第11章化学动力学-wfz-1省公开课金奖全国赛课一等奖微课获奖PPT课件.pptx

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第十一章 化学动力学
物理化学
The Chemical Kinetics
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研究化学改变方向、能到达最大程度以及外界条件对平衡影响。化学热力学只能预测反应可能性，但无法预料反应能否发生？反应速率怎样？反应机理怎样？比如：
热力学只能判断这两个反应都能发生，但怎样使它发生，热力学无法回答。
化学热力学研究对象和不足
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化学动力学研究内容可概括为以下两个方面:
研究各种原因, 包含浓度, 温度, 催化剂, 溶剂, 光照等对化学反应速率影响规律;
研究化学反应过程经历哪些详细步骤, 即所谓反应机理.
化学动力学与化学热力学关系:
化学热力学 研究相关平衡规律, 化学动力学研究相关速率规律. 但平衡常数与速率常数大小没有必定联络.
热力学与动力学相辅相成, 化学研究中两方面都不可或缺.
引言
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应用领域:
试验室和工业生产中, 化学反应普通都是在反应器中进行, 反应速率直接决定了一定时间内所能到达得率或产量;
生物界反应是在器官乃至细胞中进行, 反应速率影响着营养物质转化和吸收以及生物体新陈代谢;
对于大气和地壳, 反应在更大规模空间进行, 反应速率决定着臭氧层破坏、酸雨产生、废物降解、矿物形成等生态环境和资源重大问题.
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对于任意反应 0 = B B, 反应进度微变表示为
转化速率 :
单位mol·s－1
广延性质
反应速率 :
单位mol·m－3·s－1
强度性质
1. 反应速率定义
§ 化学反应反应速率及速率方程
单位体积转化速率定义为(基于浓度)反应速率：
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恒容下,
消耗速率:
生成速率:
在本章余下讨论中，如无尤其说明，均假定反应在恒容条件下进行。
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对反应 aA + bB  yY + zZ
注意: 转化速率 和反应速率 都与物质 B 选择无关, 但某物质消耗速率或生成速率须指明所选择物质.
对于恒温恒容气相反应, 也可基于压力来定义速率:
若气体压力不高, pB≈nBRT/V = cB RT, d pB = (dcB)RT,
故有 υp = υRT
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2. 基元反应和非基元反应
从微观上看，化学反应过程中，要经历一系列原子或分子水平上反应作用才最终转化为产物分子。反应中产生活泼组分并最终完全消耗，从而不出现在反应计量式中。这种分子水平上作用称为基元反应(或基元过程)。
基元反应: 由反应物一步生成产物反应, 没有可由宏观试验方法检测到中间物.
复合反应: 由两个以上基元反应组合而成反应。
反应机理: 基元反应组合成复合反应方式或先后次序.
绝大多数化学反应是复合反应. 过去一直认为反应 H2＋I2  2HI 是基元反应, 现在已知道它是由以下基元反应组合而成复合反应,
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比如气相反应 ，包含以下简单反应步骤：
每个步骤均为一基元反应，总反应为复合反应。
标准上, 假如知道基元反应速率, 又知道反应机理, 应能预测复合反应速率. 反应机理通常要由动力学试验、非动力学试验比如分离或检测中间产物、再结合理论分析来综合判断. 当前, 多数反应机理还只是合理假设.
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注意：
① 反应机理中各基元反应代数和应等于总计量方程，这是判断一个机理是否正确先决条件。
② 化学反应方程，除非尤其注明，普通都属于化学计量方程，而不代表基元反应。
基元反应是组成一切化学反应基本单元，它是反应粒子直接碰撞而发生一次化学行为。
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