物化—动力学课件：11-03计算举例.ppt

1、2022-1-241动力学计算举例动力学计算举例例例 在某反应在某反应A B + D中中, 反应物反应物A的初始浓度的初始浓度cA,0为为1mol l1, 初速率初速率 A,0为为0.01mol l1 s1,如果假定如果假定该反应为该反应为(1)零级零级, (2)一级一级, (3)二级二级, (4)2.5级反应级反应, , 试分别求各不同级数的速率常数试分别求各不同级数的速率常数kA, 标明标明kA的单位的单位, 并求出各不同级数的半衰期和反应物并求出各不同级数的半衰期和反应物A的浓度为的浓度为0.1mol l1所需的时间所需的时间. 2022-1-242(1)零级反应零级反应 A = kAk

2、A = A = A,0 = 0.01mol l1 s1skct50sl0.01mol2lmol12 111A,02/1 skcct90sl0.01mollmol)1 . 01( 111AA,01 . 0 2022-1-243(2)一级反应一级反应 A = kAcAkA = A/cA = A,0 /cA ,0 = 0.01mol l1 s1/ 1mol l1 = 0.01s1 skt3 .690.01s693. 0693. 0 1A2/1 230.3s0.11lns01. 01ln1 1AA,0A1 . 0 cckt2022-1-244(3)二级反应二级反应 A = kAcA2kA = A/cA

3、2 = A,0 /cA,02 = 0.01mol l1 s1/( 1mol l1)2 = 0.01 mol1 l s1 s100slmol01. 0lmol111111A0 ,A2/1 kcts900s111 . 0101. 01111A,0AA1 . 0 cckt2022-1-245(4) 2.5级反应级反应 A = kAcA2 .5kA = A/cA2.5 = A,0 /cA,02.5 = 0.01mol l1 s1/( 1mol l1)2.5 = 0.01 mol1.5 l1.5 s1 s8 .121s101.05 .112)1(125 .15 .110,A12/1 nnkcnts204

4、2s111 . 015 . 101. 0111)1(15 . 15 . 110 ,A1AA1 . 0 nnccnkt2022-1-246反应级数越大反应级数越大, 速率受浓度影响越大速率受浓度影响越大. 当初始浓度相同时当初始浓度相同时,反应级数越大反应级数越大, 速率速率随浓度下降得越快随浓度下降得越快, 达到一定转化率时所达到一定转化率时所需时间就越长需时间就越长, 尤其是要求转化率高时尤其是要求转化率高时.2022-1-247例例 乙酸乙酯反应乙酸乙酯反应CH3COOC2H5(A)+NaOH(B)CH3COONa(C)+C2H5OH(D)是二级反应是二级反应. 反应开始时反应开始时A和和

5、B的浓度都是的浓度都是0.02mol dm3, 在在21 时反应时反应25min后取出样品后取出样品, 立立即中止反应进行定量分析即中止反应进行定量分析, 测得溶液中剩余测得溶液中剩余NaOH为为0.529 102 mol dm3, 问问:(1)此反应转化率达到此反应转化率达到90%需时若干需时若干?(2)如果如果A和和B的初始浓度都是的初始浓度都是0.01mol dm3, 达到达到同样转化率需时若干同样转化率需时若干?2022-1-24813113122A,0Amindmmol57. 5mindmmol10529. 002. 010529. 002. 0251111 cctk80.8minm

6、in)9 . 01 (02. 057. 59 . 0)1 () 1 (A0 ,AA9 . 0 xkcxtmin6 .611min) 9 . 01 (01. 057. 59 . 0)1 () 2(A0 ,AA9 . 0 xkcxt2022-1-249例例 N2O5在惰性溶剂四氯化碳中的分解是一级反应在惰性溶剂四氯化碳中的分解是一级反应:分解产物分解产物NO2和和N2O4都溶于溶液中都溶于溶液中, 而而O2则逸出则逸出, 在恒温恒压下在恒温恒压下用量气管测定用量气管测定O2的体积的体积, 以确定反应进程以确定反应进程. 在在40时进行实验时进行实验. 当当O2的体积为的体积为10.75ml时开始计

7、时时开始计时(t= 0). 当当t=2400s时时, O2的体积为的体积为29.65ml, 经过很长时间经过很长时间N2O5分解完毕分解完毕(t= )时时, O2的体积为的体积为45.50ml. 试根据以上数据计算此反应的速试根据以上数据计算此反应的速率常数和半衰期率常数和半衰期.测定气体产物的体积比测定反应物的浓度更方便测定气体产物的体积比测定反应物的浓度更方便. 应先找应先找出反应前后的出反应前后的 N2O5 浓度与浓度与 O2 体积之间的关系体积之间的关系:(g)O)(2NO)(ON )(ON 22125242 溶溶液液溶溶液液溶溶液液pRTnnVnntpRTnnnVnnnnttpRTn

8、Vnntt 2 2 0 2 2 00 A,0 B,0 A,0 B,A0 A,0 B,A0 A,0 B,A0 B,00 B,0 A,pRTnVVpRTnVVt2 ; 2A0 A,0 2022-1-24111410A0 A,0A0 A,A0 A,A0 A,s1027. 3s65.2950.4575.1050.45ln24001ln1ln1 ) ( / / ttVVVVtcctkvVVVVnnvnvncc所所以以为为溶溶液液体体积积因因而而skt2120s103.27693. 0693. 0 142/1 2022-1-2412例例 400K时时, 在一抽空容器中按化学计量比引在一抽空容器中按化学计量

9、比引入气体反应物入气体反应物A和和B, 进行如下气相反应进行如下气相反应:A(g) + 2B(g) C(g) 反应开始时容器内总压力为反应开始时容器内总压力为3.36kPa, 反应进行反应进行1000s时总压降为时总压降为2.12kPa. 已知此反应的速率已知此反应的速率方程为方程为dpA/dt = kA pAo .5 pB1 .5 求速率常数求速率常数kA.2022-1-2413将将 2pA= pB 代入上述速率方程代入上述速率方程, 得得dpA/dt = kA pAo .5(2pA) 1 .5 = ( kA21 .5) pA2 = k pA2 A,0A111 pptk积积分分得得下面找出下

10、面找出A的压力的压力 pA 与总压力与总压力 p(总总)关系关系:2022-1-2414 A(g) + 2B(g) C(g)t = 0 pA,0 2pA,0 0t = t pA 2pA pA,0 pAp(总总) = pA + 2pA + pA,0pA = 2pA + pA,0pA = p (总总) pA,0/2故故t = 1000s时时, pA = 2.12kPa 1.12kPa/2 = 0.5kPa2022-1-2415113A,0AskPa10107. 1kPa12. 11kPa5 . 01s10001111 pptk因因此此1145 . 1AskPa10914. 32 kk例例3例例4例例5例例9例例10例例11例例14