范文一:反应速率常数_反应级数与半衰期
Vol〃 20 No〃 1 Journal of Anqing Teachers College( Natural Science Edition) 20 1 第 卷第 期
,3 ,12 10: 43 : http: / / www〃 cnkinet〃 / kcms/ detail /34〃 1150〃 N20140312〃 〃 1043〃 028html〃 : 2014 网络出版时间网络出版地址
、反应速率常数反应级数与半衰期
1 1 2 1 ,,,,吴振玉杨玲玲利宋继梅朱维1( 1〃 ,230601; 2〃 ,412007)安徽大学 化学化工学院安徽 合肥 湖南工业大学 冶金工程学院湖南 株洲 肖 菊
: ,,摘 要通过一道关于半衰期计算习题的不同解法讨论半衰期与反应速率常数间的关系及计算问题以期使学生
,、、。正确理解不同解法的实质并探究问题产生的根源帮助学生加深对复杂反应反应历程指前因子等相关知识点的理解
: ; ; 关键词半衰期速率常数化学计量系数
: O64: A: 1007 ,4260 ( 2014) 01 ,0104 ,03 中图分类号 文献标识码 文章编号 DOI:10.13757/j.cnki.cn34-1150/n.2014.01.028
dp N O2 21 问题的提出 3 4 , 由实验号 和 知 = k 2 pk″ p? p NO Hp NO 2 pdt
《》( ) 南京大学第五版物理化学下册第十一 k″kp,t( 4)= 415 ( s) 。 ? 故可得 p p H 1 /2 2 ,1,29:章的习题 原题为 1 2 ( 2) 由实验号 和 可得 2NO( g),1 反应 + H( g) NO( g) + HO( g) ?2 2 2 k' = ln2 /t = 0( 036 s p1 /2 2,6 ,2 ,1 d p N2 O = k' / p =5 63 ×10 kPa?s。 (k故 p p NO ,= k 2 p根据下表 的速率方程为 p NO H p2dt 由实验号 和 可得 3 4 k″=1 /t p=9 ( 06 × p 1 /2 NO ,4 ,1 ,1 ,5t/s 10 kPa ? s , T / K 实验号 / kPa 0 k0 / kPa 1/ 2 故 = k″ /p = 1( 13 × 10 NO Hp p H 2 p2 p ,2 ,1 kPa?s。 1 80〃 01〃 3319〃 21 093
2 80〃 02〃 66? 1 093 k 21 E ( 3) 1 5 ln由实验号 和 可得 a = , 3 1〃 3380〃 0830 1 093 (, T k 114 2〃 6680〃 0? 1 093 1 k t 2 1 ) ,又 ,1 ,E= 故可得 = 329(9 kJ?mol 5 80〃 0 1〃 33 10 1 113 aT t 2 k1 2 ;( 1) 求所缺半衰期数据 ( 4) 略 1 093 K k; 求 时的速率常数 p ( 2) 0 0( 5) pc 由于 = = b =的 E;2p,a求反应的活化能 可看作是 NO 2 a H ( 3) 提出一个只涉及双分子步骤的反应机 3 1 5 ( 4) = 1( 51 ×10 ( s) 。 ,t三级反应故 = 1 /202 2 k ( p ) p H2 ,;理由此机理可得上述规律 :学生的作业本解法如下 001 093 K ( 5) p如果 时 = 2(66 kPa,p = NO H 2dx 2 dx = k( 2a , 2x) ( a = 4kt 21( 33 kPa,。求该反应的半衰期 dt , x) , x) ( a,2, 3,:教学参考书的解法如下 3 3 4 t= = = 3( 775 ×10 = 1 /2 2 0 2 dp 8ka 8k( p) N 2O p H 2 1) ? 1 2 由实 验 号 和 知 = k 2 pp NO H 2pdt 1 5 ×1 ( 51 ×10 ( s) 2 4 k'p,k'kp,t( 2)= 19(2 ( s) 。 ? 故可得 p H p p NO 1 /2 2
,08 ,27 2013 * : 收稿日期211 ( JYXM201303,SJKC2014003) ( ( 2011) 315 ,25 4) 。 : 安徽大学 教研项目和湖南省教育厅教改项目湘教通号 资助基金项目:,,,,,。作者简介 吴振玉男河南潢川人工学博士安徽大学化学化工学院副教授主要研究方向为材料物理化学
,,: 、吴振玉杨玲玲等反应速率常数反应级数与半衰期 ?? 1051 第 期
1 1 1 有 t= = = 1 /2 2 问题的延伸 223 2k ( a') 2k ( 3a) ×2 k 2 3 3 3 3a
( 3) 若 3A P( producter) 该同学疑惑此解法的结果为何与习题解答和 ?
t = 0 0 3a ,?学习指导书的计算结果不一致问题出在哪里并
:提出如下相关问题 t = t 3a , 3x x
1 1 1) 、、n对如下一级反应二级反应三级反应及 有 t= = 1 /2 2 3 2 18ka 3 × 2ka 3 a= ? 。级反应且初始浓度 = b = c 的情况无异议 ( 4) 若 3A P( producter) ? 看作 A P( producte) r?
A+ A+ AP( producte) r? 1 2 3 A + B P( producte) r? t = 0 0 a a a A + B + C P( producte) r? ? t = t a , x a, x a, x x
3 有 t1 /2 = A + B + ? + N P( producter) ? 2k 2 3 a2) 对二级反应 ,1, 29( 5)类比习题 的第 ,2 ,3, 。问解法( 1) A若 + B P( producte) r? ( 5) 2A若 + B P( producte) r? 0 t = 0 a a 29 结果如习题 习题解答和指导书与学生的
t = t a x a x x ,,。不同解法 1 …… 有 t= 1 /2 k a 2 4) n ( 1,3 对 级反应省略 及其它情况的推 ( 2) 若 2A P( producter) ? )导 0t = 0 ( a' = 2a) a' nA P( producte) r( 2) ? x t = t a' 2x ,t = 0 a' 0 ( a' = na) 1 1 1 有 t= t a', nx x= = = 1 /2 t 2 4k a 2k a' 2k a 2 2 2 1 n,1 有 t,2 n,1,1 , = 1 /2 = ( 3) 若 2A P( producter) ? ( n , 1) nk ( a') n 0 t = 0 2a 1 n, 1 ,1 , = n,1 t = t 2a , 2x x ,2( n , 1) nk( na) n 1 1 1 1 n,1 有 t,2 = = 1 /2 2 , 1, 4k a n n,1 2k a 2 2 n ( n , 1) ka n ( 4) 若 2A P( producter) ? 看作 ( 4) 若 nA P( producter) 看作 ?
A+ AP( producte) r? 1 2 A+ A+ ? + AP( producter) ? 1 2 n 0 t = 0 a a t = 0 a a ? a 0
x a , x a , x t = t t = ta , x a, x ? a , x x
1 1 ,2 n,1 有 t1 /2 有 t= , 1, = 1 /2 n,1 k a 2 ( n , 1) ka n ,1, 29( 5)类比习题 的第 ,2 ,3, 。问解法3 问题的讨论 3) 对三级反应 ,1 ,8,( 1) ,( 参照文献对以上问题讨论如下假设以 A若 + B + C P( producte) r?
) :上相同级数间反应的速率常数相同 t = 0 a a a 0
1) ,从以上半衰期的表达式不难看出对二级 t = t a , x a, x a , x x
( 2) ( 3) 、( 1) ( 4) 反应和三级反应的和的结果和 3 有 t= 1 /2 2 ,n 。的结果是一致的级反应的结果也是如此 2ka 3
( 2) ,( 3) ( 1)( 2) 若 3A P( producter) 2) 对二级反应和三级反应的与 ?
t = 0 a' 0 ,( 2) ,( 3) ( 4) ,= 3a) 的关系问题也即与的关系问题分 ( a'
:析讨论如下 t = t a,' 3x x
?? 106( )安庆师范学院学报自然科学版 2014 年
( a) ( 3) ( 1) 当二级反应的与中浓度关系如 n 1 ,当反应级数 ? 时
,( 3) ( 1) 上所示三级反应的与中浓度关系也如 1 ,2 n,1 , 1,。 t = 1 /2 n,1 n ,t( n – 1) ka1 / n 上所示时可以看出二者的 之比是有 的 α 1 /2
( 5) ,,对半衰期计算来说只能是反应物这里 ,n nA A n。关系其中 为相应反应物 中 的级数 , 6, ,5 文献所提到的反应物的消耗速率常数 ,A,B ( 1) ,2A 如二级对 各为一级情况 对 中 k( k) ,,4,或 等其实已经包含在文献半衰期公 A B k ,,5,A ( 2,3) ,A + A A 式的 α中了特别是文献提到要用反应物的 的 为二级情况 对 中的 也各为一
。 消耗速率常数而不是用反应速率常数虽然提出( 4) 。级情况
反应物的消耗速率常数和产物的生 ,A,B,C ( 1) ,3A如三级对 各为一级情况 对
,成速率常数等概念有助于对相应问题的理解但 A ( 2,3) ,A + A + A A 中的 为三级情况 对 中的 也
是也容易让初学者对反应速率常数的概念产生混 ( 4) 。各为一级情况
n ( b) , 2,3 t1,4 t1 / n情况 的 是情况 的 的 1 /2 1 /2 ,E /, T a 1 1 ,k Ae k 淆对公式 = 中的 的理解造成一定的 ,= = 的关系二者之比 与t t即二级是 2 1 /2 1 /22ka ka 。困难
1 1 3 ,,其实引入消耗速率常数和只用速率常数对 ,t是 三级是 t= = 与 = 1 /2 331 /2 2 3 18ka × 2ka ,推导半衰期公式的结果没有影响二者的结果也 233 1 ,。如以 3A P( producte) r是一致的为例按文献 ,。? 的关系二者之比是 23 2ka 3,5 , 6, ,1,29 ( 5) ,对于习题 的第问不难看出学 ( c) 3 3 1 ,2 ,3, k= 3k,t= = = 生解法的结果与习题解答和指导书解法的结 A 1 /2 2 2 2 2ka 2 × 3ka 2ka A 1 ( 3) 。与如上三级反应的情况的推导结果一致另 ,,2A + B A 果差别是 原因是三级反应 中对 是二 2 2外国内外经典教科书也没有专门定义反应物的消 ,A + A + B A ,B 。级中对 是一级二者对 均为一级 ,1,4,7 ,8,。耗速率常数和产物的生成速率常数因此 4 问题的思考 我们认为没有必要再命名反应物的消耗速率常数
k,相应的也就没有必要再命名产物的生成速率常 ( 1) ,,从以上讨论可以看出计算半衰期时对 ,。数每个反应就只有一个速率常数当然对于指前 ( A) 、n ,同一物质如 为二级三级或 级且其化学计 ,5, ,因子也没有必要如文献所提命名反应物消耗 2,3 n ,量系数也正好是 或 的反应不能简单的看
、n 作是两个三个或 个物质相加且各为一级的反 AA。指前因子 和产物生成指前因子 否则速率常 A Z n ,1 / n。应否则二者半衰期计算结果的关系是 从 ,,,数有多种半衰期有多种指前因子有多种势必 ,。这个方面考虑学生的计算结果应该是正确的 。,给初学者造成一定的混乱和学习困难另外国内
外经典教科书一般都不给出具有最简单级数和化 ( 1) ,( 2) 当然对于二级反应和三级反应的如 学计量系数以外的反应的半衰期 ,1,4,7 ,a b c,,果 ? ? 即非等当量配比反应物除了当量 8, ,通过以上分析和讨论可以看出关键是要理 。,,比最小的反应物外其它组元可能没有半衰期也 、解和掌握反应速率常数反应级数与化学计量系 ,4,。不可能完全耗 尽即使每个组元有相 应半衰 。数之间的关系在相关应用中一定要注意化学计 ,,期但是整个反应没有统一的半衰期要分情况计 ,量系数的问题否则就会出现如文献所提的复杂 。算和讨论 “”。反应及相关机理推导中出现的一些简单错误 ( 3) ? A B C对 于 反 应 α+ β+ γ + ?
mP( producte) r+ nP( producte) r+… ,不同的反 1 2 ,应级数不同的反应物的半衰期则可根据已有的
:参考文献 。理论分情况分别讨论 ,1,,,,〃 ( ) ( 5 ) 傅献彩沈文霞姚天扬等物理化学下第 版( 4) 另外对于化学计量系数与反应级数不一 ,M,〃 ,22 4〃: ,2006: 216 北京高等教育出版社 致的情况,如反应 αA P( producter) ,其半衰期 ? ,2, ,,,〃 ,M,〃 : 孙德坤沈文霞姚天扬等物理化学学习指导北京,4,( ) :也叫分数寿期计算公式如下 ,2007: 544 ,54 6〃高等教育出版社
,3, ,〃 ,M,〃 : 金继红何明中物理化学辅导与习题详解武汉华中 ln2 ; = = n 1 ,t当反应级数 时 1 /2,22 8〃( 114 ),2008: 227 科技大学出版社 下转第 页 kα
?? 114( )安庆师范学院学报自然科学版 2014 年
,,:次分析法的程序中经过运行层次分析法程序建 参考文献
,1,〃 ( 4 ) ,M,〃 : ,汪应洛系统工程第 版北京机械工业出版社 ,,议该生选择苏州景点苏州离安徽较近不仅景色
2012: 110 , 142 〃,,宜人而且费用也较低是学生游客的最佳选择由 ,2, 〃 ,M,〃 : ,霍佳震物流与供应链管理北京高等教育出版社 ,。此可见层次分析法可以很好地应用于实际 2006: 280 , 282 〃
,3, 〃 ,M,〃 : ,2003: 21岳超源决策理论与方法北京科学出版社 3 结束语 , 86 〃
,4, ,〃 《》魏萍邓先瑞系统工程导论课程体系探讨与教学实践研 层次分析法是系统工程中非常重要的评价方 ,J,〃 ,2010,29( 2) :222 ,22 4〃究煤炭技术 。,法在重视理论教学的基础上还需加强实践教 ,5, 〃 ,J,〃 ,2007 刘永红系统工程课程建设与创新装备制造技术,,学只有这样才能确保学生真正地掌握层次分析 ( 6) : 152 , 153 〃。,法让学生编程实现层次分析法可以提高学生 ,6, 〃 C ,M,〃 : ,姚合 生语 言 程 序 设 计 北 京清华大学出版社 ,,的动手能力增加学生的就业竞争力同时也为系 2010: 56 , 142 〃
。统工程课程中其它类似算法的教学提供了借鉴
Discussion about Analytic Hierarchy Process Method
in the Subject of System Engineering
CHEN Wen
( School of Computer and Information,Anqing Teachers College,Anqing 246133,China )
Abstract: System Engineering is the core course of the information management and information system major,and Analytic Hierarchy Process Method( AHP) has gradually become an important method in system evaluation due to its strong practicability〃 The theoretical teaching as well as the practical teaching of the AHP Method will be discussed in this paper〃
Key words: Analytic Hierarchy Process Method,system engineering,teaching discussion
檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺檺
,6 7〃,J,〃 ,2008,23( 3) 64 题大学化学( 106 )上接第 页 ,7, Peter Atkins,JulioDe Paula〃 Physical Chemical ( 8th edition) ,4, 〃 ,M,〃 : ,2005: 9许越化学反应动力学北京化学工业出版社
( online resource center) ,M,〃 London: Oxford University Press, , 11 〃
2006: 798 , 804 〃,5, 〃 、靳福全关于反应速率反 应速率常数及指前因子的讨论
,8, ,obert G〃 〃Mor timer〃 Physical Chemistry Third Edition,M,〃 ,J,〃 ,7 6〃,2013,28( 2) : 75 大学化学
Amsterdam: Elsevier Academic Press,2008: 489 ,49 4〃 ,6, ,,,〃 索福喜陈魁李俊等一个与化学反应速率常数有关的问
The ,eaction ,ate Constant,the ,eaction Order and the Half-life
1 1 2 1 1 WU Zhen-yu,YANG Ling-ling,XIAO Li,SONG Ji-mei,ZHU Wei-ju
( 1〃 S chool of Chemistry and Chemical Engineering,Anhui University,Hefei 230601,China;
2〃 School of Metallurgical Engineering,Hunan University of Technology,Zhuzhou 412007,China)
Abstract: The relation of the half-life and reaction rate constant as well as it' s computation are discussed that originate from the different solutions of an exercise in the student' s homework〃 Why and how the different solutions produces were answered, which may help the student understand some dynamic knowledge such as the complex reaction,reaction mechanism and pre-expo- nential factor 〃
Key words: half-life,rate constant,stoichiometric coefficients
范文二:反应速率常数与活化能
大学化学结课论文
反应速率常数与活化能
院 (系)
专 业
学 生
学 号
班 号
指导教师
日 期
哈尔滨工业大学
2014年12月
反应速率常数与活化能
摘要:反应速率常数与活化能是大学化学的一个重要部分,反应速率常数与活化能的测定的实验通过对
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