【2017年整理】具有简单级数的反应.doc

具有简单级数的反应化学反应中，表示反应速率与浓度之间的参数的关系，或表示浓度等参数与时间关系的方程称为化学反应的速率方程，也称为动力学方程。在化学反应的速率方程中，各物浓度相的指数之代数和就称为该反应的级数。在这些反应中存在具有简单级数的反应，以下就讨论这些具有简单级数的反应，介绍其速率方程式的微分式、积分式以及他们的速率常数k的单位和半衰期等各自的特征。Pk1A一级反应：凡是反应速率只与物质浓度的一次方呈正比关系者称为一级反应。设有以下一级反应Pk1A t=0 CA(0)=a CP(0)=0 t=t CA=a-x CP=x反应速率方程微分式有dxdx(a-x)=k1dt对其作不定积分得 ln(a-x)=-k1t+C对其作定积分有 ln[a/(a-x)]= k1t k1=1/t ln[a/(a-x)]从反应物起始浓度a和t时刻的浓度a-x即可算出速率常数k1，一级反应的速率常数单位为1/(时间)。取反应物消耗了一半所需时间作半衰期，则 t1/2=ln2/ k1一级反应的特征有3点：1.速率常数的单位是时间的倒数；2.一级反应半衰期与反应物起始浓度无关；3.lnCA与t呈线性关系。二级反应：反应速率和物质浓度的二次方成正比者称为二级反应。通式为(1)A+BP+…… r= k2[A][B](2)2AP+…… r= k2[A] 2若A和B起始浓度相同，反应(1)的速率方程可写成dx/dt=k2(a-x) 2移项作不定积分得： 1/(a-x)= k2t+C作定积分得： 1/(a-x)-1/a= k2t k2=1/t*x/[a(a-x)]其半衰期为 t1/2=1/k2a二级反应的半衰期与一级反应不同，它与反应物的起始浓度成反比。二级反应的特点：1.速率常数的单位是1/[(浓度)(时间)]；2.半衰期与反应物的起始浓度成反比；3.1/(a-x)与t呈线性关系。若A和B起始浓度不相同则反应(1)的速率方程为 dx/dt=k2(a-x)(b-x)a和b分别为A、B起始浓度，x为t时刻已反应物质的量。作不定积分得： 1/(a-b)ln[(a-x)/(b-x)]= k2t+C作定积分得： k2=1/[t(a-b)]ln{[b(a-x)]/[a(b-x)]}因为a≠b，半衰期对A和对B而言是不一样的。对于反应(2)，其速率方程为： dx/dt=k2(a-2x) 2定积分得 1/(a-2x)-1/a=2k2t另外，在气相反应中，有kp=kc(RT)^(1-n)反应速率与物质浓度的三次方成正比者称为三级反应。其特征为：1.速率常数单位为1/(浓度) 2 (时间)；2.半衰期t1/2=3/2(1/k3a2)；3.1/[(a-x) 2]与t呈线性关系。三级反应为数不多，反应速率与物质的浓度无关者称为零级反应，其速率可表示为：r=dx/dt=k0移项积分得： x=k0t t1/2=a/2k0总级数为零级的反应并不多，已知的零级反应中最多的是表面催化反应。设某反应速率方程为 r=k (CA^α)(CB^β)该反应反应级数显然是(α+β)，若大大增大B的浓度使其在反应过程中浓度变化很小或基本不变，则可把CB^β当做常数并入速率常数k中，得r=k’ (CA^α)，于是该反应就变为α级的反应，称此种反应为准α级反应。 反应级数可根据大量的实验数据通过积分法、微分法、半衰期法等方法确定，在化工生产中，不知其准确反应历程的情况下，可以通过这些方法确定反应的级数以及速率常数。PAGE 4 -中国矿业大学2010～2011学年第 1 学期《材料工程基础》试卷（A）卷考试时间：120 分钟 考试方式：半开卷学院 班级 姓名 学号 题　号一二三四五六总分得　分阅卷人一、填空题（每空0.5分，共20分）1．实际液态金属结构存在着 起伏、 起伏和成分起伏。2．合金的液相线温度TL和固相线温度TS之差越大，其浇注过程的充型能力越 ，凝固过程越倾向于 凝固方式，缩松形成倾向越