《化学动力学基础》教案

化学动力学基础教案 化学动力学基础教案教学要求1掌握化学反应速率的基本概念及表示方法。 2掌握反应机理概念，掌握有效碰撞理论，了解过渡状态理论，掌握活化能、活化分子的概念及其意义。 3掌握浓度、温度、催化剂对化学反应速率的影响及浓度、温度对化学反应速率影响的定量关系质量作用定律，化学反应的温度因子，熟悉阿仑尼乌斯方程及其应用。 4了解活化过度状态理论的要点；了解催化作用的特点，了解酶催化。 教学重点1反应机理的概念，有效碰撞理论，过渡状态理论，活化能、活化分子的概念及其意义。 2浓度、温度、催化剂对化学反应速率的影响及浓度、温度对化学反应速率影响的定量关系质量作用定律，化学反应的温度因子，阿仑尼乌斯方程及其应用。 教学难点1有效碰撞理论，过渡状态理论，活化能、活化分子的概念。 2质量作用定律，阿仑尼乌斯方程。 教学时数6学时主要内容1化学反应速率的基本概念及表示方法平均速率和瞬时速率，同一反应用不同物系表示速率时这些速率间的关系。 2反应机理（反应历程）概念基元反应和非基元反应、反应分子数（单分子反应、双分子反应、三分子反应）。 3反应速率理论简介有效碰撞理论的基本要点，有效碰撞的条件，有效碰撞、活化能、活化分子的概念，碰撞频率因子与化学反应临界能或阀能的关系公式，活化能、方位因子、碰撞频率因子与反应速率的关系，活化过渡状态理论的基本要点，活化络合物；实验活化能。 4浓度对化学反应速率的影响质量作用定律、反应级数、化学反应速率方程式；温度对化学反应速率的影响化学反应的温度系数（因子），阿仑尼乌斯方程式及其应用。 5催化剂基本概念及其基本特征，催化作用，催化剂对化学反应速率的影响机制，催化剂寿命、催化剂中毒、催化剂毒物、助催化剂、催化剂载体；酶催化及酶催化的特点。 教学内容7-1化学反应速率 一、化学反应速率的定义例如H2O2(aq)H2O(l)+1/2O2(g)数值见表化学反应速率反应进度随时间的变化率。 aA+bB=gG+dD J=d/dt反应进度；t时间反应进度d与物质B的物质的量的改变dn B有关系物质B在反应式中的计量系数。 对于反应物，取负值，表示减少；对于生成物，取正值，表示增加。 化学反应速率反应速率某一时刻的反应速率、瞬时速率平均速率用反应中的任何物质表示反应速率，数值上都是一样的；瞬时速率的测定可以由作图法得到。 影响反应速率的因素内因反应的活化能大小外因浓度、温度、催化剂7-2浓度对化学反应速率的影响?基元反应对于简单反应，反应物分子在有效碰撞中经过一次化学变化就能转化为产物的反应。 ?基元反应的化学反应速率方程式可由质量作用定律描述,k称为反应的速率常数:?k可理解为当反应物浓度都为单位浓度时的反应速率；?k由化学反应本身决定，是化学反应在一定温度时的特征常数；?相同条件下，k值越大，反应速率越快；k的数值与反应物的浓度无关。 3非基元反应反应物分子需经几步反应才能转化为生成物的反应。 4非基元反应的速率方程式式不能只根据反应式写出其反应速率方程，必须根据实验测定的结果及验证，推出反应的反应机理复杂的非基元反应分成若干个基元反应反应最慢的一步作为控制步骤。 最慢的一个反应就控制了该复杂反应的反应速率5反应级数基元反应aA+bB=gG反应对于物质A是a级反应，对物质B是b级反应。 a+b表示该反应级数。 6反应级数的意义表示了反应速率与物质的量浓度的关系；?零级反应表示了反应速率与反应物浓度无关7速率常数的单位零级反应:；k的量纲为moldm-3s-1一级反应:；k的量纲为s-1二级反应:；k的量纲为mol-1dm3s-1三级反应:；k的量纲为mol-2dm6s-18气体反应可用气体分压表示7-3温度对化学反应速率的影响1Arrhenius(阿仑尼乌斯)公式A反应的频率因子，对确定的化学反应是一常数，A与k同一量纲；E a反应活化能；R8.314Jmol-1K-1T热力学温度2阿仑尼乌斯公式的应用求出任一温度下该反应的k值作图法根据二点进行计算7-4反应历程 一、零级反应 二、一级反应相当于Y=aX+b型直线方程；ct，得一直线，直线斜率的负值是速率常数k 三、二级反应 四、三级反应 五、反应机理的确定7-5碰撞理论和过渡状态理论1碰撞理论（Collision Theory）气体分子能量分布曲线E2过渡状态理论要点在反应物相互接近时，要经过一个中间过渡状态，即形成所谓的活化络合物，活化络合物既可以分解为反应物分子，也可以分解为产物分子。 活化络合物和反应物(或生成物)存在能垒，这一能垒被称为正反应（或逆反应）的活化能反应速率与碰撞频率Z，分子有效碰撞分数f，以及方位因子p有关讨论比较过渡态理论的活化能与碰撞理论的活化能Ea正-Ea逆=D rH活化能是决定反应速率的内在因素7-6催化剂对化学反应速率的影响正催化加速反应速率；负催化减慢反应速率1催化剂改变反应速率的原因降低了反应的活化能；不改变反应的自由能，也不改变平衡常数K r；缩短平衡到达的时间，加快平衡的到来。 2催化类型化学催化、均相催化、非均相催化；生物催化生命体中各种酶的催化；物理催化、光催化、电催化。 例如均相催化CH3CHOCH4+CO Ea=190KJmol-1例如均相催化CH3CHOCH4+CO Ea=190KJmol-1以I2作催化剂CH3CHOCH4+CO Ea=136KJmol-1CH3CHO+I2CH3I+HI+CO CH3I+HICH4+I2反应活化能大大降低非均相催化2N2O=2N2+O2E a=250KJmol-1用金粉做催化剂，金粉吸