化学反应速率(无机化学核心教程)ppt课件

化学反应速率 Rateofchemicalreaction 作业 PP551 3 4 9 13 CO g NO g CO2 g 1 2N2 g K p 1 9 1060 500 298K 常温下 此反应基本上不能进行 为什么 CO g NO g CO2 g 1 2N2 g 1 2 3 本章主要内容 化学反应速率和反应机制化学反应速率理论简介 难点 浓度对化学反应速率的影响 重点 温度对化学反应速率的影响 重点 催化剂对化学反应速率的影响 第一节化学反应速率的表示方法 一 化学反应速率 想一想 可以用什么来衡量化学反应的快慢 想一想 化学反应速度与普通物体的移动速度有些什么相同的地方 二 化学反应的平均速率和瞬时速度 平均速率 瞬时速率 H2O2 aq H2O l 1 2O2 g I c H2O2 t 第二节化学反应速率理论简介 一 碰撞理论与活化能 问题 是否每一次的分之间碰撞都能生成产物 1 有效碰撞理论 A B 有效碰撞 发生反应的碰撞 B 弹性碰撞 不发生反应的碰撞 A 什么条件下能发生有效碰撞 需要足够的能量 动能 有合适的方向 活化分子 2 活化分子与活化能 E N N E平 E Ea 正值 键能 活化能 activationenergy Ea的特征 活化分子 反应速率v Ea仅与反应物本性 途径有关 与C T无关 反应极快 反应极慢 二 过渡态理论简介 ONO CO ON O CO 过渡态 NO CO2 活化络合物 fast slow NO2 CO NO CO2 ON O CO 势能 反应进程 Ea Ea rHm 活化能 反应的能垒 Ea v 问 正向反应是吸热还是放热 rHm Ea Ea 第三节反应机理和元反应 一步完成 快 慢 一 简单反应和复杂反应 元反应 一步就完成的反应 复合反应 由若干元反应组成 反应机制 反应进行的实际步骤 速率控制步骤 速率最小的那个元反应 复合反应的总速率取决于限速步骤 反应物分子直接碰撞一次就能生成产物 二 元反应和反应分子数 1 元反应 2 反应分子数 元反应中反应物微粒数之和 在反应方程式中表现为反应物的系数之和 三 质量作用定律与速率方程式 1 质量作用定律 质量作用定律只适用于元反应 2 速率方程式 表示反应物浓度和反应速率之间定量关系的数学式 控速步骤 A 元反应 由质量作用定律直接写出 复合反应 由实验确定 速率方程式的写法 B 纯固态和液态物质浓度不写入 例 C s O2 g CO2 g v kc O2 C 稀溶液中 如溶剂参与反应 可不写入 注意 实验测得反应 2N2O5 g 4NO2 g O2 g 的速率方程为 kc N2O5 而不是 kc2 N2O5 说明该反应不是元反应 实验测得反应 H2 I2 g 2HI g 的速率方程为 kc H2 c I2 能否说明该反应是元反应 3 速率常数和反应级数 kCA CB 速率常数 与反应物本性 T 催化剂有关 与C无关 反应级数 反应速率方程式中各反应物浓度方次之和 可以是整数也可以是分数 反应级数和反应分子数有何区别 练习 实验测2ICl g H2 g I2 g 2HCl g c ICl c H2 由此可知此反应是 A 三分子反应 二级反应 B 二级反应 C 双分子反应 二级反应 D 一级反应 当反应A2 B2 2AB的 kc A2 c B2 可以得出此反应 A 一定是基元反应 B 对A2是一级反应 C 一定是非基元反应 D 以上说法都不对 第四节简单级数反应及其特点 一 一级反应 kc 及其特点 lnc kt lnc0 t时的浓度 初始浓度 讨论 lnc t作图 是一条直线 k与c的单位是否无关 与c0无关 例 反应2N2O5 g 4NO2 g O2 g 服从速率方程式 kc N2O5 设某温度时k 1 68x10 2s 1 如在一个5 00L的容器中放入2 50molN2O5 在该温度下反应进行1 00min 问N2O5的剩余量及O2的生成量各为多少 此反应不是元反应 从速率方程看是一级反应 解 初始 1 00min 2 50 0 0 x 4x 2 50 2x 设O2的生成量为xmol c0 2 50 5 00 0 500 mol L 2N2O5 g 4NO2 g O2 g lnc kt lnc0 1 68x10 2s 1 60s 0 5mol L N2O5的剩余浓度 c 0 182 mol L N2O5的剩余量 0 182 5 00 0 910 mol 2 50 2x 0 910 x 0 795 mol 练习 某药物在体内的分解反应为一级反应 已知给药后药物在血浆中的初始质量浓度为8 2mg L 经4小时后 测得药物的质量浓度为5 5mg L 求该药物的半衰期 解 t1 2 0 693 k 二 零级反应与二级反应简介 第五节温度对化学反应速率的影响 温度 活化分子 故 Arrhenius方程式 kCA CB 讨论 对于条件固定的某一反应 活化能Ea是常数 T k值变大 反应速率 同温度下 Ea大的反应k 反应速率 例 丙酮二酸在水中的分解反应10 时k10 1 08x10 4s 1 60 时k60 5 48x10 2s 1 求反应的活化能 30 时的k30及 20 10 解 Ea 97 6kJ mol k30 1 67 10 3s 1 一般情况下 温度每升高10度 同一反应的反应速率提高4倍左右 练习 1 一般情况下 不管是放热反应还是吸热反应 温度升高 都加快 2 对于一个化学反应来说 下列叙述中正确的是 A rHm愈负 B rGm愈小 Ck愈小 DEa愈小 第六节催化剂对化学反应速率的影响 催化剂 Catalyst 一 催化剂和催化作用 1 反应前后 质量和组成不变 2 用量少 作用大 3 同时加速正 逆反应 提早达平衡 但不改变K rGm 4 选择性高 二 催化作用原理 均相催化理论 中间产物学说 例 乙醛的分解催化剂 I2 无I2存在 Ea 190 4kJ mol 有I2存在 Ea 136kJ mol CH3CHO I2 CH3I HI CO CH3I HI CH4 I2 中间产物 中间产物学说 由于形成中间产物而改变了反应途径 降低了Ea E E1 1 2 A B C AC B AB C 练习题 1 如果催化剂能使 正增加三倍 那么必然也能使 逆增加三倍 2 加入催化剂能使平衡常数增大 3 催化剂能使非自发反应变成自发反应 三 生物催化剂 酶 选择性特别高 须适当的pH T 催化效率特别高 无催化Ea 1340kJ mol 转化酶催化Ea 48 1kJ mol 蔗糖水解 若不加催化剂 要 则T Aexp Ea R 310 Aexp Ea RT T 8 64 103K或8367 本章小结 一 基本概念 Ea 反应级数 元反应等 二 影响 的因素 kcA cB Aexp Ea RT cA cB 1 浓度的