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化學動力學方程如何獲得

發布時間:2022-12-27 09:54:47

1. 化學反應動力學方程參數怎麼來的

化學動力學(chemical kinetics)是研究化學反應過程的速率和反應機理的物理化學分支學科,它的研究對象是物質性質隨時間變化的非平衡的動態體系。

2. 關於化學反應動力學中 化學方程式的反應級數的確定 怎麼用實驗的方法去搞定需要做哪些具體的工作

反應級數定義
反應,實驗測得其速率方程式為;則 m 稱為反應物A的分級數(Partial order of A);n 稱為反應物B的分級數(Partial order of B);(m+n)為反應的級數。
對於基元反應m=a, n=b, m+n=a+b, 且a,b均為簡單整數。反應級數越大,表示濃度對反應速率影響越大。
舉例
例1:
基元反應 CO (g) + NO2 (g) = CO2 (g) + NO (g) 有 V = k (CO) (NO2)
故對CO是1級反應;對NO2是1級反應;該反應為2級反應。2級反應k 的量綱:mol-1·dm3·s-1。
例2:
H2(g) + Cl2(g) = 2 HCl(g) v = k (H2)(Cl2)1/2 (鏈式反應機理[1]) 對H2 是1級反應,對Cl2 是1/2級反應,反應為3/2級反應。
例3:
2 Na(s) + 2 H2O (l) = 2 NaOH (aq) +H2 (g) v = k (Na)0 = k 0級反應——反應速率與反應物濃度無關。
4.4.2 零級反應
反應 A → B 是零級反應有:,得:;
相當於Y = aX + b 型直線方程;作c — t曲線,得一直線,其斜率的負值是速率常數k,單位是(L·mol-1 )-1 ·s-1
4.4.3 一級反應
例4:
設某個一級反應為:A → B,有,得即,亦相當於 Y = aX + b 型直線方程; lgcA - t呈線性關系,直線斜率為。k 的單位:s-1。
半衰期:即反應進行一半所需的時間。T = t1/2是反應物消耗了一半的時間,稱為反應的半衰期。
當時,對於 t = t 1/2,,稱為半衰期,t 1/2 可由下式求得:
由得:
即有:
4.4.4 二級反應
A → B為二級反應,有,可得即,亦是 Y = aX + b 型直線方程,作圖,則直線斜率為s=k,截距為,k 的單位:(L·mol-1)1·s-1。
4.4.5 三級反應
A → B為三級反應,有即,得: 積分得:,可見呈線性關系。k 單位是(L·mol-1)2·s-1。
可見分別以作圖,圖形呈直線時,分別表示反應是零、一、二、三級反應。

3. 化學反應動力學方程如何編程

化學反應動力學方程編程是relction kitietir cc}ii<}tint,化學反應進程中}J組元濃度一與反應時間,之間的函數關系式。

八約一個反應的動力學方程往往是由它的速率方程對時問積分而得來,因此又常稱為速率方程積分形式(inle}taieU forrn of ratc"。

化學反應動力學的反應速率

反應速率ri為反應物系中單位時間、單位反應區內某一組分i的反應量,可表示為反應區體積可以採用反應物系體積、催化劑質量或相界面面積等,視需要而定。

同一反應物系中,不同組分的反應速率之間存在一定的比例關系,服從化學計量學的規律。例如對於反應對於反應物,反應速率ri前用負號;對於反應產物,ri前用正號。

4. 有沒有大佬可以給我解答一下這個HBr的反應速率方程是怎麼得到的麻煩把過程寫詳細一點。感激不盡!

①Br2——快——>2Br
②Br+H2——慢——>HBr+H
③H+Br2——快——>HBr+H
反應速率由慢反應決定,即反應②,因此速率方程為
v=k*c(Br)*c(H2) ,只和H2、溴原子的濃度有關.

5. 無機化學速率方程式怎麼推導

這個應該是速率方程的微分法所得,其反應級數為1
對於方程反應
aA+bB----產物
速率方程一般具有如下形式:-dCa/dt=kaCa'naCb'nb
在Ca,0/a=C b,0/b時,因為Ca/a=Cb/b,故而Cb=(b/a)Ca,帶入上式可得
-dCa/dt=KaCa'na[(b/a)Ca]'nb=(b/a)'nbKaCa'(na+nb)=KCa'n

其中K=(b/a)'nbKa;n=na+nb,為反應級數。

-(dc)/(dt)為反應物濃度C時的反應速率,故而此處C為反應物濃度。而第二個C也是反應物濃度,此處相同,但是在混合氣體種時候,前後兩個才有丁點區別和差異而已。

6. 如何由各基元反應求得復雜反應的總速率方程

不能~反應速率與反應物濃度之間的關系,是通過實驗獲得的~即使跟質量作用定律相一致,看起來是基元反應的反應速率方程式,但也不能得出該反應是基元反應的結論。
所以,是不能根據反應速率方程去判斷反應是否基元反應。
其判斷反應只有一種,那就是該反應的實際機理~這個機理是客觀存在的,不可以人為地主觀臆斷~而根據反應速率方程去判斷,就帶有很大的主觀臆斷成分。不過速率方程可為反應機理的研究提供線索。
如,歷史上一直以為氫氣跟碘單質的反應是基元反應,其速率方程就是r=k[H2][I2],但研究表明該反應是復合反應。這也說明了,根據反應速率方程判斷是否基元反應是不可取的~是主觀臆斷的。

7. 化學反應動力學

5.2.1.1 化學反應速率與化學反應動力學方程

化學反應動力學方程主要以速率方程的形式表達。

化學反應一般的化學計量表達式可表示為:

地球化學原理與應用

式中:vi為化學計量系數;Yi為參加反應的物質。vi對產物為正值,對反應物為負值,其反應速度定義為:

地球化學原理與應用

式中:ξ為反應進程度,定義為:

ξ(t)={[Yi]-[Yi0}/vi

當離開平衡狀態時,總反應速度為:

地球化學原理與應用

顯然化學反應速度方程是非線性的。其中Rf和Rr分別正、逆反應速度,[Yi]的指數叫做該反應對物質i的反應級數,vi=1稱為一級反應,vi=2稱為二級反應,其餘類推。

對於一級反應速度方程為:

地球化學原理與應用

對於簡單可逆一級反應A=B,速度方程為:

地球化學原理與應用

對於不可逆二級反應,速度方程為:

地球化學原理與應用

對於簡單可逆二級反應,速度方程可有下列5種形式:

地球化學原理與應用

5.2.1.2 化學反應速度理論與化學反應速率常數

地球化學反應速率的獲得一般有3個方面的途徑:一是實驗測定,其指導思想是唯象方法,即力圖將一個體系的反應速率與體系的可觀測的宏觀物理量(如成分、溫度、壓力、體積和時間等)聯系起來,用宏觀參數表達其速度常數,根據體系的不同,可分別採取初始速率法、唯象速率的積分-弧立法、弛豫法、多級反應方法等;二是通過分子結構理論,由單相的性質推導出多相反應的速率及其機制,即在原子和分子的級別上,了解反應進行的本質;三是精細礦物學工作,獲得礦物的精細結構、缺陷、內部分帶及有序無序的分配等方面的性質,以推導出礦物晶體生長及物質擴散的速率及機制。第一個和第三個途徑分別屬於實驗地球化學和實驗礦物學的范疇,不在此討論。這里主要涉及與速率理論有關的第二方面的內容。

反應速度理論主要有「碰撞理論」和「過渡態理論」。

(1)碰撞理論

碰撞理論是在分子運動論基礎上,接受了阿累尼烏斯關於「活化分子組」和「活化能」的概念而發展起來的。以簡單反應A+B→C為例,認為A和B分子的碰撞接觸是發生化學反應的前提,而且只有那些能量較高的活化分子組的碰撞即所謂「有效碰撞」,並能滿足一定空間配置幾何條件時反應才能發生。

反應物分子的碰撞以ZAB代表A和B兩種分子在單位時間、單位體積內的碰撞數,並稱為碰撞頻率;nA和nB分別代表每毫升中A和B的分子數;dAB代表A和B分子半徑之和;V代表分子平均相對速度;M代表分子量,MA與MB分別代表分子A與分子B的分子量,則據分子運動論求得:

地球化學原理與應用

式中:ZAB為當CA=CB=1mol/L時,每升每秒內A和B發生碰撞的摩爾組數。

有效碰撞頻率是指活化能指數

在總碰撞數ZAB中所佔比例,即有效碰撞頻率為:

地球化學原理與應用

因此有:

地球化學原理與應用

從而反應速率為:

地球化學原理與應用

它與質量作用定律應用於簡單反應A+B→C所得速率方程V=kCACB相比較得:

地球化學原理與應用

(2)過渡態理論

過渡態理論,又稱為活化絡合物理論。它認為在一個反應中,先形成一種過渡態物質不穩定的活化絡合物,這種活化絡合物一方面能迅速地與反應物達到熱力學平衡,另一方面可分解為產物,化學反應的速度就是單位時間、單位體積內活化絡合物分解的量。

反應式可寫成:

A+BC=A…B…C→AB+C (5.25)

式中:A,B,C各代表一個原子,…代表不穩定結合。由A與BC反應生成AB+C的反應速率主要由A+BC反應形成活化絡合物A…B…C的速率決定,其反應速度為:

地球化學原理與應用

式中:NA和NB為A和B的分子數;qA和qB分別為A和B絡合物的配分函數;

為除反應模外絡合物所有其他模內能量分配的配分函數;K(Γ)為穿透系數;μ=dx/P,μ=γmAmB/(mA+mB);P為反應動量。其反應速度常數為:

地球化學原理與應用

若以平均穿透系數

近似代替速度常數K(Γ),並用單位體積和摩爾配分函數Q=qA/>(VN0),(5.27)式可近似為:

地球化學原理與應用

這就是艾林方程,它表明利用反應物及活化絡合物的結構數據就可計算出反應的速度常數K(T)

過渡態理論可以運用於氣相、液相和復相反應,目前地球化學中的反應動力學理論主要建立在過渡態理論上。

8. 大學化學反應的速率方程怎麼寫

化學反應速率方程不是跟方程式系數有關的,這是大學的無機化學吧!它的指數到底是幾,是實驗測出來的,比如它是1,2,還是1.5級都是實驗測出來的!我們的無機化學書上專門有一個表,上面寫了一部分的反應的速率方程.算這個,你首先得知道是幾級反應.
化學反應速率方程是利用反應物濃度或分壓計算化學反應的反應速率的方程。
而化學反應速率通常指的是單位時間內反應物濃度的減少或生成物濃度的增加。根據時間的長短,單位時間可用s、min、hr、day、year等不同單位表示,它由反應的快慢而定。
化學反應速率方程直接計算得出的是特定濃度下的瞬時速率,由方程兩邊積分得出的才是平均速率。

9. 怎樣提出一個反應的動力學模型

反應動力學是研究化學反應速率以及各種因素對化學反應速率影響的學科。傳統上屬於物理化學的范圍,但為了滿足工程實踐的需要,化學反應工程在其發展過程中,在這方面也進行了反應動力學大量的研究工作。絕大多數化學反應並不是按化學計量式一步完成的,而是由多個具有一定程序的基元反應(一種或幾種反應組分經過一步直接轉化為其他反應組分的反應,或稱簡單反應)所構成。反應進行的這種實際歷程稱反應機理。

一般說來,化學家著重研究的是反應機理,並力圖根據基元反應速率的理論計算來預測整個反應的動力學規律。化學反應工程工作者則主要通過實驗測定,來確定反應物系中各組分濃度和溫度與反應速率之間的關系,以滿足反應過程開發和反應器設計的需要。
按化學反應的不同特點和不同的應用要求,常用的動力學模型有:
基元反應模型根據對反應體系的了解,擬定若干個基元反應,以描述一個復雜反應

反應動力學
(由若干個基元反應組成的反應)。按照擬定的機理寫出反應速率方程,然後通過實驗來檢驗擬定的動力學模型,估計模型參數。這樣得到的動力學模型稱為基元反應模型。合成氨的鏈反應機理動力學模型即為一例。

分子反應模型根據有關反應系統的化學知識,假定若干分子反應,寫出其化學計量方程式。所假設的反應必須足以反映反應系統的主要特徵。然後按標准形式(冪函數型或雙曲線型)寫出每個反應的速率方程。再根據等溫(或不等溫)動力學實驗的數據,估計模型參數。這種方法已被成功地用於某些比較復雜的反應過程,例如乙烷、丙烷等烴類裂解。
經驗模型從實用角度出發,不涉及反應機理,以較簡單的數學方程式對實驗數據進行擬合,通常用冪函數式表示。

對於有成千上萬種組分參加的復雜反應過程(如石油煉制中的催化裂化),建立反應動力學
描述每種組分在反應過程中的變化的分子反應模型是不可能的。近年來發展了集總動力學方法,將反應系統中的所有組分歸並成數目有限的集總組分,然後建立集總組分的動力學模型。集總動力學模型已成功地用於催化裂化、催化重整、加氫裂化等石油煉制過程。

10. 在均相反應動力學中,利用實驗數據求取化學反應速度方程式的兩種最主要的方法為

在均相反應動力學中,利用實驗數據求取化學反應速度方程式的兩種最主要的方法為
積分法 和 微分法 .

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