余高奇博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/yugaoqi666 经典热力学也称平衡态热力学,研究系统由一个热力学平衡态变化至另一个热力学平衡态的准静态过程的自发性; 它是真实热力学过程发生的必要条件。

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一道典型动力学速率方程推导题目解析

已有 1935 次阅读 2023-4-13 08:30 |系统分类:教学心得

       本文拟介绍一道典型动力学速率方程推导的题目,供参考. 

    [例]. 现有反应OCl-+I-=OI-+Cl-,其可能的反应机理及速率常数如下:

      OCl-+H2O→HOCl+OH-      (1)  k1

      HOCl+OH-→OCl-+H2O      (2)  k2

      HOCl+I-→HOI+Cl-              (3)  k3

      OH-+HOI→H2O+OI-           (4) k4

      已知k1k2k4>>k3,试推导以v[OI-]表示的速率方程,并推导表观活化能与基元反应活化能的关系.

      解:依据已知条件k1k2k4>>k3可知:步骤(3)为速率控制步骤,并且步骤(1)、(2)及(3)可

采用平衡态近似法处理.

      则:v[OI-]=v[HOI]=k3·[HOCl]·[I-]       (5)

      另由式(1)及(2)可得:k1/k2=[HOCl]·[OH-]/{[OCl-]·[H2O]}         (6)

      由式(6)可得:[HOCl]=(k1/k2)·{[OCl-]·[H2O]}/[OH-]                      (7)

      将式(7)代入式(5)可得:

      v[OI-]=(k1·k3/k2)·{[OCl-]·[H2O]·[I-]}/[OH-]                                         (8)

      式(8)即为以v[OI-]表示的速率方程.

      另由式(8)可得:k=k1·k3/k2                  (9)

      式(9)两边同取自然对数可得:

      lnk=lnk1+lnk3-lnk2                 (10)

      式(10)两边同时对温度求导可得:

      

      将范特霍夫微分式代入式(11)可得:

      

      式(12)两边同乘RT2可得:

           




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