文档文本内容
课堂要求：
关于答疑
秋季化学实验班
第6讲课堂问题收集
化学动力学基础
第6讲
化学动力学
主要研究化学过程进行的速率和反应机理，它的研究对
象是性质随时间而变化的非平衡动态体系。
化学反应速率
第1节
一、平均速率（复习）
对任意反应：
ҧ𝑣A = −Δ𝑐A
Δ𝑡
；ҧ𝑣B = −Δ𝑐B
Δ𝑡
；ҧ𝑣C = Δ𝑐C
Δ𝑡
；ҧ𝑣D = Δ𝑐D
Δ𝑡
ҧ𝑣A
𝑚
= ҧ𝑣B
𝑛
= ҧ𝑣C
𝑝
= ҧ𝑣D
𝑞
𝑚A + 𝑛B = 𝑝C + 𝑞D
一、平均速率（复习）
对任意反应：
t
c(A)
0
c0
ce
t0
te
一、平均速率（复习）
对任意反应：
t
c(A)
0
c0
ce
t0
te
二、瞬时速率
参与反应的物质在某一时刻的瞬时反应速率。
二、瞬时速率
参与反应的物质在某一时刻的瞬时反应速率。
te1
ce1
t
c(A)
0
c0
t0t0
t
c(A)
0
c0
t0t0
te2
ce2
二、瞬时速率
参与反应的物质在某一时刻的瞬时反应速率。
t
c(A)
0
c0
t0t0 te3
ce3
二、瞬时速率
参与反应的物质在某一时刻的瞬时反应速率。
t
c(A)
0
c0
t0t0
二、瞬时速率
参与反应的物质在某一时刻的瞬时反应速率。
te1
ce1
t
c(A)
0
c0
t0t0
te2
te3
ce3
ce2
二、瞬时速率
参与反应的物质在某一时刻的瞬时反应速率。
二、瞬时速率
参与反应的物质在某一时刻𝚫𝒕→𝟎的瞬时反应速率。
𝑣= lim
Δ𝑡→0 ҧ𝑣
二、瞬时速率
参与反应的物质在某一时刻𝚫𝒕→𝟎的瞬时反应速率。
𝑣= lim
Δ𝑡→0 ҧ𝑣
对任意反应，有：
𝑣A = lim
Δ𝑡→0 ҧ𝑣A = lim
Δ𝑡→0 −Δ𝑐A
Δ𝑡
= −d A
d𝑡
二、瞬时速率
参与反应的物质在某一时刻𝚫𝒕→𝟎的瞬时反应速率。
𝑣= lim
Δ𝑡→0 ҧ𝑣
对任意反应，有：
𝑣A = lim
Δ𝑡→0 ҧ𝑣A = lim
Δ𝑡→0 −Δ𝑐A
Δ𝑡
= −d A
d𝑡
𝑣A
𝑚
= 𝑣B
𝑛
= 𝑣C
𝑝
= 𝑣D
𝑞
同一反应的不同反应物，有：
三、化学反应速率（r）
对任意反应：
𝑚A + 𝑛B = 𝑝C + 𝑞D
三、化学反应速率（r）
𝑟= 𝑣A
𝑚
= 𝑣B
𝑛
= 𝑣C
𝑝
= 𝑣D
𝑞
对任意反应：
𝑚A + 𝑛B = 𝑝C + 𝑞D
𝑟= −1
𝑚∙d A
d𝑡= −1
𝑛∙d B
d𝑡= 1
𝑝∙d C
d𝑡= 1
𝑞∙d D
d𝑡
例题一
反应𝟐W + X →Y + Z，哪种速率表达式是正确的？
A、d X
d𝑡= d Y
d𝑡
C、d Z
d𝑡= d Y
d𝑡
B、d X
d𝑡= −d W
d𝑡
D、d Z
d𝑡= −d W
d𝑡
反应速率理论
第2节
一、简单碰撞理论（复习）
能量要求：
等温下的分子能量分布曲线
一、简单碰撞理论（复习）
角度要求：
一、简单碰撞理论（复习）
同时满足能量和角度两个条件，是物质发生有效碰撞的前
提。发生有效碰撞的频率越高，化学反应速率也就越快。
二、过渡状态理论
活化配合物：
二、过渡状态理论
活化配合物：
A + B −C ↔𝐀⋯𝐁⋯𝐂→A −B + C
慢
快
二、过渡状态理论
活化配合物：
理论要点：
1. 一次有效碰撞（基元反应）
2. 旧键部分断裂；新键部分生成
3. 高能量
4. 无法分离（过渡态）
A + B −C ↔𝐀⋯𝐁⋯𝐂→A −B + C
慢
快
二、过渡状态理论
活化配合物：
反应速率：
1. 活化配合物的浓度
2. 活化配合物生成产物的几率
3. 活化配合物生成产物的速率（决速步骤）
A + B −C ↔𝐀⋯𝐁⋯𝐂→A −B + C
慢
快
二、过渡状态理论
反应历程—势能图：
A + B −C ↔𝐀⋯𝐁⋯𝐂→A −B + C
慢
快
二、过渡状态理论
反应历程—势能图：
A + B −C ↔𝐀⋯𝐁⋯𝐂→A −B + C
慢
快
反应历程
势
能
𝐀+ 𝐁−𝐂
𝐀−𝐁+ 𝐂
𝐀⋯𝐁⋯𝐂
二、过渡状态理论
反应历程—势能图：
A + B −C ↔𝐀⋯𝐁⋯𝐂→A −B + C
慢
快
反应历程
势
能
𝐀+ 𝐁−𝐂
𝐀−𝐁+ 𝐂
𝐀⋯𝐁⋯𝐂
𝑬a
二、过渡状态理论
反应历程—势能图：
A + B −C ↔𝐀⋯𝐁⋯𝐂→A −B + C
慢
快
反应历程
势
能
𝐀+ 𝐁−𝐂
𝐀−𝐁+ 𝐂
𝐀⋯𝐁⋯𝐂
𝑬a
𝑬𝐚
′
二、过渡状态理论
反应历程—势能图：
A + B −C ↔𝐀⋯𝐁⋯𝐂→A −B + C
慢
快
反应历程
势
能
𝐀+ 𝐁−𝐂
𝐀−𝐁+ 𝐂
𝐀⋯𝐁⋯𝐂
𝑬a
𝑬𝐚
′
𝚫𝐫𝑯𝐦= 𝑬a −𝑬𝐚
′
例题二
例题三
真题实例（2019国初8-4）
以下给出四个取代反应，右侧是其中某一反应的反应势能图：
1 CH3CH2Br + NaOCH3 →
2
CH3 3CBr + HOCH3 →
3
CH3 2CHI + KBr →
4
CH3 3CCl + C6H5 3P →
1、指出哪个反应与此反应势能图相符。
2、画出过渡态E和F的结构式。
反应历程
势
能
𝐄
𝐅
影响化学反应速率的因素
第3节
一、浓度对反应速率的影响
基元反应
反应物分子在有效碰撞中直接一步转化为产物而不经
历其他中间产物的反应。
一、浓度对反应速率的影响
基元反应
反应物分子在有效碰撞中直接一步转化为产物而不经
历其他中间产物的反应。
特点：
1. 只经历一个过渡态。
2. 基元反应的逆反应也是基元反应。
3. 基元反应中参与反应的微粒一般不超过三个。
一、浓度对反应速率的影响
质量作用定律
基元反应速率与反应物浓度的指数幂的乘积成正比，
各浓度的指数即为反应式中各反应物质的计量系数。
一、浓度对反应速率的影响
质量作用定律
基元反应速率与反应物浓度的指数幂的乘积成正比，
各浓度的指数即为反应式中各反应物质的计量系数。
• 对任意基元反应：
𝑚A + 𝑛B = 𝑝C + 𝑞D
𝑟= 𝑘A 𝑚B 𝑛
其中：k为反应的速率常数，同一反应中仅为温度的函数。
一、浓度对反应速率的影响
质量作用定律
基元反应速率与反应物浓度的指数幂的乘积成正比，
各浓度的指数即为反应式中各反应物质的计量系数。
• 对任意基元反应：
𝑚A + 𝑛B = 𝑝C + 𝑞D
𝑟= 𝑘A 𝑚B 𝑛
其中：k为反应的速率常数，同一反应中仅为温度的函数。
注意：非基元反应的速率方程不遵循质量作用定律，需通过
实验确定，即表观速率方程。也可通过反应机理推求。
一、浓度对反应速率的影响
反应分子数
基元反应或非基元反应的基元步骤发生反应所需的微
粒数（原子、分子、离子、自由基），也即反应物计量系
数和。
一、浓度对反应速率的影响
反应分子数
基元反应或非基元反应的基元步骤发生反应所需的微
粒数（原子、分子、离子、自由基），也即反应物计量系
数和。
反应级数
速率方程中各反应物浓度的指数之和。
一、浓度对反应速率的影响
反应分子数
基元反应或非基元反应的基元步骤发生反应所需的微
粒数（原子、分子、离子、自由基），也即反应物计量系
数和。
反应级数
速率方程中各反应物浓度的指数之和。
两者关系
• 基元反应：反应分子数= 反应级数
• 非基元反应：反应分子数与反应级数无联系。
一、浓度对反应速率的影响
两者关系
例题四
例题五
具有简单级数的反应是否一定是基元反应？
A、那还用说，肯定是
B、不一定吧，看情况
例题六
写出下列基元反应的速率方程，并指出反应级数和反应分子数。
1 SO2Cl2 →SO2 + Cl2
2 NO2 + CO →NO + CO2
3 2NO2 →2NO + O2
一、浓度对反应速率的影响
速率常数k
一、浓度对反应速率的影响
速率常数k
• 物理意义：速率方程中涉及的物质浓度均为1 mol·dm-3
时反应的速率。
一、浓度对反应速率的影响
速率常数k
• 物理意义：速率方程中涉及的物质浓度均为1 mol·dm-3
时反应的速率。
• 单位：与反应级数（n）有关：(mol·dm-3)1-n·s-1
一、浓度对反应速率的影响
速率常数k
• 物理意义：速率方程中涉及的物质浓度均为1 mol·dm-3
时反应的速率。
• 单位：与反应级数（n）有关：(mol·dm-3)1-n·s-1
零级反应：
一级反应：
二级反应：
三级反应：
例题七
例题八
二、浓度与时间的定量关系
二、浓度与时间的定量关系
𝑟= −1
𝑚∙d A
d𝑡= −1
𝑛∙d B
d𝑡= 1
𝑝∙d C
d𝑡= 1
𝑞∙d D
d𝑡
反应速率定义式：
二、浓度与时间的定量关系
𝑟= 𝑘A 𝑚B 𝑛
𝑟= −1
𝑚∙d A
d𝑡= −1
𝑛∙d B
d𝑡= 1
𝑝∙d C
d𝑡= 1
𝑞∙d D
d𝑡
反应速率定义式：
反应速率方程：
二、浓度与时间的定量关系
𝑟= 𝑘A 𝑚B 𝑛
𝑟= −1
𝑚∙d A
d𝑡= −1
𝑛∙d B
d𝑡= 1
𝑝∙d C
d𝑡= 1
𝑞∙d D
d𝑡
反应速率定义式：
反应速率方程：
遇事不决，量子力学
连续变化，高等数学
二、浓度与时间的定量关系
零级反应
二、浓度与时间的定量关系
零级反应
•
微分速率方程：𝑟= −
d A
d𝑡= 𝑘
二、浓度与时间的定量关系
零级反应
•
微分速率方程：𝑟= −
d A
d𝑡= 𝑘
•
积分速率方程：A 0 −A 𝑡= 𝑘𝑡
二、浓度与时间的定量关系
零级反应
•
微分速率方程：𝑟= −
d A
d𝑡= 𝑘
•
积分速率方程：A 0 −A 𝑡= 𝑘𝑡
•
半衰期公式：𝑡1/2 =
A 0
2𝑘
二、浓度与时间的定量关系
零级反应
•
微分速率方程：𝑟= −
d A
d𝑡= 𝑘
•
积分速率方程：A 0 −A 𝑡= 𝑘𝑡
•
半衰期公式：𝑡1/2 =
A 0
2𝑘
•
常见反应：大多数表面催化反应等
න
0
𝑡
𝑘d𝑡= −න
A 0
A t
d A
𝑘𝑡−0 = −A t −A 0
二、浓度与时间的定量关系
一级反应（A→P）
•
微分速率方程：𝑟= −
d A
d𝑡= 𝑘A
•
积分速率方程：ln
A 0
A 𝑡= 𝑘𝑡
•
半衰期公式：𝑡1/2 =
ln2
𝑘
•
常见反应：同位素衰变、分子激发态衰变、过氧化氢分解、
蔗糖水解等
න
0
𝑡
𝑘d𝑡= −න
A 0
A t d A
A
𝑘𝑡−0 = −ln A t −ln A 0
二、浓度与时间的定量关系
二级反应（2A→P）
•
微分速率方程：𝑟= −
d A
d𝑡= 𝑘A 2
•
积分速率方程：
1
A 𝑡−
1
A 0 = 𝑘𝑡
•
半衰期公式：𝑡1/2 =
1
𝑘A 0
•
常见反应：碘化氢分解、乙酸乙酯皂化等
න
0
𝑡
𝑘d𝑡= −න
A 0
A t d A
A 2
𝑘𝑡−0 = −
−1
A t
−
−1
A 0
න
0
𝑡
𝑘d𝑡= −න
A 0
A t d A
A 3
𝑘𝑡−0 = −
−
1
2 A t
2
−
−
1
2 A 0
2
二、浓度与时间的定量关系
三级反应（3A→P）
•
微分速率方程：𝑟= −
d A
d𝑡= 𝑘A 3
•
积分速率方程：
1
A 𝑡
2 −
1
A 0
2 = 2𝑘𝑡
•
半衰期公式：𝑡1/2 =
3
2𝑘A 0
2
•
常见反应：一氧化氮与氧气反应、环氧乙烷与氢溴酸反应等
二、浓度与时间的定量关系
反应特点汇总
反应
级数
微分方程
积分方程
半衰期
特点
0
𝑟= −d A
d𝑡= 𝑘
A 0 −A t = 𝑘𝑡
𝑡1/2 = A 0
2𝑘
1.
反应速率r为常数
2.
A t与t成线性关系
3.
𝑡1/2与A 0成正比
1
𝑟= −d A
d𝑡= 𝑘A
ln A 0
A t
= 𝑘𝑡
𝑡1/2 = ln2
𝑘
1.
ln A t与t成线性关系
2.
𝑡1/2为常数
2
𝑟= −d A
d𝑡= 𝑘A 2
1
A t
−
1
A 0
= 𝑘𝑡
𝑡1/2 =
1
𝑘A 0
1.
1
A t与t成线性关系
2.
𝑡1/2与A 0成反比
3
𝑟= −d A
d𝑡= 𝑘A 3
1
A t
2 −
1
A 0
2 = 2𝑘𝑡
𝑡1/2 =
3
2𝑘A 0
2
1.
1
A t
2与t成线性关系
2.
𝑡1/2与A 0
2成反比
二、浓度与时间的定量关系
反应物为多种物质怎么处理？
二、浓度与时间的定量关系
准级反应
例题九
298 K时，N2O5 g = N2O4 g +
1
2 O2 g ，该分步反应的半衰期
𝑡1/2 = 5.7 h，此值与起始浓度无关。试求：
（1）该反应的速率常数。
（2）N2O5 g 转化掉90%所需的时间。
例题九
298 K时，N2O5 g = N2O4 g +
1
2 O2 g ，该分步反应的半衰期
𝑡1/2 = 5.7 h，此值与起始浓度无关。试求：
（1）该反应的速率常数。
（2）N2O5 g 转化掉90%所需的时间。
解：
（1）由半衰期与反应物起始浓度无关可知，该反应为一级反应。则：
𝑘= ln2
𝑡1/2
= ln2
5.7 h = 0.12 h−1
（2）由一级反应的积分速率方程ln
A 0
A 𝑡= 𝑘𝑡，有：
𝑡=
ln A 0
A t
𝑘
=
ln
A 0
10% × A 0
0.12 h−1
= 19 h
例题十
碳的放射性同位素14C在自然界数目中的分布基本保持为总碳量
的1.10×10-13%。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14C的含量为总碳量的9.87×10-14%。已知14C的半
衰期为5700年，试计算这一灰烬距今约有多少年？
例题十
碳的放射性同位素14C在自然界数目中的分布基本保持为总碳量
的1.10×10-13%。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14C的含量为总碳量的9.87×10-14%。已知14C的半
衰期为5700年，试计算这一灰烬距今约有多少年？
解：由于放射性元素的衰变属于一级反应，则衰变反应速率常数为：
𝑘= ln2
𝑡1/2
=
ln2
5700 yr = 1.216 × 10−4 yr−1
则该灰烬距今的年代为：
𝑡=
ln A 0
A t
𝑘
=
ln 1.10 × 10−13%
9.87 × 10−14%
1.216 × 10−4 yr−1 = 891 yr
即该灰烬距今约891年。
例题十一（2018国初5）
元素同位素的类型及其天然丰度不仅决定原子量的数值，也是矿物年龄分析、
反应机理研究等的重要依据。
5-1 已知Cl有两种同位素35Cl和37Cl，二者丰度比为0.75:0.25；Rb有85Rb和87Rb，
两者丰度比为0.72:0.28。
5-1-1(2分) 写出气态中同位素组成不同的RbCl分子。
5-1-2(2分) 这些分子有几种质量数？写出质量数，并给出其比例。
例题十一（2018国初5）
元素同位素的类型及其天然丰度不仅决定原子量的数值，也是矿物年龄分析、
反应机理研究等的重要依据。
5-1 已知Cl有两种同位素35Cl和37Cl，二者丰度比为0.75:0.25；Rb有85Rb和87Rb，
两者丰度比为0.72:0.28。
5-1-1(2分) 写出气态中同位素组成不同的RbCl分子。
5-1-2(2分) 这些分子有几种质量数？写出质量数，并给出其比例。
解：5-1-1 共有4种：85Rb35Cl、85Rb37Cl、87Rb35Cl、87Rb37Cl
5-1-2 质量数有3种：120、122、124
120：0.72×0.75 = 0.54
122：0.75×0.28 + 0.25×0.72 = 0.39
124：0.28×0.25 = 0.07
即比例为：0.54:0.39:0.07
例题十一（2018国初5）
5-2 年代测定是地质学的一项重要工作。Lu-Hf法是上世纪80年代随着等离子
发射光谱、质谱等技术发展而建立的一种新断代法。Lu有两种天然同位素：
176Lu和177Lu；Hf有六种天然同位素：176Hf、177Hf、178Hf、179Hf、180Hf、
181Hf。176Lu发生β衰变生成176Hf，半衰期为3.716×1010年。177Hf为稳定同位
素且无放射性来源。地质工作者获得一块岩石样品，从该样品的不同部位取
得多个样本进行分析。其中的两组有效数据如下：样本1，176Hf与177Hf的比
值为0.28630（原子比，记为176Hf/177Hf），176Lu/177Hf为0.42850；样本2，
176Hf/177Hf为0.28239，176Lu/177Hf为0.01470。
（一级反应，物种含量c随时间t变化的关系式：𝑐= 𝑐0e−𝑘𝑡或ln
𝑐
𝑐0 = −𝑘𝑡，其
中𝑐0为起始含量。）
5-2-1(2分) 写出176Lu发生β衰变的核反应方程式（标出核电荷数和质量数）。
5-2-2(1分) 计算176Lu衰变反应速率常数k。
5-2-3(2分) 计算该岩石的年龄。
5-2-4(1分) 计算该岩石生成时176Hf/177Hf的比值。
例题十一（2018国初5）
5-2 年代测定是地质学的一项重要工作。Lu-Hf法是上世纪80年代随着等离子
发射光谱、质谱等技术发展而建立的一种新断代法。Lu有两种天然同位素：
176Lu和177Lu；Hf有六种天然同位素：176Hf、177Hf、178Hf、179Hf、180Hf、
181Hf。176Lu发生β衰变生成176Hf，半衰期为3.716×1010年。177Hf为稳定同位
素且无放射性来源。地质工作者获得一块岩石样品，从该样品的不同部位取
得多个样本进行分析。其中的两组有效数据如下：样本1，176Hf与177Hf的比
值为0.28630（原子比，记为176Hf/177Hf），176Lu/177Hf为0.42850；样本2，
176Hf/177Hf为0.28239，176Lu/177Hf为0.01470。
（一级反应，物种含量c随时间t变化的关系式：𝑐= 𝑐0e−𝑘𝑡或ln
𝑐
𝑐0 = −𝑘𝑡，其
中𝑐0为起始含量。）
5-2-1(2分) 写出176Lu发生β衰变的核反应方程式（标出核电荷数和质量数）。
解：71
176Lu →
72
176Hf + −1
0e
例题十一（2018国初5）
5-2 年代测定是地质学的一项重要工作。Lu-Hf法是上世纪80年代随着等离子
发射光谱、质谱等技术发展而建立的一种新断代法。Lu有两种天然同位素：
176Lu和177Lu；Hf有六种天然同位素：176Hf、177Hf、178Hf、179Hf、180Hf、
181Hf。176Lu发生β衰变生成176Hf，半衰期为3.716×1010年。177Hf为稳定同位
素且无放射性来源。地质工作者获得一块岩石样品，从该样品的不同部位取
得多个样本进行分析。其中的两组有效数据如下：样本1，176Hf与177Hf的比
值为0.28630（原子比，记为176Hf/177Hf），176Lu/177Hf为0.42850；样本2，
176Hf/177Hf为0.28239，176Lu/177Hf为0.01470。
（一级反应，物种含量c随时间t变化的关系式：𝑐= 𝑐0e−𝑘𝑡或ln
𝑐
𝑐0 = −𝑘𝑡，其
中𝑐0为起始含量。）
5-2-2(1分) 计算176Lu衰变反应速率常数k。
解：由一级反应：
𝑘= ln2
𝑡1/2
=
ln2
3.716 × 1010 yr = 1.865 × 10−11 yr−1
例题十一（2018国初5）
5-2-3(2分) 计算该岩石的年龄。
解：由衰变反应可知：176Lu的减少量与176Hf的生成量相等。
即：176Lu0 −176Lut = 176Hft −176Hf0
同除177Hf：
176Lu0
177Hf −
176Lut
177Hf =
176Hft
177Hf −
176Hf0
177Hf
由一级反应：
176Lut
177Hf ∙e𝑘𝑡−
176Lut
177Hf =
176Hft
177Hf −
176Hf0
177Hf
即：
176Lut
177Hf e𝑘𝑡−1 =
176Hft
177Hf −
176Hf0
177Hf
样品1：0.42850 e𝑘𝑡−1 = 0.28630 −
176Hf0
177Hf
样品2：0.01470 e𝑘𝑡−1 = 0.28239 −
176Hf0
177Hf
两式相减，得：e𝑘𝑡−1 =
0.28630−0.28239
0.42850−0.01470，解得𝑡= 5.04 × 108 yr
例题十一（2018国初5）
5-2-4(1分) 计算该岩石生成时176Hf/177Hf的比值。
解：将岩石的年代带入任何一组数据方程，有：
样品1：0.42850 e1.865×10−11 yr−1×5.04×108 yr −1 = 0.28630 −
176Hf0
177Hf
样品2：0.01470 e1.865×10−11 yr−1×5.04×108 yr −1 = 0.28239 −
176Hf0
177Hf
即：176Hf/177Hf的比值为0.28225。
解得：
176Hf0
177Hf = 0.28225
解得：
176Hf0
177Hf = 0.28225
三、温度对反应速率的影响
阿伦尼乌斯速率方程
𝑘= 𝐴e−𝐸a
𝑅𝑇
三、温度对反应速率的影响
阿伦尼乌斯速率方程
其中：
• k为反应速率常数。
• Ea为反应活化能。
• A为经验常数，称为指前因子。
• R为气体常数。
• T为热力学温度。
𝑘= 𝐴e−𝐸a
𝑅𝑇
三、温度对反应速率的影响
阿伦尼乌斯速率方程
𝑘= 𝐴e−𝐸a
𝑅𝑇
两边取自然对数：
ln𝑘= −𝐸a
𝑅𝑇+ ln𝐴
三、温度对反应速率的影响
阿伦尼乌斯速率方程
𝑘= 𝐴e−𝐸a
𝑅𝑇
两边取自然对数：
ln𝑘= −𝐸a
𝑅𝑇+ ln𝐴
温度变化范围不大，Ea和A可看做常数，则T1、T2时，有：
ln𝑘1 = −𝐸a
𝑅𝑇1
+ ln𝐴；ln𝑘2 = −𝐸a
𝑅𝑇2
+ ln𝐴
三、温度对反应速率的影响
阿伦尼乌斯速率方程
𝑘= 𝐴e−𝐸a
𝑅𝑇
两边取自然对数：
ln𝑘= −𝐸a
𝑅𝑇+ ln𝐴
温度变化范围不大，Ea和A可看做常数，则T1、T2时，有：
两式相减：
𝐥𝐧𝒌𝟏
𝒌𝟐
= −𝑬𝐚
𝑹
𝟏
𝑻𝟏
−𝟏
𝑻𝟐
ln𝑘1 = −𝐸a
𝑅𝑇1
+ ln𝐴；ln𝑘2 = −𝐸a
𝑅𝑇2
+ ln𝐴
三、温度对反应速率的影响
反应速率的估算
𝑟1
𝑟2
= 𝑘1
𝑘2
= e−
𝐸a 1
𝑇1−1
𝑇2
𝑅
三、温度对反应速率的影响
反应速率的估算
𝑟1
𝑟2
= 𝑘1
𝑘2
= e−
𝐸a 1
𝑇1−1
𝑇2
𝑅
练一练：一般化学反应的Ea约为50 ~ 200 kJ·mol-1，分别计
算300 K（室温反应）和1000 K（高温反应）时，每升高10
K，反应速率变为原来的几倍？
三、温度对反应速率的影响
反应速率的估算
𝑟1
𝑟2
= 𝑘1
𝑘2
= e−
𝐸a 1
𝑇1−1
𝑇2
𝑅
练一练：一般化学反应的Ea约为50 ~ 200 kJ·mol-1，分别计
算300 K（室温反应）和1000 K（高温反应）时，每升高10
K，反应速率变为原来的几倍？
反应温度每升高10 K，反应速率加快1~10倍
例题十二
某反应在300 K时进行，完成40%需时24 min。如果保持其他条
件不变，在340 K时进行，同样完成40%，需时6.4 min，求该反
应的实验活化能。
例题十二
某反应在300 K时进行，完成40%需时24 min。如果保持其他条
件不变，在340 K时进行，同样完成40%，需时6.4 min，求该反
应的实验活化能。
解：由反应速率定义式与速率方程，对于不同温度下的同一反应有：
𝑟1
𝑟2
= Δ𝑡2
Δ𝑡1
= 𝑘1
𝑘2
= 6.4 min
24 min = 0.27
由阿伦尼乌斯速率公式ln
𝑘1
𝑘2 = −
𝐸a
𝑅
1
𝑇1 −
1
𝑇2 ，有：
𝐸a = −
𝑅ln 𝑘1
𝑘2
1
𝑇1 −1
𝑇2
= −8.314 J ∙mol−1 ∙K−1 × 10−3 kJ ∙J−1 × ln0.27
1
300 K −
1
340 K
= 27.8 kJ ∙mol−1
例题十三
蔗糖水解反应：C12H22O11 + H2O →2C6H12O6，活化能𝐸a =
110 kJ ∙mol−1。298 K时其半衰期𝑡1/2 = 1.22 × 104 s，且𝑡1/2与
反应物浓度无关。
（1）求此反应的反应级数。
（2）写出其速率方程式。
（3）求308 K时的速率常数k（保留三位有效数字）。
例题十三
蔗糖水解反应：C12H22O11 + H2O →2C6H12O6，活化能𝐸a =
110 kJ ∙mol−1。298 K时其半衰期𝑡1/2 = 1.22 × 104 s，且𝑡1/2与
反应物浓度无关。
（1）求此反应的反应级数。（一级反应）
（2）写出其速率方程式。（𝑟= 𝑘C12H22O11 ）
（3）求308 K时的速率常数k（保留三位有效数字）。
解：蔗糖水解反应为一级反应，则：
ln
𝑘308 K
5.68 × 10−5 s−1 = −
110 kJ ∙mol−1
8.314 J ∙mol−1 ∙K−1 × 10−3 kJ ∙J−1
1
308 K −
1
298 K
𝑘298 K = ln2
𝑡1/2
=
ln2
1.22 × 104 s = 5.68 × 10−5 s−1
由阿伦尼乌斯速率方程，有：
解得：𝑘308 K = 2.40 × 10−4 s−1
例题十四
某一级反应400 K时的半衰期是500 K时的100倍，估算反应的活
化能。
例题十四
某一级反应400 K时的半衰期是500 K时的100倍，估算反应的活
化能。
解：由一级反应𝑘=
ln2
𝑡1/2，则：
由阿伦尼乌斯速率方程ln
𝑘2
𝑘1 = −
𝐸a
𝑅
1
𝑇2 −
1
𝑇1 ，有：
𝑘2
𝑘1
= 𝑡1/2 1
𝑡1/2 2 = 100
𝐸a = −
𝑅ln 𝑘2
𝑘1
1
𝑇2 −1
𝑇1
= −8.314 J ∙mol−1 ∙K−1 × 10−3 kJ ∙J−1 × ln100
1
500 K −
1
400 K
= 77 kJ ∙mol−1
课堂总结
化学动力学
反应速率
平均速率
瞬时速率
化学反应速率
反应速率理论
碰撞理论
过渡态理论
反应速率影响因素
基元反应与质量作用定律
反应分子数与反应级数
速率常数
浓度对各级反应速率的影响
温度对反应速率的影响
课后练习
1.
练习任务：练习册4、10、11、15+整理笔记。
2.
提交方式：手机app→打开学习中心的任务列表→找到本讲课程
→“随堂测”（具体可联系专属老师）。
3.
目的：掌握各级反应特点，会通过已知条件计算某一时刻物质
浓度，熟练掌握阿伦尼乌斯速率公式的各种计算。
4.
考试占比：本讲内容在国初中会以独立大题、基础知识的形式
考察。化学动力学在初赛阶段需要掌握到会使用已知条件进行
简单计算的程度，在全国决赛阶段更是重要的核心知识，将以
独立大题的形式考察。务必做到透彻理解。
练习不多，认真完成哟~
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