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化学反应速率理论新模型的应用（二）
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本文拟结合具体实例，继续探讨化学反应速率理论新模型[1,2]在化学动力学中的应用。
1. 实例1
反应NO+O2=2NO2的历程可能是[3]
NO + NO → N2O2 （1） k1
N2O2→2NO （2） k2
N2O2+O2→2NO2 （3） k3
试推导用NO2浓度变化表示的化学反应速率方程.
解：依题N2O2为中间产物，可用稳态近似法处理.
dc'(N2O2)/dt=k1·c'2(NO)- k2·c'(N2O2)- k3·c'(N2O2)·c'(O2)=0 （4）
由式（4）可解得：
c'(N2O2)=k1·c'2(NO)/[k2+ k3·c'(O2)] （5）
另由式（3）可得：
dc'(NO2)/dt= 2k3·c'(N2O2)·c'(O2) （6）
将式（5）代入式（6）可得：
dc'(NO2)/dt= 2k1·k3·c'2(NO)·c'(O2)/[k2+ k3·c'(O2)] （7）
需强调式（7）中NO2、NO及O2浓度均为动力浓度；平衡时，NO+O2=2NO2的化学反应速率一定为0.
2. 实例2
N2O5的分解为典型得一级反应，分解产物为NO2和O2；如下是N2O5分解反应一种可能机理，
N2O5 →NO2 + NO3 （8） k8
NO2 + NO3 →N2O5 （9）k9
NO2 + NO3 →NO2+O2+NO （10）k10
NO+NO3→2NO2 (11) k11
试推导N2O5分解反应速率方程式.
解：依题NO与NO3为中间产物，可运用稳态法处理.
dc'(NO)/dt=k10·c'(NO2)·c'(NO3) - k11·c'(NO)·c'(NO3)=0 （12）
dc'(NO3)/dt= k8·c'(N2O5) - k9·c'(NO2)·c'(NO3) - k10·c'(NO2)·c'(NO3) - k11·c'(NO)·c'(NO3)=0 （13）
由式（12）、（13）可得：
c'(NO)=(k10/k11)·c'(NO2) (14)
c'(NO3)=k8·c'(N2O5)/[k9·c'(NO2)+2 k10·c'(NO2)] （15）
另由式（8）、（9）可得：
dc'(N2O5)/dt=k8·c'(N2O5) - k9·c'(NO2)·c'(NO3) （16）
将式（15）代入式（16）可得：
dc'(N2O5)/dt=k8·c'(N2O5) - k9·c'(NO2)·{k8·c'(N2O5)/[k9·c'(NO2)+2 k10·c'(NO2)]}
整理上式可得：
dc'(N2O5)/dt=[k8 - k8· k9/（k9+2 k10）]·c'(N2O5) （17）
令：k=k8 - k8· k9/（k9+2 k10）
则：dc'(N2O5)/dt=k.c'(N2O5) （18）
式（18）显示N2O5分解反应为1级反应; 平衡时N2O5的动力浓度为0，N2O5分解反应速率亦为0.
3. 结论
化学反应速率理论新模型中的稳态近似法（及选取控制步骤法）与经典速率理论模型完全相同，区别仅在于用动力浓度取代了原有各物质的浓度，并且新模型巧妙将化学平衡概念融入化学反应速率理论模型，从而更具有优势.
参考文献
[1]余高奇. 化学反应速率理论新模型. http://blog.sciencenet.cn/u/yugaoqi666. 科学网博客, 2022,6.
[2]余高奇. 化学反应速率理论新模型的应用. http://blog.sciencenet.cn/u/yugaoqi666. 科学网博客, 2022,6.
[3]曾庆衡主编. 物理化学. 长沙：中南工业大学出版社,1992,8：327-328
https://blog.sciencenet.cn/blog-3474471-1344161.html
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