珍贵无机化学课件第4章化学动力学基础

本章学习要求：了解化学反应速度的概念了解浓度、温度等对化学反应速度的影响了解反应级数的概念了解活化能和活化分子的概念了解碰撞理论的基本内容,41化学反应速度,aA+bBcC+dD在定容条件下：化学反应速度是以单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示瞬时速度(切线斜率）平均速度,反应速度的快慢，首先取决于反应物的本性；其次决定于反应物的浓度、温度和催化剂等因素。,例：2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)反应起始时N2O5(g)浓度为1.15molL-1，100s后测得N2O5(g)浓度为1.0molL-1，则反应在100s内的平均速率为：,如果用生成物NO2或O2浓度的变化来表示平均速率,则为：,很显然,用三种物质浓度的变化表示的该反应速率之比是2：4：1，它们之间的比值为反应方程式中相应物质分子式前的系数比,因此,表示反应速率时,必须注明用哪一种物质浓度的变化来表示的.互相换算时,要注意反应式中计量系数之间的关系,42反应速度和浓度的关系,化学反应速度与反应物浓度的乘积成正比，这种关系称为质量作用定律（Lawofmassaction）,用数学式来表示化学反应速度与浓度的关系，称为速度方程式（Rateequation）对于一般反应：aA+bBcC+dD,对某一反应而言:在一定温度下，k是常数，温度改变，k值也改变。但反应物浓度不会影响速度常数。反应级数就是在速度方程中浓度乘积项里各物质浓度的指数和。反应级数不能由反应方程式直接导出，须以实验为根据。反应级数不一定是整数，可以是分数（小数），也可以是零。零级反应指反应速度与反应物的浓度无关。,速度方程式和速度常数的确定,反应速率方程的确定初始速率法通过实验测定反应初始阶段反应物浓度随时间的变化,反应过程中，浓度随时间的变化,例如：对一级反应，v=kCA浓度的对数与时间成直线关系，直线的斜率k,自己推导：二级反应浓度与时间的关系,温度对反应速率的影响Arrhenius方程,lnk与1/T成直线关系，斜率为Ea/R，截距为lnk0活化能的求得，温度对反应速率影响的讨论,也可以已知两个温度下的速率常数，则：,可以求得Ea。反之，已知Ea，求得另一温度下的k2.,温度对反应速度的影响：,（1）升高一定温度，高温时，k增大相对较小；低温度时，k增大相对较大。（2）Ea大的，k增大较大。,43反应速度理论（碰撞理论、活化络合理论）,有效碰撞理论：在气体反应中，反应物分子不断发生碰撞，其中大多数碰撞并不能发生发应，只有一定数目的少数分子碰撞才能发生反应。这种能够发生反应的碰撞称为有效碰撞。,对于一特定的反应，在碰撞时分子发生反应所需要的最小能量活化能,43反应速度理论（碰撞理论、活化络合理论）,有效碰撞理论：在气体反应中，反应物分子不断发生碰撞，其中大多数碰撞并不能发生发应，只有一定数目的少数分子碰撞才能发生反应。这种能够发生反应的碰撞称为有效碰撞。,对于一特定的反应，在碰撞时分子发生反应所需要的最小能量活化能,活化络合理论（过渡态理论）,（1）从初始态到络合态，吸收能量；二状态的能量差就是活化能；,（2）化学反应的焓变rHm=Ea(正)Ea(逆),（3）反应物浓度增大，活化分子数增多，反应速度加快,（4）反应温度升高，活化分子比例增大，反应速度加快,44催化剂与催化作用,在反应体系中加入少量的某些物质，能使反应速度发生极大的改变，而在反应终了时，这些物质的质量与它们的化学组成都没有发生改变，这些物质催化剂（Catalyst）。用催化剂来改变反应速率的作用称为催化作用(Catalysis)。正催化剂能加快反应速率的催化剂。负催化剂能减慢反应速率的催化剂。,催化反应的特征：1）催化剂只能加速热力学可能进行的反应。2）催化剂只改变反应途径，不改变反应的始态与终态。3）催化剂有选择性催化作用。4）催化剂在特定条件下才有活性。,催化剂加速反应的本质是使反应改变途径，降低活化能，使活化分子数增加。,催化剂的作用形态,本章小结用化学反应速率来表示化学反应的快慢;化学反应速率是指单位时间内反应物浓度的减少或生产物浓度的增加来表示。反应速率首先决定于反应物的本性，其次决定于反应物的浓度、温度、催化剂等因素。,质量作用定律表示反应速率与反应物浓度之间的关系，其速率方程式和速率常数都是以实验为根据的。反应级数是指速度方程式中浓度乘积项内各物质浓度的指数和。由反应级数可以推测其反应机理。许多化学反应的机理并不简单，是由许多基元反应所组成。,在实验事实的基础上，用有效碰撞理论说明反应速率的内因，又进一步提出活化能和活化因子的概念。活化能是分子在碰撞时发生反应所需要的最低能量，能量分布曲线表示活化能和活化分子之间的关系。并用化合物和活化分子这些概念来阐述反应物浓度、温度、催化剂对反应速率的影响。阿累尼乌斯经验式表示出反应速率常数与温度的关系，同时讨论了活化能