速率表示法反应速率方程反应速率方程动力学目的任务动力学目的任务4再如再如再如再如2H2H2 2+O+O2 2 2H2H2 2OO r rG Gmm(298K)(298K)=237.2=237.2kJkJ molmol-1 1 HCl+NaOHHCl+NaOHNaCl+HNaCl+H2 2OO r rG Gmm=79.91=7
5、9.91kJkJ molmol-1-19-1 9-1 化学动力学目标和任务化学动力学目标和任务 其自发趋势很大,但反应速率很小其自发趋势很大,但反应速率很小(氢反应掉二分之一约需氢反应掉二分之一约需1025年年)反应趋势似乎小些,但瞬间即可完成。反应趋势似乎小些,但瞬间即可完成。反应趋势似乎小些,但瞬间即可完成。反应趋势似乎小些,但瞬间即可完成。第第4页页动画动画二级反应二级反应反应级数测定反应级数测定Arrhenius公式公式一级反应一级反应反应速率测定法反应速率测定法活化能活化能反应速率表示法反应速率表示法反应速率方程反应速率方程动力学目的任务动力学目的任务58-1 8-1 化学动力学目标
6、和任务化学动力学目标和任务 所以,反应进行所以,反应进行所以,反应进行所以,反应进行趋势趋势趋势趋势与与与与速率速率速率速率是两回事。是两回事。是两回事。是两回事。热力学认为在某条件下不可能发生反应,就无须考虑热力学认为在某条件下不可能发生反应,就无须考虑热力学认为在某条件下不可能发生反应,就无须考虑热力学认为在某条件下不可能发生反应,就无须考虑其速率问题;其速率问题;其速率问题;其速率问题;而假如热力学判断某反应能够发生,则还必须了解其而假如热力学判断某反应能够发生,则还必须了解其而假如热力学判断某反应能够发生,则还必须了解其而假如热力学判断某反应能够发生,则还必须了解其实现可行性,即进行动
7、力学速率研究。实现可行性,即进行动力学速率研究。实现可行性,即进行动力学速率研究。实现可行性,即进行动力学速率研究。热力学只能回答化学反应进行热力学只能回答化学反应进行热力学只能回答化学反应进行热力学只能回答化学反应进行可能性可能性可能性可能性问题,问题,问题,问题,反应进行反应进行反应进行反应进行现实性现实性现实性现实性问题必须由动力学回答。问题必须由动力学回答。问题必须由动力学回答。问题必须由动力学回答。第第5页页动画动画二级反应二级反应反应级数测定反应级数测定Arrhenius公式公式一级反应一级反应反应速率测定法反应速率测定法活化能活化能反应速率表示法反应速率表示法反应速率方程反应速率
8、方程动力学目的任务动力学目的任务61 1、研研研研究究究究各各各各种种种种原原原原因因因因(浓浓浓浓度度度度、温温温温度度度度、压压压压力力力力、催催催催化化化化剂剂剂剂、光光光光、介质介质介质介质)对反应速率影响。)对反应速率影响。)对反应速率影响。)对反应速率影响。2 2、揭揭揭揭示示示示反反反反应应应应机机机机理理理理(即即即即反反反反应应应应实实实实际际际际进进进进行行行行详详详详细细细细步步步步骤骤骤骤),研研研研究物质结构与反应性能关系。究物质结构与反应性能关系。究物质结构与反应性能关系。究物质结构与反应性能关系。动力学基本任务:动力学基本任务:动力学基本任务:动力学基本任务:8-
9、1 8-1 化学动力学目标和任务化学动力学目标和任务 控制反应速率控制反应速率控制反应速率控制反应速率控制反应机理控制反应机理控制反应机理控制反应机理目:目:得到预期产品。得到预期产品。得到预期产品。得到预期产品。第第6页页动画动画二级反应二级反应反应级数测定反应级数测定Arrhenius公式公式一级反应一级反应反应速率测定法反应速率测定法活化能活化能反应速率表示法反应速率表示法反应速率方程反应速率方程动力学目的任务动力学目的任务7一、反应速率表示法一、反应速率表示法8-2 8-2 反应速率反应速率二、反应速率测定方法二、反应速率测定方法三、化学反应速率方程三、化学反应速率方程第第7页页动画动
10、画二级反应二级反应反应级数测定反应级数测定Arrhenius公式公式一级反应一级反应反应速率测定法反应速率测定法活化能活化能反应速率表示法反应速率表示法反应速率方程反应速率方程动力学目的任务动力学目的任务8l为为为为了了了了克克克克服服服服因因因因选选选选取取取取不不不不一一一一样样样样物物物物质质质质而而而而造造造造成成成成反反反反应应应应速速速速率率率率不不不不一一一一致致致致缺缺缺缺点点点点,IUPACIUPAC要要要要求求求求,用用用用反反反反应应应应进进进进度度度度 随随随随时时时时间改变率间改变率间改变率间改变率来表示反应来表示反应来表示反应来表示反应转化速率转化速率转化速率转化速
11、率。一、一、反应速率表示法反应速率表示法The representation of reaction rateThe representation of reaction ratel所所所所谓谓谓谓反反反反应应应应速速速速率率率率就就就就是是是是化化化化学学学学反反反反应应应应进进进进行行行行快快快快慢慢慢慢程程程程度度度度。怎样定量表示,历史上出现过各种方法。怎样定量表示,历史上出现过各种方法。怎样定量表示,历史上出现过各种方法。怎样定量表示,历史上出现过各种方法。IUPACIUPAC(InternationalInternational UnionUnion ofof PurePure a
12、ndand AppliedAppliedChemistryChemistry)第第8页页动画动画二级反应二级反应反应级数测定反应级数测定Arrhenius公式公式一级反应一级反应反应速率测定法反应速率测定法活化能活化能反应速率表示法反应速率表示法反应速率方程反应速率方程动力学目的任务动力学目的任务9对任意反应对任意反应对任意反应对任意反应a aA+A+b bBB=y yY+Y+z z Z Z一、一、反应速率表示法反应速率表示法 B B计计计计量量量量系系系系数数数数,对对对对反反反反应应应应物物物物取负,对生成物取正。取负,对生成物取正。取负,对生成物取正。取负,对生成物取正。1 1 1 1、
13、反应进度反应进度反应进度反应进度 移项移项移项移项0=0=a aAAb bB+B+y yY+Y+z z Z Z第第9页页动画动画二级反应二级反应反应级数测定反应级数测定Arrhenius公式公式一级反应一级反应反应速率测定法反应速率测定法活化能活化能反应速率表示法反应速率表示法反应速率方程反应速率方程动力学目的任务动力学目的任务10对于任意反应对于任意反应对于任意反应对于任意反应a aA+A+b bBB y yY+Y+z z Z Z2 2 2 2、转化速率定义、转化速率定义、转化速率定义、转化速率定义一、一、反应速率表示法反应速率表示法第第10页页动画动画二级反应二级反应反应级数测定反应级数测
14、定Arrhenius公式公式一级反应一级反应反应速率测定法反应速率测定法活化能活化能反应速率表示法反应速率表示法反应速率方程反应速率方程动力学目的任务动力学目的任务11(1 1)转化速率与物质)转化速率与物质)转化速率与物质)转化速率与物质B B选择无关;选择无关;选择无关;选择无关;(2 2)对任何条件下进行反应,总是严格、正)对任何条件下进行反应,总是严格、正)对任何条件下进行反应,总是严格、正)对任何条件下进行反应,总是严格、正确确确确;一、一、反应速率表示法反应速率表示法说明:说明:(3 3)但但但但在在在在详详详详细细细细应应应应用用用用上上上上式式式式时时时时,需需需需测测测测定定
15、定定物物物物质质质质量量量量改改改改变变变变,不不不不够够够够方方方方便便便便。所所所所以以以以结结结结合合合合详详详详细细细细系系系系统统统统,人人人人们们们们又又又又采采采采取取取取了了了了其其其其它它它它形形形形式式式式来来来来定定定定义义义义反反反反应应应应速速速速率率率率。但但但但不不不不论论论论怎怎怎怎样样样样定定定定义义义义,都不能与上式抵触。都不能与上式抵触。都不能与上式抵触。都不能与上式抵触。第第11页页动画动画二级反应二级反应反应级数测定反应级数测定Arrhenius公式公式一级反应一级反应反应速率测定法反应速率测定法活化能活化能反应速率表示法反应速率表示法反应速率方程反应
16、速率方程动力学目的任务动力学目的任务123.3.3.3.单位体积反应速率单位体积反应速率单位体积反应速率单位体积反应速率一、一、反应速率表示法反应速率表示法 单位单位单位单位:molmol mm-3-3 s s-1-1或或或或mol mol L L-1-1 s s-1-1对恒容反应对恒容反应对恒容反应对恒容反应单单单单位位位位时时时时间间间间参参参参加加加加反反反反应应应应某某某某物质物质物质物质B B浓度改变率浓度改变率浓度改变率浓度改变率第第12页页动画动画二级反应二级反应反应级数测定反应级数测定Arrhenius公式公式一级反应一级反应反应速率测定法反应速率测定法活化能活化能反应速率表示
17、法反应速率表示法反应速率方程反应速率方程动力学目的任务动力学目的任务13比如,比如,比如,比如,N N N N2 2 2 2+3H+3H+3H+3H2 2 2 2=2NH=2NH=2NH=2NH3 3 3 3,等容条件下反应速率:,等容条件下反应速率:,等容条件下反应速率:,等容条件下反应速率:一、一、反应速率表示法反应速率表示法可可可可见见见见,在在在在体体体体积积积积V V恒恒恒恒定定定定条条条条件件件件下下下下,对对对对于于于于指指指指定定定定反反反反应应应应计计计计量量量量式式式式,反反反反应应应应速速速速率率率率 数数数数值值值值与与与与反反反反应应应应物物物物或或或或生生生生成成成
18、成物物物物选选选选择择择择无关。无关。无关。无关。第第13页页动画动画二级反应二级反应反应级数测定反应级数测定Arrhenius公式公式一级反应一级反应反应速率测定法反应速率测定法活化能活化能反应速率表示法反应速率表示法反应速率方程反应速率方程动力学目的任务动力学目的任务14一、一、反应速率表示法反应速率表示法为为为为了了了了研研研研究究究究方方方方便便便便,人人人人们们们们通通通通常常常常还还还还采采采采取取取取某某某某指指指指定定定定反反反反应应应应物物物物AA消耗速率消耗速率消耗速率消耗速率来表示反应速率:来表示反应速率:来表示反应速率:来表示反应速率:或生成物增加速率来表示反应速率:或
19、生成物增加速率来表示反应速率:或生成物增加速率来表示反应速率:或生成物增加速率来表示反应速率:第第14页页动画动画二级反应二级反应反应级数测定反应级数测定Arrhenius公式公式一级反应一级反应反应速率测定法反应速率测定法活化能活化能反应速率表示法反应速率表示法反应速率方程反应速率方程动力学目的任务动力学目的任务15一、一、反应速率表示法反应速率表示法注意注意:假如反应式中:假如反应式中A和和Y计量系数不一样,计量系数不一样,A和和 Y 数值不相等。数值不相等。不不不不论论论论是是是是消消消消耗耗耗耗速速速速率率率率或或或或增增增增加加加加速速速速率率率率,均均均均须须须须指指指指明明明明是
20、是是是对对对对何何何何种物质而言,即右下标种物质而言,即右下标种物质而言,即右下标种物质而言,即右下标A A、Y Y等不可忽略。等不可忽略。等不可忽略。等不可忽略。第第15页页动画动画二级反应二级反应反应级数测定反应级数测定Arrhenius公式公式一级反应一级反应反应速率测定法反应速率测定法活化能活化能反应速率表示法反应速率表示法反应速率方程反应速率方程动力学目的任务动力学目的任务16一、一、反应速率表示法反应速率表示法l对对对对于于于于气气气气相相相相反反反反应应应应,因因因因为为为为测测测测量量量量压压压压力力力力改改改改变变变变最最最最为为为为方方方方便便便便,人人人人们们们们通通通通
21、常常常常还还还还用用用用反反反反应应应应物物物物或或或或产产产产物物物物分分分分压压压压随随随随时时时时间间间间改改改改变变变变率率率率,即即即即dpdpB B/dt/dt,代代代代替替替替dcdcB B/dt/dt,来来来来表示反应速率。表示反应速率。表示反应速率。表示反应速率。l有有有有反反反反应应应应,反反反反应应应应物物物物浓浓浓浓度度度度以以以以其其其其它它它它浓浓浓浓度度度度方方方方式式式式表表表表示示示示,如如如如%B%B,反反反反 应应应应 速速速速 率率率率 也也也也 能能能能 够够够够 用用用用d%B/dtd%B/dt来表示。来表示。来表示。来表示。补充说明补充说明:第第1
22、6页页动画动画二级反应二级反应反应级数测定反应级数测定Arrhenius公式公式一级反应一级反应反应速率测定法反应速率测定法活化能活化能反应速率表示法反应速率表示法反应速率方程反应速率方程动力学目的任务动力学目的任务17要测定反应在某一瞬间速率要测定反应在某一瞬间速率要测定反应在某一瞬间速率要测定反应在某一瞬间速率dc/dtdc/dt,可在反应进,可在反应进,可在反应进,可在反应进行后隔一定时间测定反应物或产物浓度:行后隔一定时间测定反应物或产物浓度:行后隔一定时间测定反应物或产物浓度:行后隔一定时间测定反应物或产物浓度:1 1、化学法:、化学法:、化学法:、化学法:化化化化学学学学法法法法测
23、测测测浓浓浓浓度度度度关关关关键键键键是是是是“冻冻冻冻结结结结反反反反应应应应”,方方方方法法法法有有有有:骤骤骤骤冷、冲稀、加阻化剂或脱离催化剂等。冷、冲稀、加阻化剂或脱离催化剂等。冷、冲稀、加阻化剂或脱离催化剂等。冷、冲稀、加阻化剂或脱离催化剂等。其其其其优优优优点点点点是是是是设设设设备备备备简简简简单单单单,测测测测量量量量直直直直接接接接;缺缺缺缺点点点点是是是是极极极极难难难难找找找找到到到到适当适当适当适当“冻结方法冻结方法冻结方法冻结方法”。2 2、物理法:、物理法:、物理法:、物理法:测测测测量量量量某某某某种种种种物物物物理理理理性性性性质质质质随随随随时时时时间间间间改
24、改改改变变变变(如如如如p p、V V、溶溶溶溶液液液液电电电电导导导导率率率率、吸吸吸吸光光光光度度度度、旋旋旋旋光光光光性性性性、介介介介电电电电常常常常数数数数等等等等),条条条条件件件件是是是是该性质与浓度有单值函数关系。该性质与浓度有单值函数关系。该性质与浓度有单值函数关系。该性质与浓度有单值函数关系。二、反应速率测定方法二、反应速率测定方法其其其其优优优优点点点点是是是是不不不不中中中中止止止止反反反反应应应应,可可可可连连连连续续续续测测测测量量量量;缺缺缺缺点点点点是是是是间间间间接接接接测测测测量量量量,有时误差大。有时误差大。有时误差大。有时误差大。第第17页页动画动画二级
25、反应二级反应反应级数测定反应级数测定Arrhenius公式公式一级反应一级反应反应速率测定法反应速率测定法活化能活化能反应速率表示法反应速率表示法反应速率方程反应速率方程动力学目的任务动力学目的任务18以以以以c c t t作作作作图图图图,得得得得一一一一曲曲曲曲线线线线,求求求求各各各各点点点点切切切切线线线线,其其其其斜斜斜斜率率率率:dc dc/dtdt,即为对应时刻瞬时浓度改变率,即为对应时刻瞬时浓度改变率,即为对应时刻瞬时浓度改变率,即为对应时刻瞬时浓度改变率ct二、反应速率测定方法二、反应速率测定方法dcdc0 0/dt/dtdcdc1 1/dt/dtdcdc2 2/dt/dt第
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