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文档之家› 工科综合化学10章相平衡11章动力学33-34共21页文档
工科综合化学10章相平衡11章动力学33-34共21页文档
本章要求
1.掌握化学反应速率、反应速率常数及反应级数、基元反应及 反应分子数的概念;
2.掌握零级、一级和二级反应的速率方程及其应用;明确通过 实验建立速率方程的基本原理和方法;
3.掌握阿伦尼乌斯方程及其应用,明确活化能及指前因子的定 义和物理意义;了解简单碰撞理论的基本思想和结果,并对过渡状 态理论有初步的了解;
——宏观方法 例,实验测定反应系统的浓度、温度、时间等宏 观量间的关系,再把这些宏观量用经验公式关联起来,构成宏观反 应动力学。本课程重点
——微观方法 例,用激光、分子束技术考察某特定能态下的反 应物分子通过单次碰撞转变成另一特定能态下生成物分子的速率, 得到微观反应速率常数,把反应动力学的研究推向分子水平,构成 微观反应动力学,也称分子反应动态学
李远哲 交叉分子束技术,对微观反应动力学研究作出重要贡献, 1986年诺贝尔奖
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●研究化学动力学的意义
——通过化学动力学的研究,可给人们提供选择加快所希望反应的 速率、降低或抑制不希望的副反应发生的条件。对化工、材料、环 保等领域的重要性是不言而喻的
——通过反应机理(mechanism of reaction)的研究可揭示反应物的结 构与反应能力的关系,了解物质变化的内部原因,以便更好地控制 和调节化学反应的速率。由于反应机理能够反映出物质结构上的某 些特性,所以,可以加深我们对于物质形态的认识。反过来,从已 知的有关物质结构的知识也可以推测一些反应的机理
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§11.1 化学反应的速率 ●反应速率的定义
——基本概念 对反应
1 A 1 2 A 2 jA jj 1 A j 1
可以表达为: BB0
B
式中, v B 是物质B的化学计量系数(生成物取正,反应物取负),发
生一个单位反应,反应进度ξ=1;反应进度为dξ时,
4.明确对行反应、连串反应和平行反应的动力学特征;明确由 反应机理建立速率方程的近似方法(控制步骤法、稳态近似法、平 衡近似法);明确链反应机理的特点及支链反应与爆炸的关系;
257..05.2对020溶液中反应、光化学反应、催化反应的特征有初步的了解7
●化学动力学与化学热力学的关系
——化学热力学 方向与限度:可能性 ——化学动力学 速率与机理:现实性
——应用 通过相图分析可知道制备低熔点合金应选择的比例。 例,Ge~Si,温度降低1210℃以下,Ge与Si可以任意比例混匀; Sn~Pb的合金制备范围较窄,一般Sn%<20%,温度控制在 150℃250℃之间;Ag~Pt合金,一般Pt%<50%,温度t<900℃
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10.5 三组分系统相图简介
平行线,在各边上所截取的组成a、b和c即为A、B和C的组成。例
如,图中的N点,A、B、C的组成分别为20%、60%和20%。
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9.标出下列各系统中各相区的相态、相数和自由度数;绘制a、 b步冷曲线,指明步冷曲经上转折点或停歇点处系统的相态变化
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第十一章 化学动力学
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——对于反应 a+ A b B e+ E fF
有
υ
A
dCA dt
υ
B
dCB dt
υ
E
dCE dt
υ
F
dCF dt
反应速率一般取正值,故 υ A 和 υ B 是以反应物的消耗速率表示
的反应速率, υ E 和 υ F 是以产物生成速率表示的反应速率
υ 1 dA c 1 dB c 1 dE c 1 dF c adt b dt edtfdt
10.5.1 三组分系统的相律分析
由相律:f=3-φ+2=5-φ 可知三组分系统最多可五相共存,最大自 由度为4,分别是T、p和两个组分的浓度。三组分系统的完整相图 是四维相图,一般情况下,讨论定温定压时的二维平面相图
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10.5.2 三组分系统相图的等边三角形表示法
——A、B、C三组分系统,组成为
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10.4.3 二组分固态完全互溶和部分互溶固液平衡图
●概况 由热分析法绘制,相图的形式与二组分液态完全互溶和 部分互溶气液系统相似
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●相图分析
——二组分固态互熔部分,称固体熔液或固熔体,φ=1 ,f=2,二 组分完全互熔时,用S(A+B)表示,图中(Ⅲ)区。二组分部分 互熔,互熔部分用α、β、γ表示。(Ⅱ)区为熔液与固体熔液两相 平衡。(α+β)区为两个不同浓度的固体熔液或固熔体两相共存, 自由度均为一
●化学动力学的研究对象
——各类化学反应的速率(rate of reaction)以及各种因素(T, p,c,催化剂,光,电)对反应速率的影响
——反应机理(mechanism of reaction) 反应物转化为产物的实际 途径或步骤
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●化学动力学的研究方法 宏观方法与微观方法并用
——即
v
1 a
vA
1 b
dt B dt
——目的 反应速率与所选取的物质无关
——反应多恒容,V为常数。反应速率可用某组分的浓度随时间的
变化率来表示。因dCB=dnB/V,上式变为
—单— 位定体积义反应υ 进 V度1 d随dξt 时间的变化率定义反应ddtξ速率 νVB
dC B dt
。上式变为
(恒容) 单位 浓度时间-1υ,常V1用νdmBndoBltdmνd-3BCdBs-t1
xA、xB和xC。三组分浓度,可用等 边三角形表示
——三角形的三顶点分别代表三
种纯物质,AB、BC和CA三边上
的点代表相应二组分A~B、B~C
和C~A系统组成。如AB边上的点M表示组成为B%=30%的A~B二
组分系统。三角形内任一点均代表A、B、C三组分系统的一个系
统点,其组成确定的方法是:通过系统点分别作平行于三条边的
A1,A2, …Aj,Aj+1……的变化量分别为: v 1 dξ摩尔, v 2dξ摩尔,
v 3 dξ摩尔,和 vd4 ξ摩尔等,即有
dnB= v B dξ的关系,或dξ=
v
1
dnB
B
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——定义 反应进度随时间的变化率为反应速率(更改下式的为v)
●说明
v• defdξ 1 dnB