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化学动力学方程如何获得

发布时间:2022-12-27 09:54:47

1. 化学反应动力学方程参数怎么来的

化学动力学(chemical kinetics)是研究化学反应过程的速率和反应机理的物理化学分支学科,它的研究对象是物质性质随时间变化的非平衡的动态体系。

2. 关于化学反应动力学中 化学方程式的反应级数的确定 怎么用实验的方法去搞定需要做哪些具体的工作

反应级数定义
反应,实验测得其速率方程式为;则 m 称为反应物A的分级数(Partial order of A);n 称为反应物B的分级数(Partial order of B);(m+n)为反应的级数。
对于基元反应m=a, n=b, m+n=a+b, 且a,b均为简单整数。反应级数越大,表示浓度对反应速率影响越大。
举例
例1:
基元反应 CO (g) + NO2 (g) = CO2 (g) + NO (g) 有 V = k (CO) (NO2)
故对CO是1级反应;对NO2是1级反应;该反应为2级反应。2级反应k 的量纲:mol-1·dm3·s-1。
例2:
H2(g) + Cl2(g) = 2 HCl(g) v = k (H2)(Cl2)1/2 (链式反应机理[1]) 对H2 是1级反应,对Cl2 是1/2级反应,反应为3/2级反应。
例3:
2 Na(s) + 2 H2O (l) = 2 NaOH (aq) +H2 (g) v = k (Na)0 = k 0级反应——反应速率与反应物浓度无关。
4.4.2 零级反应
反应 A → B 是零级反应有:,得:;
相当于Y = aX + b 型直线方程;作c — t曲线,得一直线,其斜率的负值是速率常数k,单位是(L·mol-1 )-1 ·s-1
4.4.3 一级反应
例4:
设某个一级反应为:A → B,有,得即,亦相当于 Y = aX + b 型直线方程; lgcA - t呈线性关系,直线斜率为。k 的单位:s-1。
半衰期:即反应进行一半所需的时间。T = t1/2是反应物消耗了一半的时间,称为反应的半衰期。
当时,对于 t = t 1/2,,称为半衰期,t 1/2 可由下式求得:
由得:
即有:
4.4.4 二级反应
A → B为二级反应,有,可得即,亦是 Y = aX + b 型直线方程,作图,则直线斜率为s=k,截距为,k 的单位:(L·mol-1)1·s-1。
4.4.5 三级反应
A → B为三级反应,有即,得: 积分得:,可见呈线性关系。k 单位是(L·mol-1)2·s-1。
可见分别以作图,图形呈直线时,分别表示反应是零、一、二、三级反应。

3. 化学反应动力学方程如何编程

化学反应动力学方程编程是relction kitietir cc}ii<}tint,化学反应进程中}J组元浓度一与反应时间,之间的函数关系式。

八约一个反应的动力学方程往往是由它的速率方程对时问积分而得来,因此又常称为速率方程积分形式(inle}taieU forrn of ratc"。

化学反应动力学的反应速率

反应速率ri为反应物系中单位时间、单位反应区内某一组分i的反应量,可表示为反应区体积可以采用反应物系体积、催化剂质量或相界面面积等,视需要而定。

同一反应物系中,不同组分的反应速率之间存在一定的比例关系,服从化学计量学的规律。例如对于反应对于反应物,反应速率ri前用负号;对于反应产物,ri前用正号。

4. 有没有大佬可以给我解答一下这个HBr的反应速率方程是怎么得到的麻烦把过程写详细一点。感激不尽!

①Br2——快——>2Br
②Br+H2——慢——>HBr+H
③H+Br2——快——>HBr+H
反应速率由慢反应决定,即反应②,因此速率方程为
v=k*c(Br)*c(H2) ,只和H2、溴原子的浓度有关.

5. 无机化学速率方程式怎么推导

这个应该是速率方程的微分法所得,其反应级数为1
对于方程反应
aA+bB----产物
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时,因为Ca/a=Cb/b,故而Cb=(b/a)Ca,带入上式可得
-dCa/dt=KaCa'na[(b/a)Ca]'nb=(b/a)'nbKaCa'(na+nb)=KCa'n

其中K=(b/a)'nbKa;n=na+nb,为反应级数。

-(dc)/(dt)为反应物浓度C时的反应速率,故而此处C为反应物浓度。而第二个C也是反应物浓度,此处相同,但是在混合气体种时候,前后两个才有丁点区别和差异而已。

6. 如何由各基元反应求得复杂反应的总速率方程

不能~反应速率与反应物浓度之间的关系,是通过实验获得的~即使跟质量作用定律相一致,看起来是基元反应的反应速率方程式,但也不能得出该反应是基元反应的结论。
所以,是不能根据反应速率方程去判断反应是否基元反应。
其判断反应只有一种,那就是该反应的实际机理~这个机理是客观存在的,不可以人为地主观臆断~而根据反应速率方程去判断,就带有很大的主观臆断成分。不过速率方程可为反应机理的研究提供线索。
如,历史上一直以为氢气跟碘单质的反应是基元反应,其速率方程就是r=k[H2][I2],但研究表明该反应是复合反应。这也说明了,根据反应速率方程判断是否基元反应是不可取的~是主观臆断的。

7. 化学反应动力学

5.2.1.1 化学反应速率与化学反应动力学方程

化学反应动力学方程主要以速率方程的形式表达。

化学反应一般的化学计量表达式可表示为:

地球化学原理与应用

式中:vi为化学计量系数;Yi为参加反应的物质。vi对产物为正值,对反应物为负值,其反应速度定义为:

地球化学原理与应用

式中:ξ为反应进程度,定义为:

ξ(t)={[Yi]-[Yi0}/vi

当离开平衡状态时,总反应速度为:

地球化学原理与应用

显然化学反应速度方程是非线性的。其中Rf和Rr分别正、逆反应速度,[Yi]的指数叫做该反应对物质i的反应级数,vi=1称为一级反应,vi=2称为二级反应,其余类推。

对于一级反应速度方程为:

地球化学原理与应用

对于简单可逆一级反应A=B,速度方程为:

地球化学原理与应用

对于不可逆二级反应,速度方程为:

地球化学原理与应用

对于简单可逆二级反应,速度方程可有下列5种形式:

地球化学原理与应用

5.2.1.2 化学反应速度理论与化学反应速率常数

地球化学反应速率的获得一般有3个方面的途径:一是实验测定,其指导思想是唯象方法,即力图将一个体系的反应速率与体系的可观测的宏观物理量(如成分、温度、压力、体积和时间等)联系起来,用宏观参数表达其速度常数,根据体系的不同,可分别采取初始速率法、唯象速率的积分-弧立法、弛豫法、多级反应方法等;二是通过分子结构理论,由单相的性质推导出多相反应的速率及其机制,即在原子和分子的级别上,了解反应进行的本质;三是精细矿物学工作,获得矿物的精细结构、缺陷、内部分带及有序无序的分配等方面的性质,以推导出矿物晶体生长及物质扩散的速率及机制。第一个和第三个途径分别属于实验地球化学和实验矿物学的范畴,不在此讨论。这里主要涉及与速率理论有关的第二方面的内容。

反应速度理论主要有“碰撞理论”和“过渡态理论”。

(1)碰撞理论

碰撞理论是在分子运动论基础上,接受了阿累尼乌斯关于“活化分子组”和“活化能”的概念而发展起来的。以简单反应A+B→C为例,认为A和B分子的碰撞接触是发生化学反应的前提,而且只有那些能量较高的活化分子组的碰撞即所谓“有效碰撞”,并能满足一定空间配置几何条件时反应才能发生。

反应物分子的碰撞以ZAB代表A和B两种分子在单位时间、单位体积内的碰撞数,并称为碰撞频率;nA和nB分别代表每毫升中A和B的分子数;dAB代表A和B分子半径之和;V代表分子平均相对速度;M代表分子量,MA与MB分别代表分子A与分子B的分子量,则据分子运动论求得:

地球化学原理与应用

式中:ZAB为当CA=CB=1mol/L时,每升每秒内A和B发生碰撞的摩尔组数。

有效碰撞频率是指活化能指数

在总碰撞数ZAB中所占比例,即有效碰撞频率为:

地球化学原理与应用

因此有:

地球化学原理与应用

从而反应速率为:

地球化学原理与应用

它与质量作用定律应用于简单反应A+B→C所得速率方程V=kCACB相比较得:

地球化学原理与应用

(2)过渡态理论

过渡态理论,又称为活化络合物理论。它认为在一个反应中,先形成一种过渡态物质不稳定的活化络合物,这种活化络合物一方面能迅速地与反应物达到热力学平衡,另一方面可分解为产物,化学反应的速度就是单位时间、单位体积内活化络合物分解的量。

反应式可写成:

A+BC=A…B…C→AB+C (5.25)

式中:A,B,C各代表一个原子,…代表不稳定结合。由A与BC反应生成AB+C的反应速率主要由A+BC反应形成活化络合物A…B…C的速率决定,其反应速度为:

地球化学原理与应用

式中:NA和NB为A和B的分子数;qA和qB分别为A和B络合物的配分函数;

为除反应模外络合物所有其他模内能量分配的配分函数;K(Γ)为穿透系数;μ=dx/P,μ=γmAmB/(mA+mB);P为反应动量。其反应速度常数为:

地球化学原理与应用

若以平均穿透系数

近似代替速度常数K(Γ),并用单位体积和摩尔配分函数Q=qA/>(VN0),(5.27)式可近似为:

地球化学原理与应用

这就是艾林方程,它表明利用反应物及活化络合物的结构数据就可计算出反应的速度常数K(T)

过渡态理论可以运用于气相、液相和复相反应,目前地球化学中的反应动力学理论主要建立在过渡态理论上。

8. 大学化学反应的速率方程怎么写

化学反应速率方程不是跟方程式系数有关的,这是大学的无机化学吧!它的指数到底是几,是实验测出来的,比如它是1,2,还是1.5级都是实验测出来的!我们的无机化学书上专门有一个表,上面写了一部分的反应的速率方程.算这个,你首先得知道是几级反应.
化学反应速率方程是利用反应物浓度或分压计算化学反应的反应速率的方程。
而化学反应速率通常指的是单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加。根据时间的长短,单位时间可用s、min、hr、day、year等不同单位表示,它由反应的快慢而定。
化学反应速率方程直接计算得出的是特定浓度下的瞬时速率,由方程两边积分得出的才是平均速率。

9. 怎样提出一个反应的动力学模型

反应动力学是研究化学反应速率以及各种因素对化学反应速率影响的学科。传统上属于物理化学的范围,但为了满足工程实践的需要,化学反应工程在其发展过程中,在这方面也进行了反应动力学大量的研究工作。绝大多数化学反应并不是按化学计量式一步完成的,而是由多个具有一定程序的基元反应(一种或几种反应组分经过一步直接转化为其他反应组分的反应,或称简单反应)所构成。反应进行的这种实际历程称反应机理。

一般说来,化学家着重研究的是反应机理,并力图根据基元反应速率的理论计算来预测整个反应的动力学规律。化学反应工程工作者则主要通过实验测定,来确定反应物系中各组分浓度和温度与反应速率之间的关系,以满足反应过程开发和反应器设计的需要。
按化学反应的不同特点和不同的应用要求,常用的动力学模型有:
基元反应模型根据对反应体系的了解,拟定若干个基元反应,以描述一个复杂反应

反应动力学
(由若干个基元反应组成的反应)。按照拟定的机理写出反应速率方程,然后通过实验来检验拟定的动力学模型,估计模型参数。这样得到的动力学模型称为基元反应模型。合成氨的链反应机理动力学模型即为一例。

分子反应模型根据有关反应系统的化学知识,假定若干分子反应,写出其化学计量方程式。所假设的反应必须足以反映反应系统的主要特征。然后按标准形式(幂函数型或双曲线型)写出每个反应的速率方程。再根据等温(或不等温)动力学实验的数据,估计模型参数。这种方法已被成功地用于某些比较复杂的反应过程,例如乙烷、丙烷等烃类裂解。
经验模型从实用角度出发,不涉及反应机理,以较简单的数学方程式对实验数据进行拟合,通常用幂函数式表示。

对于有成千上万种组分参加的复杂反应过程(如石油炼制中的催化裂化),建立反应动力学
描述每种组分在反应过程中的变化的分子反应模型是不可能的。近年来发展了集总动力学方法,将反应系统中的所有组分归并成数目有限的集总组分,然后建立集总组分的动力学模型。集总动力学模型已成功地用于催化裂化、催化重整、加氢裂化等石油炼制过程。

10. 在均相反应动力学中,利用实验数据求取化学反应速度方程式的两种最主要的方法为

在均相反应动力学中,利用实验数据求取化学反应速度方程式的两种最主要的方法为
积分法 和 微分法 .

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