6.2-6.3基元反应、反应速率方程.ppt

第二节基元反应
一. 计量方程与机理方程
计量方程: 只表示反应前后的物料平衡关系。例如:
2O33O2
机理方程: 表示实际反应过程(反应历程)的方程。
例如上述反应经历了两个步骤:
O3
O2+O
(1)
2O2
O+O3
(2)
二. 基元反应与总包反应
例如H2和I2的气相反应:
H2+I2
2HI
这是一个总包反应, 由以下基元反应组成:
I2+M(高能)
2I+M(低能)
(1)
2HI
H2+2I
(2)
基元反应(elementary reaction):由反应物微粒(分子、原子、离子或自由基等)一步直接生成产物的反应。
总包反应(overall reaction):由多个基元反应组成的反应,plex reaction)。
三. 反应分子数
参加基元反应的分子数目称为反应分子数。此处的分子应理解为分子、离子、自由原子或自由基的总称。已知的反应分子数只有1、2和3。
第三节反应速率方程
第三节反应速率方程
速率方程也可用积分形式表达为反应组分浓度与时间的函数关系式,称为反应的积分速率方程或动力学方程(ic equation):
c = f(t)
微分速率方程:恒温下以微分形式表达的反应速率r与各反应组分浓度的函数关系式, 又称为反应的速率方程(rate equation):
r = f(c)
一. 基元反应的速率方程质量作用定律
质量作用定律:在恒温下, 基元反应的速率正比于各反应物浓度幂的乘积, 各浓度幂中的指数等于基元反应方程中各相应反应物的系数。
注意:对于总包反应, 只有分解为若干个基元反应后, 才能逐个运用质量作用定律。
一. 基元反应的速率方程质量作用定律
对某基元反应A+2D G, 由质量作用定律可得:
k: 反应速率常数
对总包反应, 例如:
H2+I2 2HI
可分解为两步基元反应:
反应(1)中正反应速率为: r1 = k1cI2cM
逆反应速率为: r2 = k2cI2cM
(1)
I2+M(高能)
2I+M(低能)
快
(2)
H2+2I
2HI
慢
反应(2)的速率为: r3 = k3cI2cH2实验表明, 反应(1)的速率快, 能迅速达到平衡,则:
反应(2)的速率慢, 总反应速率主要取决于反应(2)的速率
k1、k2、k3: 各基元反应的速率常数;
k 总:为总包反应的速率常数。
一. 基元反应的速率方程质量作用定律
k1cI2cM = k2cI2cM
整理得:
二. 反应速率常数和反应级数
总包反应的速率方程应由实验确定, 其形式各不相同。例如:
(1) H2+I22HI
(2) H2+Br22HBr
(3) H2+Cl22HCl
反应(1)和(3)的速率方程的比例常数k称为反应速率常数(reaction-rate constant)或比反应速率(specific reaction rate), 简称速率常数或比速率。