第四节
各种级的单步化学反应 ^[1,3]

一、一级化学反应

对于一级反应 的速率：

对变量进行分离，并在0到t的时间内积分，得

或

此式给出了A2的浓度随时间变化的规律。方程（2-9）给出的速率表达式也可以应用于下面的反应：

式中， 。因为 ，所以速率表达式便成为

式中，k′是一个新的比率常数，可以列出它的公式。因为组分C的浓度近似不变（即c _c =常数）。A2的分解是单分子反应，它满足一级反应动力学。反应 是双分子反应，也满足一级反应动力学。因此，所有的单分子反应都是一级的，但并不是所有的一级反应都是单分子的。

一级反应的另一个例子是分子AB的离解：

这里，速率定律表示为

例：用 表示产物浓度， 表示反应物的浓度（其中 是反应物的初始浓度）。列出比反应速率常数的表达式及 的表达式。

解：由方程（2-10）得

则

x的浓度是 。

二、二级反应

大多数化学反应是双分子反应，并且按照双元碰撞的结果进行。所以，这种反应常遵循二级反应动力学。在复杂的化学过程中，二级反应动力学能够确定某一双分子反应过程是整个反应中最缓慢的，它决定着反应速率的反应步骤。

二级的双分子反应 的速率定律为

这个反应中，A的浓度等于B的浓度，即 ，所以这个二级反应的微分方程很容易求解。

而对于下面的二级双分子反应：

反应速率定律为

下面给出了在火焰中出现的一些有代表性的二级反应过程：

反应速率定律也可以用反应过程中所消耗的反应物浓度表示。例如，下面的二级反应（有时叫作原子传递反应）：

物质A和B的浓度为

式中， 和 分别是反应物A和B的初始浓度； 是A和B在反应中被消耗的部分。则这一反应的速率定律为

在方程的两 ，得

将上式左边进行积分得

由 的定义知道，t = 0时， ，故

从而得

求解 ，得

三、三级反应

三级反应和三分子反应的一个例子是

另一个例子是

M是一个第三体（反应媒介），它引起反应 。 与M的性质稍有不同，因为反应过程中的热量使M的性质有所改变。有一些物质甚至会散发辐射能（光）。上面的反应速率定律表示为

如果M的浓度为常数，那么它可以和k合并起来，为

式中，k′是新的反应速率常数，此时反应的级数也从3降到2。如果cM并不真正是常数，而是时间的函数，则反应的级数仍然是3。

对于每一个反应过程，反应速率方程都可以用来代替平衡常数方程。由于反应速率明显地随反应途径而异，因此热力学状态函数不能使用。实际上，许多化学反应的详细反应机理尚未清楚，所以通常很难预测出每一种重要组分的浓度。

通常涉及的反应大多数是二级和三级的。下面是一个复杂反应的例子，它既含有二级反应，也含有三级反应。 iTqSNWKydMPzk4ehawrHw1ClBubJOH6z81aqStf5OOyy6DmXXCsIszPqKmGbfbem