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二級反應

鎖定
二級反應是指反應速度與兩個反應物濃度的乘積成正比,也就是與反應物濃度的二次方成正比的化學反應。二級反應的反應速度方程式為:dx/dt=k(a-x)(b-x),a與b分別為反應物開始時的濃度,x為生成物的濃度。
中文名
二級反應
外文名
second order reaction
方程式
dx/dt=k(a-x)(b-x)
特    點
與兩個反應物濃度的乘積成正比
分    類
化學
舉    例
甲醛熱分解

目錄

二級反應簡介

二級反應是指反應速度與兩個反應物濃度的乘積成正比,也就是與反應物濃度的二次方成正比的化學反應。二級反應的反應速度方程式為:dx/dt=k(a-x)(b-x),a與b分別為反應物開始時的濃度,x為生成物的濃度。

二級反應原理

二級反應的反應速度方程式為:dx/dt=k(a-x)(b-x),a與b分別為反應物開始時的濃度,x為生成物的濃度。二級反應的半衰期為1/(k*a) (只適用於只有一種反應物的二級反應;兩種反應物的二級反應的半衰期公式比較複雜,除包含速率常數k外,還與反應物起始濃度有關),即開始時反應物濃度愈大,則完成濃度減半所需的時間愈短。二級反應最為常見,如乙烯丙烯、異丁烯的二聚反應乙酸乙酯水解,甲醛的熱分解等,都是二級反應。
對於速率方程的詳細推導過程如下 [1] 
1.對於
移項得:
解得:
2.對於
為簡化模型,設x為t 時間內反應新生成的產物的量,於是有
解得:
其中,
為物質A的起始濃度,[A]為反應 t 時間後的實際濃度;
為反應起始時間。如果用a代表
,用b代表
,x仍為新生成的產物,且起始時間為0,則1和2的公式可分別表示為
如需求反應半衰期,只需令x為起始濃度的一半,根據速率方程解出時間即可,此處不再詳細推導公式。

二級反應分類

反應速率與物質濃度的二次方成正比(即級數比n=2)的反應。對反應aA+bB→P,速率方程分兩種情況:
(1)r=kC2A,稱為純二級反應,1/CA~t圖為一直線,其半衰期與初始濃度成反比(t1/2=1/C0Ak)。如碘化氫氣相熱分解2HI→I2+H2即屬此類;
(2)r=kCA·CB,稱為混二級反應,若反應物以計量比存在,情況同純二級反應。若反應物不以計量比存在,則ln(a-x/b-x)~t圖為一直線,其中a、b為兩反應物起始濃度,x代表t時刻反應物質的濃度。如乙酸乙酯皂化反應CH3COOC2H5+OH-=CH3COO-+C2H5OH即屬此類。
參考資料
  • 1.    彭笑剛.物理化學講義.北京:高等教育出版社,2012