当前位置:课程学习>>第六章 化学动力学基础>>知识讲解>>你问我答


同学们,本栏目是对你们学过的知识和生活中常见问题的归纳。其中,有一些共性问题,也许你会需要哦!

让我来帮你解决常见问题!

问题一:化学动力学和化学热力学所解决的问题有何不同?

回答:

经典化学热力学从静态的角度去研究化学反应,解决了化学反应过程能量转换、在一定条件下化学反应进行的方向与限度以及各种平衡量的计算问题。化学动力学是从动态的角度去研究化学反应的全过程,解决化学反应速率与影响反应速率的因素、探求反应机理,总的来说,热力学解决反应的可能性,动力学解决反应的现实性。

问题二:“吉布斯自由能变化为很大负值的化学反应,它的反应速率一定很大。”这种说法是否正确?请举例说明。

回答:

这种说法是错误的。例如:

;  

;  

虽然H2与O2反应的吉布斯自由能变化是很大负值,但在常温常压下没有催化剂存在等外界因素时,混合在一起几十年也没有水生成出来;而NO与O2反应的吉布斯自由能变化虽然是较小负值,在常温常压下却很快反应,两者混合很快看到红棕色气体产生,反应速率很大。

问题三:在研究内容方面,宏观动力学与微观动力学有何不同?

回答:

宏观动力学是从动态的角度去研究化学运动全过程的学科,其主要任务是研究反应速率和探求反应机理,具体包括三方面内容:(1)定量地研究总包反应与各种基元反应的速率;(2)研究各种因素(如温度、压力、浓度、介质、催化剂、外加场等)对化学反应速率的影响;(3)揭示化学反应宏观与微观的反应机理(反应物按何种途径或步骤转化为最终产物)。

微观动力学又称为分子动态学,从微观的角度来研究基元反应的微观历程,从分子水平上研究一次性分子碰撞行为中的动力学性质,即研究分子的态一态反应行为。

问题四:反应分子数、反应级数、反应物计量数之间有什么区别与联系?

回答:

反应分子数是针对基元反应而言的,指基元反应中参加一次直接作用的微粒数;反应级数是指反应速率方程中反应组分浓度项的指数之和;反应物计量数是反应方程式中反应组分前面的系数,它们是不同的概念,对于基元反应,正常条件下,反应分子数、反应级数、反应物计量数之间在数值上可能相等,例如基元反应,是3分子反应,3级反应,反应物计量数之和1+2=3;对于复杂反应,无反应分子数可言,若反应速率方程,不具有简单的指数关系式,如就无反应级数。

问题五:判断以下反应哪一个可能是基元反应,为什么?

(1);      (2)

(3);       (4)

回答:

(1)不可能是基元反应,因为没有4分子的基元反应。

(2)不可能是基元反应。因为依据基元反应微观可逆性原理,若正向反应是基元反应,其逆方向反应也必是基元反应,该反应逆方向是5分子反应,不可能是基元反应。

(3)不是基元反应,实验证明它是一个链反应,不是H2与Cl2直接一次碰撞就能完成的。

(4)是基元反应,是H+与OH-直接碰撞一次就能完成。

问题六:“简单级数的反应就是简单反应。”这种说法你认为正确吗?为什么?

回答:

错误的。简单反应就是一步反应,就是基元反应。而简单级数的反应是指反应级数是0、1、2、3的反应,它也可能是复杂反应,例如乙醛的热分解反应是一级反应,但它是一个复杂反应,不是简单反应。

问题七:“一个化学反应进行完全所需的时间是半衰期的两倍。”此判断正确吗?

回答:

错误的。一个化学反应进行完全所需的时间比半衰期的两倍要长的多,不是半衰期的两倍。例如一级反应,反应时间为半衰期两倍时,反应物才消耗四分之三。本题的说法只适用于零级反应。

问题八:有人说:零级反应就是不要反应物的反应;零级反应一定不是基元反应,你认为该说法正确吗?为什么?

回答:

认为“零级反应就是不用反应物的反应”是错误的,不要反应物还能起反应吗?!

零级反应只是反应的速率与反应物浓度无关(与反应物浓度零次方成正比),一般零级反应出现在表面催化反应或酶催化反应中,反应速率是由被吸附在表面上的反应物分子决定,与系统中没有被吸附的反应物浓度无关,例如NH3(g)在金属钨表面上的分解反应,对气相中的NH3(g)呈零级,因此零级不是不要反应物的反应。

零级反应一定不是基元反应的说法正确,因为基元反应不可能有零分子反应。零级反应一般要经过吸附、反应、脱附等步骤才能完成,因此是一个复杂反应,不是基元反应。

问题九:“对于平行反应,各种产物的浓度之比等于各反应速率常数之比。”该说法正确吗?

回答:

不完全正确。只有级数相同的平行反应,各种产物的浓度之比才等于各反应速率常数之比,若几个平行反应的级数不相同,则各种产物的浓度之比不等于各反应速率常数之比。

问题十:对峙反应、平行反应和连串反应各自有哪些主要特点?它们的总反应速率与各基元步骤的速率有何关系?

回答:

对峙反应的主要特点:对峙反应经过一定时间后达到平衡,即正逆反应速率相等,反应组分的浓度都不随时间而改变;正逆反应速率常数之比等于平衡常数;对峙反应进行的净速率是正逆两方向反应速率之差。

平行反应的主要特点:若反应物同时进行的不同反应的级数相同,一定温度下,各种产物的浓度之比是一个常数,等于各个反应的速率常数之比;平行反应的总速率是各个同时平行进行反应的速率之和。

连串反应(例如1-1型)的主要特点:前一步反应的生成物就是后一步反应的反应物,中间产物B的浓度随时间的变化是开始升高,随后降低,存在着极大值,连续反应的总速率由其中速率最慢的一个步骤决定该步骤称速率决定步骤。

问题十一:阿伦尼乌斯经验方程式是不是适用于一切化学反应?

回答:

阿伦尼乌斯经验方程式不是适用一切化学反应,它适用于基元反应和一部分非基元反应,这些非基元反应的速率方程式具有如下幂函数形式才可以,。对爆炸反应和光化学反应不适用。

问题十二:“对于一般服从阿伦尼乌斯方程的化学反应,温度越高,反应速率越快,因此升高温度有利于生成更多的产物。”你认为该说法正确吗?

回答:

不正确。温度越高,反应速率越快,但不一定生成更多的产物。例如可逆的放热反应,温度升高则正逆反应速率常数都增加,但平衡常数减少,反应物转化率减少,生成的产物不是增加而是减少。

问题十三:请将下列基元反应的活化能按从小到的顺序排列起来,说明排列的理由。

(1);      (2)

(3);       (4)

回答:

基元反应的活化能可以用键焓来估算。

(1)反应自由原子之间反应,,活化能最小。

(2)反应是两个分子之间反应,活化能是两个化学键能的30%。

(3)反应是自由原子与分子之间反应,活化能是分子中断裂键能的5%。

(4)反应是分子离解成自由原子,活化能是键能,活化能比较大,因此这四个反应的化能从小到大次序为(1)<(3)<(2)<(4)。

问题十四:对于对峙反应(可逆反应),当温度升高时,正逆反应的速率常数都会增大,那为什么平衡常数仍会随温度而改变?在什么情况下,平衡常数不随温度而改变?

回答:

设在温度T时存在一等压的对峙反应,正、逆反应的速率系数分别为k1k–1;活化能分别为E1E-1 ,则根据阿仑尼乌斯公式,有

  和  
两式相减得
    
因为 ,即平衡常数,代入上式为
  
等压方程为 :
   
若正、逆反应的活化能E1E-1不相等。则平衡常数仍会随温度的改变而改变,只有正、逆反应的活化能E1E-1相等情况下,平衡常数才不随温度改变而改变。

 

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