酯皂化反应动力学溶剂效应的研究

酯皂化反应动力学溶剂效应的研究

陈兵陈超陈丽旋何富安

（中山大学化学与化学工程学院，98级化学基地班，广州，510275）

摘要：本文测定了乙酸甲酯和乙酸丁酯分别在水溶液、混合溶剂（水+甲醇、水+乙醇、水+正丙醇、水+DMSO）体系中进行碱性水解反应的速率常数，考察了溶剂种类、混合溶剂组成对反应速率常数的影响。对酯类化合物皂化反应的动力学溶剂效应作了初步分析，获得了有科学意义的结果。

关键词：动力学溶剂效应，皂化反应，酯，混合溶剂。

1. 引言

动力学溶剂效应是指一些不直接参加反应的溶剂对反应动力学性能的影响。不同溶剂对反应速率的影响有时甚至可以相差到109倍。因此，研究溶剂对反应速率的影响不仅具有重要的科学意义，而且对生产实际具有指导意义。

在基础物理化学实验中，我们测量了乙酸乙酯皂化反应的速率常数和活化能[1]。金家骏等[2-4]研究了乙酸乙酯皂化反应的动力学溶剂效应和动力学盐效应。为了解介质对反应速率的影响规律，作者选择了另外两种典型的酯类物质——乙酸甲酯和乙酸丁酯，对其在水溶液和混合溶剂中的碱性水解反应动力学性能进行了研究。

具体来说，本实验组开展了以下研究工作：

①乙酸甲酯在溶剂体系分别为水+甲醇（4∶1）、水+乙醇（4∶1）、水+正丙醇（4∶1）情况下进行皂化反应的反应速率，旨在研究不同溶剂对同一酯的皂化反应动力学性能的影响。实验中，取约0.2mol乙酸甲酯，与等摩尔数的NaOH分别在30℃的水+甲醇（120ml∶30ml）、水+乙醇（120ml∶30ml）、水+正丙醇（120ml∶30ml）溶剂中反应。测定其反应速率。

CH3COOCH3＋OH－CH3COO－＋CH3OH

②乙酸甲酯在混合溶剂——水+甲醇中进行碱性水解反应，其组成为：80％、60％、40％、20％和0％（甲醇的体积百分数），研究混合溶剂组成对同一反应的动力学性能的影响。实验中，取约0.2mol乙酸甲酯，与等摩尔数的NaOH在30℃的水+甲醇混合溶剂进行反应。测定其反应速率。

CH3COOCH3＋OH－CH3COO－＋CH3OH

③乙酸丁酯在溶剂体系分别为水、水+乙醇（4∶1）、水+DMSO（4∶1）情况下进行皂化反应的反应速率，研究不同类型溶剂对酯碱性水解反应动力学性能的影响规律。实验中，取约0.2mol乙酸丁酯，与等摩尔数的NaOH分别在35℃的水（150ml）、水+乙醇（120ml∶30ml）、水+DMSO（120ml∶30ml）溶剂中反应。测定其反应速率。

CH3COOCH2CH2CH2CH3＋OH－CH3COO－＋C4H9OH

2. 实验部分

2.1 实验仪器及试剂

数字电导率仪一台；电导电极一支；恒温槽装置一套；动力学数据实时采集软硬件系统一套。

乙酸甲酯，乙酸丁酯，NaOH，无水甲醇，无水乙醇，正丙醇，DMSO。以上试剂中，除乙酸甲酯为化学纯外，其他均为分析纯。

2.2 实验原理

文献有关研究结果表明，酯类的皂化反应是二级反应，其反应式为：

R1COOR2＋OH－R1COO－＋R2OH

设在t时间生成物的浓度为x，则这个反应的动力学方程为：

d x / d t＝k（a－x）（b－x）

式中a、b分别为酯R1COOR2和NaOH的起始浓度，k为反应速率常数。

若a＝b，则变为

d x / d t＝k（a－x）2

积分得

k t ＝x / [a（a－x）]

又因为体系电导的减少值和CH3COONa的浓度x的增大成正比，即

t＝t时，x＝a（G0－G t）

t＝∞时，x ＝a（G0－G∞）

由以上几个式子可得：

k t＝（G0－G t）/ [a（G0－G∞）]

或者

G t＝（1 / ka）·（G0－G t）/ t＋G∞

以G t对（G0－G t）×1000 / t作图，求得斜率m ＝ 1 / ka，于是

k ＝1 / ma

2.3 实验步骤

根据文献[1]，本文按如下步骤进行实验：

⑴将恒温槽温度调节于一定温度下，用50ml移液管转移150ml蒸馏水于干燥的反应器中，放入恒温槽内恒温。

⑵用注射器把约0.2ml纯的酯注入一个已称量的玻璃小泡内，在煤气灯上封口，再次称量，求得酯的质量。

⑶吸取与酯等摩尔质量的0.4809mol·l－1标准NaOH溶液加入已盛有150ml蒸馏水的反应器中，充分混和后，将电导电极插入溶液，使电极片完全浸入溶液中，恒温20min之后，测定溶液电导，再次摇动反应器，停30s后，再次测定电导，至读数恒定，以此作为电导值G0。

⑷将已准确称量的小玻璃泡放入特制玻璃管内，恒温，用一头压扁的专用玻棒压住小泡。然后压碎小泡，开始计时测量电导值。至3600s后，计时停止。

⑸混合溶剂的配比为：

a）醇类混合溶剂：120ml蒸馏水＋30ml甲醇或乙醇、正丙醇。

b）不同浓度的甲醇溶剂：按总体积150ml计，甲醇体积占20％、40％、60％、80％，将其与蒸馏水混合。

c) 不同类型的溶剂：120ml蒸馏水＋30ml乙醇或DMSO。

3. 实验结果与讨论

按照上述实验步骤，分别测定乙酸甲酯和乙酸丁酯在纯水或混合溶剂中皂化反应的反应速率常数。每一种溶剂组成下测两至三组平行数据。根据测得的实验数据，以G t对（G0－G t）×1000 / t作图，读出直线的斜率m值，计算出速率常数k，结果列于表1－表3。

由上表结果可知，与纯水中的反应速率相比，醇的加入引起了反应速率常数k的减小，而且醇的分子量越小，其影响就越大，即：

k水> k水－正丙醇> k水－乙醇> k水－甲醇

*

甲醇=80％时，G t对（G0－G t）×1000 / t作图，无线性关系，无法计算速率常数。

由上表数据可知，醇引起了反应速率常数k的减少，而且醇的浓度越大，其影响就越大。

由上表数据可知，乙醇和DMSO的加入均引起了反应速率常数k的减少，而且DMSO引起的降低程度更大，即：

k水> k水－乙醇> k水－二甲亚砜

4. 结果与讨论

4.1乙酸甲酯皂化反应的动力学溶剂效应分析

由查阅资料可知，各溶剂介电常数ε的关系为：水 > 甲醇 > 乙醇 > 正丙醇。随着ε

的增加，反应速率常数k减小。因此，醇类对乙酸甲酯的水解反应存在着动力学介质效应。由于加入醇后，加入的溶质分子与溶剂分子之间相互作用，两种不同的分子间的相互作用不等于水分子间的相互作用，从而引起溶液中分子的各种能量的改变。定标粒子理论将液体分子看作具有无限排斥力的硬球，认为非电解质在水溶液中的溶解度取决于把硬球引入一稠密流体中所需要的可逆功，即溶解过程看成是造一个空腔后引入溶质分子，前者的自由焓变为“造腔自由能”，后者为“相互作用自由焓”。根据化学动力学过渡态理论，当反应物R1与R2发生化学反应，生成活化络合物X≠后转变为生成物P1和P2。由于加入溶剂后，体系中各组分的自由焓发生改变，致使反应的活化自由焓也发生改变。所以随着加入溶剂的介电常数的增大，其溶剂效应也就增强，酯皂化反应的反应速率也就降低。

4.2 混合溶剂组成对同一酯皂化反应速率的影响

甲醇对乙酸甲酯的皂化起延缓作用，甲醇的浓度越大，则皂化速率降低得越多。但用速率常数对浓度作图得到的曲线并不是直线，说明甲醇对速率的减慢并不与其浓度成正比例关系。甲醇对乙酸甲酯的皂化反应存在着负的动力学溶剂效应。由于加入醇后，醇分子与溶剂水分子之间相互作用，而这种作用并不等于水分子之间的相互作用，从而引起溶液中各种能量的改变。显然甲醇的浓度越大，这种作用的改变就越大，也即速率的改变量愈甚。其变化规律示于图1。

图1 乙酸甲酯皂化反应的速率常数随甲醇浓度的变化

4.3不同类型溶剂对乙酸丁酯皂化反应速率的影响

实验中采用了纯水、水+乙醇（4∶1）、水+DMSO（4∶1）三种溶剂介质。在这三种条件下，溶液的自由能的不同影响到活度、酸度、溶解度、平衡常数、电离度、反应速率等多种重要性能。乙醇属于羟基极性型溶剂，而DMSO属于质子惰性型溶剂，它们在各类溶剂中均具有一定的代表性。

从实验结果的分析看，乙醇、DMSO的加入均引起了“负效应”，即减慢了反应速率。而且DMSO的作用更强。实际上，DMSO分子相对于乙醇来说具有更高的对称性，其在水中的溶解度小于乙醇。因而，它与水的性质相差更大，它产生的“负效应”也应该越大。相比较而言，乙醇分子可以与水分子通过氢键相连，其在水中的溶解度远远大于DMSO，其“负效应”相应也就小很多。而且，乙醇分子与产物之一的正丁醇相似，它的存在也使得反应速率变小。

从文献[2]知，乙酸乙酯在水+DMSO混合溶剂中的皂化反应速率是随着DMSO含量的增加而增大的，而本文实验结果显示乙酸丁酯在水+DMSO混合溶剂中的皂化反应速率是随着DMSO 含量的增加而减小的。亦即，这两种酯在同一种溶剂体系中表现出相反的动力学溶剂效应趋

势，这是为什么呢？对此，作者尚不能给出合理的解释。本文建议，对此体系作进一步的细致的动力学实验测量，以获得更多的可靠数据，为深入的理论分析奠定基础。

5. 结论

由以上实验及其讨论可见，混合溶剂由于其活度、酸度、溶解度、平衡常数、电离度、反应速率等多种重要性能的变化，引起了反应速率常数的变化。有如下规律：

（1）羟基极性溶剂（醇）情况下，醇分子量越小，速率常数减小越大。

（2）羟基极性溶剂（醇）情况下，醇的浓度越大，速率常数减小越大。

（3）质子惰性型溶剂的介质效应强于羟基极性型溶剂的介质效应，即速率常数减小得更多。

致谢：本文工作是在一学期的开放实验中完成的，期间得到了陈六平老师的精心指导，在此深表感谢！

参考文献

[1] 洪惠蝉，黄钟奇. 物理化学实验. 广州：中山大学出版社，1993, p.164

[2] 金家骏，陈民生, 张楚柏. 高等学校化学学报. 1983，4（5），600-604

Studies on Kinetic Solvent Effects of Alkaline Hydrolysis of Esters

Chen Bing Chen Chao Chen Lixuan He Fu’an

(Class 98, School of Chemistry and Chemical Engineering, Zhongshan University,

Guangzhou 510275, China)

Abstract: In this paper, the rate constants of alkaline hydrolysis of methyl acetate and n-butyl acetate were measured in aqueous solution or in the mixed solvents such as H2O + CH3OH, H2O +C2H5OH, H2O + C3H7OH, H2O + DMSO) in order to investigate the kinetic medium effects of different solvents or composition of mixed solvents. The experimental results are qualitatively analyzed and discussed.

Keywords: Kinetic solvent effects, alkaline hydrolysis, ester, mixed solvents.

南京大学《物理化学》练习 第十章 化学动力学基础(一)

第十章化学动力学基础（一） 返回上一页 1. 298 K时N2O5(g)分解反应半衰期t1/2为5.7 h,此值与N2O5的起始浓度无关,试求: (1) 该反应的速率常数. (2) 作用完成90%时所须的时间. 2. 某人工放射性元素放出α粒子,半衰期为15 min ,试问该试样有80%分解,需时若干? 3. 把一定量的PH3(g)迅速引入温度为950 K的已抽空的容器中,待反应物达到该温度时开始计时(此时已有部分分解),测得实验数据如下: t/s 0 58 108 ∞ P/kPa 35.00 36.34 36.68 36.85 已知反应 4pH3(g) P4(g) + 6H2(g) 为一级反应,求该反应的速率常数k值(设在t=∞时反应基本完成) 4. 在某化学反应中随时检测物质A的含量,1小时后,发现A已作用了75%,试问2小时后A还剩余多少没有作用?若该反应对A 来说是: (1) 一级反应. (2) 二级反应(设A与另一反应物B起始浓度相同) (3) 零级反应(求A作用完所用时间) 5. 在298 K时, NaOH与CH3COOCH3皂化作用的速率常数k2与NaOH与CH3COOC2H5皂化作用的速率常数k2' 的关系为k2=2.8k2' .试问在相同的实验条件下,当有90% CH3COOCH3被分解时, CH3COOC2H5的分解百分数为若干?

6. 对反应2NO(g) +2H2(g)---> N2(g) +2H2O(l) 进行了研究,起始时NO与H2的物质的量相等.采用不同的起始压力相应的有不同的半衰期,实验数据为: p0 /kPa 47.20 45.40 38.40 33.46 26.93 t1/2/min 81 102 140 180 224 求该反应级数为若干? 7. 反应A+B P的动力学实验数据如下, [A]0/(mol·dm-3) 1.0 2.0 3.0 1.0 1.0 [B]0/(mol·dm-3) 1.0 1.0 1.0 2.0 3.0 r0/(mol·dm-3·s-1) 0.15 0.30 0.45 0.15 0.15 若该反应的速率方程为 ,求x和y的值. 8. 碳的放射性同位素在自然界树木中的分布基本保持为总碳量的 1.10×%.某考古队在一山洞中发现一些古代木头燃烧的灰烬,经分析的含 量为总碳量的9.87×%,已知的半衰期为5700年,试计算这灰距今约有多少年? 9. 某抗菌素在人体血液中呈现简单级数的反应,如果给病人在上午8点注射一针抗菌素,然后在不同时刻t测定抗菌素在血液中的浓度c(以mg/100 cm3表示),得到以下数据 t/h 4 8 12 16 c /(mg/100 cm3） 0.480 0.326 0.222 0.151 (1) 确定反应的级数. (2) 求反应的速率常数k和半衰期t1/2.

有机化合物的紫外吸收光谱及溶剂效应

实验九有机化合物的紫外吸收光谱及溶剂效应 实验目的： （1）学习有机化合物结构与其紫外光谱之间的关系； （2）了解不同极性溶剂对有机化合物紫外吸收带位置、形状及强度的影响。 （3）学习紫外—可见分光光度计的使用方法 实验原理： 与紫外-可见吸收光谱有关的电子有三种，即形成单键的σ电子、形成双键的π电子以及未参与成键的n电子。跃迁类型有：σ→σ*，n→σ* ，n→π*，π→π* 四种。在以上几种跃迁中，只有π-π*和n-π*两种跃迁的能量小，相应波长出现在近紫外区甚至可见光区，且对光的吸收强烈，是我们研究的重点。 影响有机化合物紫外吸收光谱的因素有内因和外因两个方面。 内因是指有机物的结构，主要是共轭体系的电子结构。随着共轭体系增大，吸收带向长波方向移动（称作红移），吸收强度增大。紫外光谱中含有π键的不饱和基团称为生色团，如有C=C、C=O、NO2、苯环等。含有生色团的化合物通常在紫外或可见光区域产生吸收带；含有杂原子的饱和基团称为助色团，如OH、NH2、OR、Cl等。助色团本身在紫外及可见光区域不产生吸收带，但当其与生色团相连时，因形成n→π*共轭而使生色团的吸收带红移，吸收强度也有所增加。 影响有机化合物紫外吸收光谱的外因是指测定条件，如溶剂效应等。所谓溶剂效应是指受溶剂的极性或酸碱性的影响，使溶质吸收峰的波长、强度以及形状发生不同程度的变化。这是因为溶剂分子和溶质分子间可能形成氢键，或极性溶剂分子的偶极使溶质分子的极性增强，从而引起溶质分子能级的变化，使吸收带发生迁移。例如异丙叉丙酮的溶剂的溶剂效应如表１所示。随着溶剂极性的增加Ｋ带红移，而Ｒ带向短波方向移动（称作蓝移或紫移）。这是因为在极性溶剂中π→π * 跃迁所需能量减小，吸收波长红移（向长波长方向移动）如图（a）所示；而n→π * 跃迁所需能量增大，吸收波长蓝移（向短波长方向移动），溶 剂效应示意图如（b）所示。 图1 电子跃迁类型 σ π * σ * n π?

第二章 化学反应动力学基础(答案)

第二章 反应动力学基础 一、填空题 1. 生成主产物的反应称为 主反应 ，其它的均为 副反应 。 2. 化学反应的总级数为n ，如用浓度表示的速率常数为C K ，用逸度表示的速率常数f K ，则C K =n f K 。 3. 化学反应的总级数为n ，如用浓度表示的速率常数为C K ，用气体摩尔分率表示的速率常数y K ， 则C K = n p RT ???? ?? y K 。 4. 化学反应速率式为βαB A C A C C K r =-，用浓度表示的速率常数为C K ，假定符合理想气体状态方程，如用压力表示的速率常数P K ，则C K =____)()(βα+RT ___P K 。 5. 反应A + B → C ，已知115.0-=s k ，则反应级数n= 1 。 6. 反应3A → P ，已知s l mol k ?=/15.0，则反应级数n=___0____。 7. 活化能的大小直接反映了 反应速率 对温度的敏感程度。 8. 对于一非恒容均相化学反应B A B A αα?，反应组分A 的化学反应速率=-A r Vdt dn r A A -=- 。（ V d t dn r A A -=-、 Vdt dn r B A -=-、dt dC r A A -=-、dt dC r B A -=-） 9. 气相反应A + B → 3P + S 进料时无惰性气体，A 与B 以1∶1摩尔比进料，则膨胀因子A δ=____2___。 10. 气相反应3A + B → P + S 进料时无惰性气体，A 与B 以2∶1摩尔比进料，则膨胀因子A δ=___-2/3____ 11. 在一间歇恒容反应器中进行如下平行反应12k k A P A S ??→??→，P 为目的产物，已知0A c 的单位为[]/mol L ，1k 的单位为1s -????，2k 的单位为[]/L mol s ?，活化能12E E >。则R A = )(221A A C k C k +- 。目的产物P 的瞬时选择性P S = 1212A A A k c k c k c + ，为了提高P S ，A c 要控制得较 低 ，T 要控制得较 高 。

有机化学反应过程的动力学研究方法

有机化学反应的动力学研究方法 幻灯片2 有机化学反应过程研究方法一一动力学方法 ●既理论化又简单化的方法才具有实用性。 ●在有机反应的过程中运用宏观动力学概念，研究反应过程的影响因素，使工艺优化过 程理论化。 ●在应用动力学概念优化工艺时不需要求取动力学数据，使反应过程研究简单。 幻灯片3 ●动力学方法的基本概念、基本理论 ●动力学方法及其基本特征 ●动力学研究方法举例 ●分离过程优劣的检验标准 ●多步反应过程的分离方法简化原则 幻灯片4 动力学方法的基本概念、基本理论 ●转化率、选择性和收率 ●选择性 ●收率 ●平行副反应与连串副反应、活化能与反应级数 ●主副反应的速度比---对比选择性 ●温度效应 ●浓度效应 幻灯片5 转化率 ●转化率的定义为：反应物A所反应掉的分数。其数学方程式为： ●转化率=反应消耗原料A的物质的量/应加入原料A的物质的量 幻灯片6 选择性 ●选择性定义：反应掉的原料中，生成目的产物所占的分数。其数学方程式为： ●选择性=反应生成主产物所消耗原料A的物质的量/反应消耗原料A的物质的量● 幻灯片7 收率 ●收率概念定义为：加入的反应原料中，生成目的产物所占的比例。 ●其数学方程式为：

●收率=反应生成主产物所消耗原料A的物质的量/反应加入原料A的物质的量 ● 幻灯片8 ●收率为转化率与选择性的乘积，收率为转化率与选择性的综合函数。 ●反应的目标是提高反应的收率，之所以引进转化率和选择性的概念，是因为收率更抽 象，而转化率和选择性更具体。 ●研究的对象越抽象，则影响因素越多，因果关系越复杂，分析起来越难；而研究的对 象越具体，影响因素越少，越容易找到解决问题的手段。用具体的概念代替抽象的概念，才能使复杂的问题简单化。 幻灯片9 ●对于有机合成工艺的优化 , 往往以提高目的产物的收率为目标 , 由于影响因素较 多 , 问题复杂。 ●动力学研究方法的目标是提高选择性 , 这就剔除了转化率的影响 , 使目标更具体 了 , 此时只有温度和浓度才是选择性的主要影响因素 , 技术关键找到了。因在一定转化率下 , 主副产物之和是一个常数 , 副反应产物减少必然带来主反应产物增加。 幻灯片10 ●转化率X与选择性S各自的函数关系为 : X=f ( C i · T · t） S=f ( C i · T) ●未提及压力是因为它不是一个独立的变量 , 而只是温度或浓度的函数。 ●表面上看 , 转化率较复杂 , 但要提高转化率实际上却非常简单 , 要么延长时间 , 要么升高温度 , 要么增加反应物的浓度或移出产物 , 而再无别的办法。 ●选择性虽只是温度和浓度的函数 , 却远比转化率关系复杂。 ●研究较复杂的收率问题 , 可以将其分解成选择性和转化率问题 , 分阶段研究 , 逐 项解决 , 以简化研究过程。 幻灯片11 平行副反应与连串副反应、活化能与反应级数 ●提高主反应的选择性就应抑制副反应。 ●副反应种类繁多，归纳起来只有两种: ●平行副反应 ●连串副反应 幻灯片12 平行副反应 ●为方便讨论，可设定 A, B, C …为反应物，p 为目的产物，S 为副产物，设在同 一反应过程中 , 同时发生如下两种反应类型： ● A+B→P (1) ● A+C→S (2)

化学反应动力学习题

化学动力学基础(习题课) 1. 某金属的同位素进行β放射，经14d（1d=1天后，同位素的活性降低6.85%。求此同位素的蜕变常数和半衰期；要分解 90.0%，需经多长时间？ 解：设反应开始时物质的质量为100%，14d后剩余未分解者为100%-6.85%，则 代入半衰期公式得 一、是非题 下列各题中的叙述是否正确？正确的选“√”，错误的选“×”。 √× 1.反应速率系数k A与反应物A的浓度有关。 √× 2.反应级数不可能为负值。 √× 3.对二级反应来说，反应物转化同一百分数时，若反应物的初始浓度愈低，则所需时间愈短。 √× 4.对同一反应，活化能一定，则反应的起始温度愈低，反应的速率系数对温度的变化愈 敏感。 √× 5. Arrhenius活化能的定义是。

√× 6.若反应A?Y，对A为零级，则A的半衰期。 二、选择题 选择正确答案的编号： 某反应，A → Y，其速率系数k A=6.93min-1，则该反应物A的浓度从1.0mol×dm-3变到0.5 mol×dm-3所需时间是： (A)0.2min；(B)0.1min；(C)1min；(D)以上答案均不正确。 某反应，A → Y，如果反应物A的浓度减少一半，它的半衰期也缩短一半，则该反应的级数 为： (A)零级；(B)一级；(C)二级；(D)以上答案均不正确。 三、填空题 在以下各小题的“ 1.某化学反应经证明是一级反应，它的速率系数在298K时是k=( 2.303/3600)s-1，c0=1mol×dm-3。 (A)该反应初始速率u0为 (B)该反应的半衰期t1/2 (C)设反应进行了1h，在这一时刻反应速率u1为 2.只有一种反应物的二级反应的半衰期与反应的初始浓度的关系为 3.反应A → B+D中，反应物A初始浓度c A,0=1mol×dm-3，初速度u A,0=0.01mol×dm-3×s-1，假定该反 应为二级，则其速度常数k A为t1/2为。 4.某反应的速率系数k=4.62′10-2min-1，则反应的半衰期为 5.反应活化能E a=250kJ×mol-1，反应温度从300K升高到310K时，速率系数k增加

溶剂概述和溶剂效应

溶剂概述和溶剂效应 摘要：对化学反应中溶剂的种类和作用做概述，以及溶剂效应在紫外，荧光，红外，核磁波谱和液相色谱中的作用。 关键词：溶剂溶剂效应吸收光谱液相色谱 1，溶剂 1.1溶剂的定义 溶剂是一种可以溶化固体，液体或气体溶质的液体，继而成为溶液，最常用的溶剂是水。 1.2溶剂的分类 溶剂按化学组成分为有机溶剂和无机溶剂 有机溶剂是一大类在生活和生产中广泛应用的有机化合物，分子量不大，常温下呈液态。有机溶剂包括多类物质，如链烷烃、烯烃、醇、醛、胺、酯、醚、酮、芳香烃、氢化烃、萜烯烃、卤代烃、杂环化物、含氮化合物及含硫化合物等等，多数对人体有一定毒性。（本文主要概述有机溶剂在化学反应以及波谱中的应用） 2，溶剂效应 2.1溶剂效应的定义 溶剂效应是指溶剂对于反应速率，平衡甚至反应机理的影响。溶剂对化学反应速率常数 的影响依赖于溶剂化反应分子和相应溶剂化过渡态的相对稳定性。 2.2溶剂效应在紫外，荧光，红外，核磁中的应用 2.2.1溶剂效应在紫外吸收光谱中的应用[5] 有机化合物紫外吸收光谱的吸收带波长和吸收强度，与所采用的溶剂有密切关系。通常，溶 剂的极性可以引起谱带形状的变化。一般在气态或者非极性溶剂（如正己烷）中，尚能观察 到振动跃迁的精细结构。但是改为极性溶剂后，由于溶剂与溶质分子的相互作用增强，使谱 带的精细结构变得模糊，以至完全消失成为平滑的吸收谱带。这一现象称为溶剂效应。例如， 苯酚在正庚烷溶液中显示振动跃迁的精细结构，而在乙醇溶液中，苯酚的吸收带几乎变得平 滑的曲线，如图所示

2.2.1.1溶剂极性对n→π*跃迁谱带的影响[2] n→π*跃迁的吸收谱带随溶剂的极性的增大而向蓝移。一般来说，从以环己烷为溶剂改为以乙醇为溶剂，会使该谱带蓝移7nm：如改为以极性更大的水为溶剂，则将蓝移8nm。增大溶剂的极性会使n→π*跃迁吸收谱带蓝移的原因如下： 会发生n→π*跃迁的分子，都含有非键电子。例如C=O在基态时碳氧键极化成Cδ+=Oδ-，当n电子跃迁到π*分子轨道时，氧的电子转移到碳上，使得羰基的激发态的极性减小，即Cδ+=Oδ-（基态)→C=O （激发态）。所以，与极性溶剂的偶极偶极相互作用强度基态大于激发态。被极性溶剂稳定而下降的能量也是基态大于激发态。跃迁能量增加而发生吸收峰蓝移，如图2所示；溶剂对n→π*跃迁的另一个影响是形成氢键，例如羰基与极性溶剂发生氢键缔合的作用程度，极性强的基态大于极性弱的激发态，致使基态的能级的能量下降较大，而激发态能级的能量下降较小，使吸收峰蓝移。 2.2.1.2溶剂极性对π→π*跃迁谱带的影响[2] π→π*跃迁的吸收谱带随溶剂极性的增大而向红移。一般来说，从以环烷烃为溶剂改为以乙醇为溶剂，会使该谱带红移10 20nm.增大溶剂的极性引起π→π*跃迁的吸收谱带红移的原因如下。大多数会发生π→π*跃迁的分子，其激发态的极性总是比基态的极性大，因而激发态与极性溶剂之间发生相互作用从而降低其能量的强度，要比极性小的基态与极性溶剂发生作用降低的能量大。也就是说，在极性溶剂的作用下，基态与激发态之间的能量差别变小了，因而要实现这一跃迁所需要的能量相应地小了，故引起吸收峰红移，2图可以加以说明。

第十一章 化学动力学基础(一)习题

化学动力学基础（一） 一、简答题 1.反应Pb(C 2H 5)4=Pb+4C 2H 5是否可能为基元反应？为什么？ 2.某反应物消耗掉50％和75％时所需要的时间分别为t 1/2和 t 1/4，若反应对该反应物分别是一级、二级和三级，则t 1/2： t 1/4的比值分别是多少？ 3.请总结零级反应、一级反应和二级反应各有哪些特征？平行反应、对峙反应和连续反应又有哪些特征？ 4.从反应机理推导速率方程时通常有哪几种近似方法？各有什么适用条件？ 5.某一反应进行完全所需时间时有限的，且等于k c 0（C 0为反应物起始浓度），则该反应是几级反应？ 6. 质量作用定律对于总反应式为什么不一定正确？ 7. 根据质量作用定律写出下列基元反应速率表达式: （1）A+B→2P （2）2A+B→2P （3）A+2B→P+2s （4）2Cl 2+M→Cl 2+M 8.典型复杂反应的动力学特征如何? 9.什么是链反应?有哪几种? 10.如何解释支链反应引起爆炸的高界限和低界限? 11.催化剂加速化学反应的原因是什么? 二、证明题 1、某环氧烷受热分解，反应机理如下： 稳定产物?→??+?+??→??++??→??? +??→?432134 33k k k k CH R CH R CH RH CO CH R H R RH

证明反应速率方程为()()RH kc dt CH dc =4 2、证明对理想气体系统的n 级简单反应，其速率常数()n c p RT k k -=1。 三、计算题 1、反应2222SO Cl SO +Cl →为一级气相反应，320℃时512.210s k --=?。问在320℃ 加热90min ，22SO Cl 的分解百分数为若干？[答案：11.20%] 2、某二级反应A+B C →初速度为133105---???s dm mol ，两反应物的初浓度皆为 32.0-?dm mol ，求k 。[答案：11325.1---??=s mol dm k ] 3、781K 时22H +I 2HI →，反应的速率常数3-1-1HI 80.2dm mol s k =??，求2H k 。[答 案：113min 1.41---??=mol dm k ] 4、双光气分解反应32ClCOOCCl (g)2COCl (g)→可以进行完全，将反应物置于密 闭恒容容器中，保持280℃，于不同时间测得总压p 如下： [答案： 1.1581a =≈;-14-12.112h 5.8710s k -==?] 5、有正逆反应均为一级反应的对峙反应： D-R 1R 2R 32L-R 1R 2R 3CBr 已知半衰期均为10min ，今从D-R 1R 2R 3CBr 的物质的量为1.0mol 开始，试计算10min 之后，可得L-R 1R 2R 3CBr 若干？[答案：0.375mol] 6、在某温度时，一级反应A →B ，反应速率为0.10mol ·dm -3·s -1时A 的转化率 为75%，已知A 的初始浓度为0.50mol ·dm -3，求(1)起始反应初速率；(2)速率常数。[答案：r 0=0.40s -1 ; k = 0.80 dm 3·mol -1·s -1 ] 7、在某温度时，对于反应A+B →P ，当反应物初始浓度为0.446和0.166mol ·dm -3 时，测 得反应的半衰期分别为4.80和12.90min ，求反应级数。[答案：2] 8、某二级反应，已知两种反应物初始浓度均为0.1mol ·dm -3，反应15min 后变

化学反应动力学基础(一)-学生

5202 反应 2O 3→ 3O 2的速率方程为 - d[O 3]/d t = k [O 3]2[O 2]-1 ， 或者 d[O 2]/d t = k '[O 3]2[O 2]-1，则速率常数 k 和 k ' 的关系是： ( ) (A) 2k = 3k ' (B) k = k ' (C) 3k = 2k ' (D) -k /2 = k '/3 5203 气相反应 A + 2B ─→ 2C ，A 和 B 的初始压力分别为 p A 和 p B ，反应开始时 并无 C ，若 p 为体系的总压力，当时间为 t 时，A 的分压为： ( ) (A) p A - p B (B) p - 2p A (C) p - p B (D) 2(p - p A ) - p B 5204 对于反应 2NO 2= 2NO + O 2，当选用不同的反应物和产物来表示反应速率时，其相互关系为：( ) (A) -2d[NO 2]/d t = 2d[NO]/d t = d[O 2]/d t (B) - d[NO 2]/2d t = d[NO]/2d t = d[O 2]/d t = d ξ /d t (C) - d[NO 2]/d t = d[NO]/d t = d[O 2]/d t (D) - d[NO 2]/2d t = d[NO]/2d t = d[O 2]/d t = 1/V d ξ /d t 5207 气相基元反应 2A k 1 B 在一恒容的容器中进行，p 0为 A 的初始压力, p t 为时间 t 时反应 体系总压，此反应速率方程 d p t / d t = 。 - k (2p t - p 0)2 5208 有一反应 mA → nB 是一简单反应，其动力学方程为 -d c A / d t = kc A m ， c A 的单位为 mol ·dm -3， 时间单位为 s ，则： (1) k 的单位为 ___________ mol 1- m ·dm 3( m -1)·s -1 (2) 以d c B /d t 表达的反应速率方程和题中给的速率方程关系为 B A A A 1d 1d 'd d m m c c k c k c n t m t m =-== 5209 反应 2N 2O 5─→ 4NO 2+ O 2 在328 K 时，O 2(g)的生成速率为0.75×10-4 mol ·dm -3·s -1。 如其间任一中间物浓度极低, 难以测出, 则该反应的总包反应速率为 _______________mol ·dm -3·s -1, N 2O 5之消耗速率为__________ mol ·dm -3·s -1，NO 2之生成速率为_______________mol ·dm -3·s -1 。0.75×10-4, 1.50×10-4, 3.00×10-4 5210 O 3分解反应为 2O 3─→3O 2 ，在一定温度下, 2.0 dm 3容器中反应。实验测出O 3每秒消耗1.50×10-2 mol, 则反应速率为_______________mol ·dm -3·s -1氧的生成速率为_______________mol ·dm -3·s -1, d ξ /d t 为_______________ 0.75×10-2, 2.25×10-2, 1.50×10-2.。 5211 2A ＋B ＝2C 已知反应某一瞬间, r A ＝12.72 mol ·dm -3·h -1, 则 r B ＝ , r C ＝_____________r B ＝6.36 mol ·dm -3·h -1, r C ＝12.72mol ·dm -3·h -1 5212分别用反应物和生成物表示反应A ＋3B ＝2C 的反应速率, 并写出它们间关系为： 。r A ＝ 13r B ＝1 2 r C 5222 有关基元反应的描述在下列诸说法中哪一个是不正确的： ( ) (A) 基元反应的级数一定是整数 (B) 基元反应是“态－态”反应的统计平均结果 (C) 基元反应进行时无中间产物，一步完成 (D) 基元反应不一定符合质量作用定律 5223 400 K 时，某气相反应的速率常数k p = 10-3(kPa)-1·s -1，如速率常数用 k C 表示，则 k C 应为： (A) 3.326 (mol ·dm -3)-1·s -1 k C = k p (RT ) (B) 3.0×10-4 (mol ·dm -3)-1·s -1 (C) 3326 (mol ·dm -3)-1·s -1 (D) 3.0×10-7 (mol ·dm -3)-1·s -1 5224 如果反应 2A + B ＝ 2D 的速率可表示为：

溶剂效应图解

溶剂效应图解 图解很好！ 其实是样品，样品溶剂，流动相和固定相综合作用的关系．当样品在样品溶剂中的相对溶解度大于在流动相时（可以理解为样品溶剂的洗脱能力大于流动相），样品就更喜欢在样品溶剂中，并很想随之流动．但同时与固定相的强作用只能使之形成追赶样品溶剂的效果．最终导致前延峰或裂峰的出现．（如图２：高溶解性溶剂）．但当样品与固定相作用很弱时，大部分样品可能会赶上样品溶剂，但又由于与固定相的弱作用，导致其不可能与样品溶剂同时流出，最终导致拖尾峰的出现． 这也就是为什么在一般反相色谱中要用低有机相（比流动相低）溶解样品的原因！其效果就如图１：低溶解性溶剂 样品溶剂效应 很多因素可以导致峰形变差。样品溶液的组成与进样体积很可能就是导致此种现象的原因。 问题 色谱图上较早洗脱的峰扭曲变形或者开叉，与此同时较晚洗脱的峰则较为尖锐与对称，这些现象显示一个比较特殊的起因――样品溶液的溶剂很可能强于流动相。此种强溶剂效应的例子在图10－1A中可见。此处的样品溶液的溶剂是100％乙腈（100％的强溶剂），而流

动相的组成则较弱，18％的乙腈与72％的水。第一个峰是开叉的，并且与第二个峰相比，明显地变宽了。当样品溶液的溶剂变成流动相时，所有的峰形都改善了，且变得尖锐。见图10－1B。 解释 当样品进样时,有可能出现峰展宽,最佳的样品溶液组成和体积将会保持在10%甚至更低,在这个例子里,当样品溶剂与流动相溶剂强度不同时,换句话来说,也就是样品未用流动相溶解,因此,有些样品分子溶解在强溶剂(100%ACE),并随强溶剂流过柱子,而有些则溶解在流动相中,从而导致峰分叉. 当样品与流动相强度相差较小,进样影响也会小,第一个峰可能会宽于第二个峰,而当这种展宽导致必要的分离度降低时,这样情况应引起注意,在图10-2A中, 使用一根短柱,和5UL进样,这与最佳进样体积4UL相近,用了极性更强的溶剂导致分离度明显的降低,从2.1降到1.5(如图10-2B),分离度为2 或更大是评估一个完善方法的一个必要参数,也是每天方法的验证参数,1.5只是一个基本的分离度,任何一个方法或一根柱子都必需满足这个条件,当进样为一倍时,也就是10UL时,分离度更一步降低,此方法就不行了 尽量用流动相去溶解样品，如果样品在流动相中溶解性差不得不用强溶剂溶解，那就尽量减少进样量。

化学反应动力学基础-学生整理版

5202 反应 2O 3→ 3O 2的速率方程为 - d[O 3]/d t = k [O 3]2[O 2]-1 ， 或者 d[O 2]/d t = k '[O 3]2[O 2]-1，则速率常数 k 和 k ' 的关系是： ( ) (A) 2k = 3k ' (B) k = k ' (C) 3k = 2k ' (D) -k /2 = k '/3 5203 气相反应 A + 2B ─→ 2C ，A 和 B 的初始压力分别为 p A 和 p B ，反应开始时 并无 C ，若 p 为体系的总压力，当时间为 t 时，A 的分压为： ( ) (A) p A - p B (B) p - 2p A (C) p - p B (D) 2(p - p A ) - p B 5204 对于反应 2NO 2= 2NO + O 2，当选用不同的反应物和产物来表示反应速率时，其相互关系为：( ) (A) -2d[NO 2]/d t = 2d[NO]/d t = d[O 2]/d t (B) - d[NO 2]/2d t = d[NO]/2d t = d[O 2]/d t = d ξ /d t (C) - d[NO 2]/d t = d[NO]/d t = d[O 2]/d t (D) - d[NO 2]/2d t = d[NO]/2d t = d[O 2]/d t = 1/V d ξ /d t 5207 气相基元反应 2A k 1 B 在一恒容的容器中进行，p 0为 A 的初始压力, p t 为时间 t 时反应 体系总压，此反应速率方程 d p t / d t = 。 - k (2p t - p 0)2 5208 有一反应 mA → nB 是一简单反应，其动力学方程为 -d c A / d t = kc A m ， c A 的单位为 mol ·dm -3， 时间单位为 s ，则： (1) k 的单位为 ___________ mol 1- m ·dm 3( m -1)·s -1 (2) 以d c B /d t 表达的反应速率方程和题中给的速率方程关系为 B A A A 1d 1d 'd d m m c c k c k c n t m t m =-== 5209 反应 2N 2O 5─→ 4NO 2+ O 2 在328 K 时，O 2(g)的生成速率为0.75×10-4 mol ·dm -3·s -1。 如 其间任一中间物浓度极低, 难以测出, 则该反应的总包反应速率为 _______________mol ·dm -3·s -1, N 2O 5 之消耗速率为__________ mol ·dm -3·s -1，NO 2之生成速率为_______________mol ·dm -3·s -1 。0.75×10-4, 1.50×10-4, 3.00×10-4 5210 O 3分解反应为 2O 3─→3O 2 ，在一定温度下, 2.0 dm 3容器中反应。实验测出O 3每秒消耗1.50× 10-2 mol, 则反应速率为_______________mol ·dm -3·s -1氧的生成速率为_______________mol ·dm -3·s -1, d ξ /d t 为_______________ 0.75×10-2, 2.25×10-2, 1.50×10-2.。 5211 2A ＋B ＝2C 已知反应某一瞬间, r A ＝12.72 mol ·dm -3·h -1, 则 r B ＝ , r C ＝_____________r B ＝6.36 mol ·dm -3·h -1, r C ＝12.72mol ·dm -3·h -1 5212分别用反应物和生成物表示反应A ＋3B ＝2C 的反应速率, 并写出它们间关系为： 。 r A ＝13r B ＝12 r C 5222 有关基元反应的描述在下列诸说法中哪一个是不正确的： ( ) (A) 基元反应的级数一定是整数 (B) 基元反应是“态－态”反应的统计平均结果 (C) 基元反应进行时无中间产物，一步完成 (D) 基元反应不一定符合质量作用定律 5223 400 K 时，某气相反应的速率常数k p = 10-3(kPa)-1·s -1，如速率常数用 k C 表示，则 k C 应为： (A) 3.326 (mol ·dm -3)-1·s -1 k C = k p (RT ) (B) 3.0×10-4 (mol ·dm -3)-1·s -1 (C) 3326 (mol ·dm -3)-1·s -1 (D) 3.0×10-7 (mol ·dm -3)-1·s -1 5224 如果反应 2A + B ＝ 2D 的速率可表示为：

化学反应动力学第二章习题答案

化学反应动力学 第二章习题 1、The first-order gas reaction SO 2Cl 2 → SO 2 + Cl 2 has k = 2.20 ? 10-5 s -1 at 593K, (1) What percent of a sample of SO 2Cl 2 would be decomposed by heating at 593K for 1 hour? (2) How long will it take for half the SO 2Cl 2 to decompose? 解：一级反应动力学方程为： t k e Cl SO Cl SO ?-?=ο][][2222 ? t k e Cl SO Cl SO ?-=ο ][] [2222 (1) 反应达1小时时：60 601020.222225][][???--=e Cl SO Cl SO ο =0.924=92.4% 已分解的百分数为：100%-92.4%=7.6% (2) 当 21][][2222=οCl SO Cl SO 时，7.315062 1 ln 1=-=k t s 5 21102.2693 .0-?= t = 31500 s = 8.75 hour 2、T-butyl bromide is converted into t-butyl alcohol in a solvent containing 90 percent acetone and 10 percent water. The reaction is given by (CH 3)3CBr + H 2O → (CH 3)3COH + HBr The following table gives the data for the concentration of t-utyl bromide versus time: T(min) 0 9 18 24 40 54 72 105 (CH 3)CBr (mol/L) 0.1056 0.0961 0.0856 0.0767 0.0645 0.0536 0.0432 0.0270 (1) What is the order of the reaction? (2) What is the rate constant of the reaction? (3) What is the half-life of the reaction? 解： (1) 设反应级数为 n ，则 n A k dt A d ][] [=- ? kt A A n n =---1 1][1][1ο 若 n=1，则 ] [][ln 1A A t k ο = t = 9 01047.00961.01056.0ln 91==k ， t = 18 01167.00856.01056 .0ln 181==k t = 24 01332.00767.01056.0ln 241== k ， t = 40 01232.00645 .01056.0ln 401==k t = 54 01256.0=k ， t = 72 01241.0=k ， t = 105 01299.0=k

化学反应动力学

化学反应动力学 既是异想天开，又实事求是，这是科学工作者特有的风格，让我们在 无穷的宇宙长河中探索无穷的真理吧。 郭沫若 经典化学热力学从静态的角度（相对静止）去研究化学反应，解决了化学反应进行中能量转换、过程方向、限度、以及各种平衡性质的计算问题。由于经典热力学只研究过程的起始状态与终结状态，不研究过程的各瞬间状态，故对于一个化学反应，其实际产量是多少？需要多少时间？反应中经历了怎样的过程等问题，经典热力学无法解决，这些问题均有待于化学反应动力学来解决。 “静止是相对的，而运动则是绝对的”，化学动力学是从动态的角度（绝对运动） 去研究化学反应即化学运动全过程的学科，它的任务较热力学更为复杂和艰巨。化学动力学的主要任务是研究反应速率和探求反应机理，具体可包括三方面内容：1.研究化学反应过程的各种因素（如分子结构、温度、压力、浓度、介质、催化剂等）对化学反应速率的影响；2.揭示化学反应宏观与微观的机理（反应物按何种途径、经何步骤才转化为最终产物）；3.定量地研究总包反应与各种基元反应。 如果一个化学反应在热力学上判断是可能发生的，要使这种可能性变为现实，则该 反应必须要以一定的速率进行，可以说“速度就是效率，速度就是效益”。化学反应的体系内的许多性质及外部条件都会影响平衡和反应速率，平衡问题和速率问题是相互关连的，由于目前仍未有处理它们相关的定量方法，故还需要分别去研究平衡问题和化学反应速率问题。化学动力学作为一门独立的学科，近百年来发展相对较为迅速，但目前动力学理论与热力学相比，尚有较大差距。本章着重介绍了化学动力学的唯象规律、有关反应机理及反应速率理论的基本内容。 1、反应速率 反应物分子经碰撞后才可能发生反应，在一定温度下，化学反应的速率正比于反应分子的碰撞次数，而在单位体积中，单位时间内的碰撞次数又与反应物的浓度成正比，可见反应速率与反应物浓度直接相关，反应速率就是参加反应的某一物质的浓度随时间的变化率。 对于等容体系中进行的反应：aA+bB →dD+eE ，可以分别用体系中各物质的浓度变化 写出速率表示式，如反应物消耗速率 （负号表示反应期间反应物浓度是减少，以保证速率为正值），产物生成速率： dt dC r dt dC r B B A A -=-=，

最新化学反应动力学习题

化学反应动力学习题

化学动力学基础(习题课) 1. 某金属的同位素进行β放射，经14d（1d=1天后，同位素的活性降低6.85%。求此同位素的蜕变常数和半衰期；要分解 90.0%，需经多长时间？ 解：设反应开始时物质的质量为100%，14d后剩余未分解者为100%-6.85%，则 代入半衰期公式得 一、是非题 下列各题中的叙述是否正确？正确的选“√”，错误的选“×”。 √× 1.反应速率系数k A与反应物A的浓度有关。 √× 2.反应级数不可能为负值。 √× 3.对二级反应来说，反应物转化同一百分数时，若反应物的初始浓度愈低，则所需时间愈短。 √× 4.对同一反应，活化能一定，则反应的起始温度愈低，反应的速率系数对温度的变化愈 敏感。

√× 5. Arrhenius活化能的定义是。 √× 6.若反应A?Y，对A为零级，则A的半衰期。 二、选择题 选择正确答案的编号： A 1. 某反应，A → Y，其速率系数k A=6.93min-1，则该反应物A的浓度从1.0mol×dm-3变到0.5 mol×dm-3所需时间是： (A)0.2min；(B)0.1min；(C)1min；(D)以上答案均不正确。 A 2. 某反应，A → Y，如果反应物A的浓度减少一半，它的半衰期也缩短一半，则该反应的级数 为： (A)零级；(B)一级；(C)二级；(D)以上答案均不正确。 三、填空题 在以下各小题的“”处填上答案。 1.某化学反应经证明是一级反应，它的速率系数在298K时是k=( 2.303/3600)s-1，c0=1mol×dm-3。 (A)该反应初始速率u0为 (B)该反应的半衰期t1/2= (C)设反应进行了1h，在这一时刻反应速率u1为。 2.只有一种反应物的二级反应的半衰期与反应的初始浓度的关系为 3.反应A → B+D中，反应物A初始浓度c A,0=1mol×dm-3，初速度u A,0=0.01mol×dm-3×s-1，假定该反 应为二级，则其速度常数k A为，半衰期t1/2为。

反应动力学方法

热分析动力学 一、 基本方程 对于常见的固相反应来说，其反应方程可以表示为 )(C )(B )(A g s s +→ （1） 其反应速度可以用两种不同形式的方程表示： 微分形式 )(d d ααf k t = （2） 和 积分形式 t k G =)(α （3） 式中：α――t 时物质A 已反应的分数； t ――时间； k ――反应速率常数； f (α)—反应机理函数的微分形式； G(α)――反应机理函数的积分形式。 由于f （α）和G （α）分别为机理函数的微分形式和积分形式，它们之间的关系为： α αααd /)]([d 1) ('1)(G G f = = （4） k 与反应温度T （绝对温度）之间的关系可用著名的Arrhenius 方程表示： )/exp(RT E A k -= （5）

式中：A ――表观指前因子； E ――表观活化能； R ――通用气体常数。 方程（2）～（5）是在等温条件下出来的，将这些方程应用于非等温条件时，有如下关系式： t T T β0 += （6） 即： β/=t d dT 式中：T 0――DSC 曲线偏离基线的始点温度（K ）； β――加热速率（K ·min -1）。 于是可以分别得到： 非均相体系在等温与非等温条件下的两个常用动力学方程式： )E/RT)f(A t d d αexp(/-=α (等温) （7） )/exp()(β d d RT E f A T -= αα (非等温) （8） 动力学研究的目的就在于求解出能描述某反应的上述方程中的“动力学三因子” E 、A 和f(α)

对于反应过程的DSC 曲线如图所示。在DSC 分析中，α值等于H t /H 0，这里H t 为物质A ′在某时刻的反应热，相当于DSC 曲线下的部分面积，H 0为反应完成后物质A ′的总放热量，相当于DSC 曲线下的总面积。 二、 微分法 2．1 Achar 、Brindley 和Sharp 法： 对方程)/exp()(β d d RT E f A T -= αα进行变换得方程： )/exp(d d )(βRT E A T f -=α α （9） 对该两边直接取对数有： RT E A T f - =ln d d )(βln α α （10） 由式（11）可以看出，方程两边成线性关系。 通过试探不同的反应机理函数、不同温度T 时的分解百分数，进行线性回归分析，就可以试解出相应的反应活化能E 、指前因子A 和机理函数f(α). 2．2 Kissinger 法

化学反应动力学考题及答案

研究生课程考试成绩单 （试卷封面） 任课教师签名： 日期： 注：1. 以论文或大作业为考核方式的课程必须填此表，综合考试可不填。“简要评语”栏缺填无效。 2. 任课教师填写后与试卷一起送院系研究生秘书处。 3. 学位课总评成绩以百分制计分。

第一部分 1.简答题 （1）简述化学反应动力学与化学反应热力学、化学反应工程的关系。 答：化学反应动力学与化学反应热力学是综合研究化学反应规律的两个不可缺少的重要组成部分。由于二者各自的研究任务不同，研究的侧重而不同，因而化学反应动力学与化学反应热力学既有显著的区别又互有联系。 化学反应热力学特别是平衡态热力学是从静态的角度出发研究过程的始态和终态，利用状态函数探讨化学反应从始态到终态的可能性，即变化过程的方向和限度，而不涉及变化过程所经历的途径和中间步骤。所以，化学反应热力学不考虑时间因素，不能回答反应的速率历程。因此，即使一个反应在热力学上是有利的，但如果在动力学上是不利的，则此反应事实上是不能实现的。因此，要开发一个新的化学过程，不仅要从热力学确认它的可能性，还要从动力学方面研究其反应速率和反应机理，二者缺一不可。从研究程序来说，化学反应热力学研究是第一位的，热力学确认是不可能的反应，也就没有必要再进行动力学的研究。显然只有对热力学判定是可能的过程，才有进行动力学研究的必要条件。 （2）简述速控步、似稳态浓度法、似平衡浓度法的适用条件及其应用。 答：速控步：连续反应的总反应的速率决定于反应速率常数最小的反应步骤——最难进行的反应，称此为决定速率的步骤。此结论也适应于一系列连续进行的反应；而且要满足一个条件即反应必须进行了足够长的时间之后。 似稳态浓度法：是对于不稳定中间产物的浓度的一种近似处理方法，视之近似看作不随时间变化，不仅常用于连续反应，对于其他类似的反应只要中间物不稳定，也可适用。 似平衡浓度法：在一个包括有可逆反应的连续反应中，如果存在速控步，则可以认为其他各反应步骤的正向、逆向间的平衡关系可以继续保持而不受速控步影响，且总反应速率及表观速率常数仅取决于速控步及它以前的反应步骤，与速控步以后的各步反应无关。 对于综合反应进行简化处理的方法有：①对于平行反应，总反应速率由快步反应确定；②对于连续反应，总反应速率由慢步反应确定，一般把中间物质视为不稳定化合物，采用似稳态浓度法处理；③对于可