7-2反应物浓度对反应速率的影响 速率方程式和速率常数 1.反应速率方程式( reaction rate equation) 影响反应速率的因素很多:浓度,温度,催化剂等等。其中最重要的是浓度对反应速率的影响,表示 反应速率和浓度的关系式叫做反应速率方程式,也叫动力学方程式,r=f(C),有微分式和积分式两种 形式。有了速率方程式,就可以清楚的看出浓度是如何影响反应速度的,在化工生产中可以作为设计反应 器的重要依据。也是确定反应机理的主要依据。研究动力学首先要建立动力学方程式,是否任写一个反应 式就能写出它的动力学方程式呢? 例 H2+Cl2→>2HClr=kCm.C H2+Br2>2HBr kCH C R 2/1+kca H2+12→2 HI raCH2Cl2 个反应,计量系数相同,但动力学方程不同。说明它们机理不同,速率方程是由实验测出来的。根 据实验数据,归纳整理成速率方程。 2速率常数( rate constant) 速率方程中的比例系数称速率常数。 意义:各反应物的浓度等于1时的反应速率,其值大小与浓度无关,而与反应温度,反应本性,催化剂, 溶剂等因素有关。对于一定反应,在一定条件下是个常数。 二.反应级数( order of reaction) 当一反应的速率与反应物浓度的关系具有浓度幂乘积的形式 (7-2-1) a,B……分别是物质A,B……的分级数,n=a+β+…,是整个反应的级数 例如H2+12→2Hr=KCm2C2 对H2和L2分别为一级,对反应来说该反应为二级 (1)反应级数α,β……均由实验确定,其数值可以随反应条件改变,可以是简单的级数反应0,1,2,3 级,也可以是分数级反应或负数级反应 (2)反应级数是反应物浓度对反应速率影响的方次数,表示各物质浓度对反应速率的影响程度,级数越高, 则该物质的变化对反应速度的影响越重要,零级反应说明浓度的改变对反应速率无影响。 对于不能写成浓度幂乘积形式的速率方程,叫级数无意义。 以上介绍的是动力学方程的微分形式,即速率方程,它只能告诉我们反应速度随组分的浓度变化的情 况并不能直接告诉我们浓度随反应时间的变化情况。实际应用中,人们往往想知道经过多长时间,浓度变 为多少,或者达到一定的转化率需要多少时间。为了方便地得到浓度C和t函数关系,需要对微分式进行积 分,得到动力学方程的积分形式。以下根据反应级数的动力学分类来讨论。 三一级反应( first order reaction) 反应速率与反应物浓度的一次方成正比的反应称为一级反应 一级反应例子很多,放射性元素的蜕变,某此化合物的分裂,分子重排等等。 若某一级反应的计量式为:A→P 其速率方程的微分方程或=C(7-22) 移项积分 ∫奕=∫kdt 可得nC=kt+B(7-2-3) 当t=0时,C=Co得B=lnCoCt C0 = L Lt L L ∞− ∞− 0 7-2 反应物浓度对反应速率的影响 一. 速率方程式和速率常数 1. 反应速率方程式（reaction rate equation） 影响反应速率的因素很多：浓度，温度，催化剂等等。其中最重要的是浓度对反应速率的影响，表示 反应速率和浓度的关系式叫做反应速率方程式，也叫动力学方程式， r f = (C)，有微分式和积分式两种 形式。有了速率方程式，就可以清楚的看出浓度是如何影响反应速度的，在化工生产中可以作为设计反应 器的重要依据。也是确定反应机理的主要依据。研究动力学首先要建立动力学方程式，是否任写一个反应 式就能写出它的动力学方程式呢? 例： H2 + Cl2 →2HCl r=kC C H2 Cl2 2 1 H2 + Br2 →2HBr r= k C ·C H2 Br2 2 1 /1+k/ Br2 HBr C C H2+I2→ 2HI r= kC C H2 2I 三个反应，计量系数相同，但动力学方程不同。说明它们机理不同，速率方程是由实验测出来的。根 据实验数据，归纳整理成速率方程。 2.速率常数（rate constant） 速率方程中的比例系数称速率常数。 意义：各反应物的浓度等于 1 时的反应速率，其值大小与浓度无关，而与反应温度，反应本性，催化剂， 溶剂等因素有关。对于一定反应，在一定条件下是个常数。 二. 反应级数（order of reaction） 当一反应的速率与反应物浓度的关系具有浓度幂乘积的形式 r= kCA α·CB β…… (7-2-1) α,β……分别是物质 A，B……的分级数， n=α+β+……，是整个反应的级数。 例如H2 + I2 → 2HI r= kC C H2 2I 对H2和I2分别为一级，对反应来说该反应为二级。 (1) 反应级数α，β……均由实验确定，其数值可以随反应条件改变,可以是简单的级数反应 0，1，2，3 级，也可以是分数级反应或负数级反应。 (2) 反应级数是反应物浓度对反应速率影响的方次数，表示各物质浓度对反应速率的影响程度，级数越高， 则该物质的变化对反应速度的影响越重要，零级反应说明浓度的改变对反应速率无影响。 对于不能写成浓度幂乘积形式的速率方程，叫级数无意义。 以上介绍的是动力学方程的微分形式，即速率方程，它只能告诉我们反应速度随组分的浓度变化的情 况,并不能直接告诉我们浓度随反应时间的变化情况。实际应用中，人们往往想知道经过多长时间，浓度变 为多少,或者达到一定的转化率需要多少时间。为了方便地得到浓度 C 和 t 函数关系，需要对微分式进行积 分，得到动力学方程的积分形式。以下根据反应级数的动力学分类来讨论。 三 一级反应（first order reaction） 反应速率与反应物浓度的一次方成正比的反应称为一级反应。 一级反应例子很多，放射性元素的蜕变，某此化合物的分裂，分子重排等等。 若某一级反应的计量式为：A → P 其速率方程的微分方程- dt dC =k1C (7-2-2) 移项积分 - ∫ C dc = ∫ k1dt 可得lnC=-k1t + B (7-2-3) 当t=0 时，C=C0得B=lnC0