第二章化学反应速率

1、第二章 化学反应速率化学动力学化学动力学研究化学反应的速率及途径。研究化学反应的速率及途径。 （化学热力学化学热力学研究化学反应的方向及限度研究化学反应的方向及限度)目的目的找出有关影响反应速率的规律加以找出有关影响反应速率的规律加以利用（提高产率或抑制有害反应）利用（提高产率或抑制有害反应）。第二章 化学反应速率 本章要求：本章要求：了解化学反应速率的概念、理论；了解化学反应速率的概念、理论；掌握浓度、温度、催化剂对化学反应速率常数掌握浓度、温度、催化剂对化学反应速率常数k及及反应速率反应速率v v的影响的影响,掌握速率常数掌握速率常数k的特点的特点.本章难点：本章难点：质量作用定律的应用；

2、阿仑尼乌质量作用定律的应用；阿仑尼乌斯公式应用斯公式应用本章重点：本章重点：质量作用定律；浓度、温度、催化质量作用定律；浓度、温度、催化剂对化学反应速率及剂对化学反应速率及k的影响的影响;阿仑尼乌斯公式。阿仑尼乌斯公式。学学 时：时：3学时学时第二章 化学反应速率n化学反应速率化学反应速率v v：在一定条件下，：在一定条件下，单位时间内某化学反应的化学反应的反应物转变为生成物的速率。反应物转变为生成物的速率。n不同的化学反应，反应速率相差很大。不同的化学反应，反应速率相差很大。n对同一化学反应，反应条件不同也会有不同对同一化学反应，反应条件不同也会有不同的反应速率的反应速率第二章 化学反应速率

3、2-1 化学反应速率化学反应速率1、平均速率：、平均速率：一、化学反应速率的表示方法：一、化学反应速率的表示方法：化学反应速率化学反应速率: :平均速率和瞬时速率平均速率和瞬时速率定容条件下，单位时间内某一反应定容条件下，单位时间内某一反应物浓度的减少或生成物浓度的增加。物浓度的减少或生成物浓度的增加。单位单位: mol l-1 s-1(min -1, h -1)因规定因规定反应反应速率是正值速率是正值反应物浓度减少反应物浓度减少, ci 为负为负,加负号加负号生成物浓度增加生成物浓度增加, ci 为正。加正号为正。加正号tcttccvi1212 例：例： 2 n2o5 (g) = 4no2

4、(g) + o2 (g)起始浓度起始浓度 1.15moll-1 0 0100s后后 1.0 moll-1则反应在则反应在100s内的平均速率为：内的平均速率为：2415. 02115. 0tcviv=)()(41)(212252ovnovonv注意注意1.1.表示反应速率时表示反应速率时, ,必须注明用哪一种物质必须注明用哪一种物质, ,反应反应物加负号物加负号2.2.每种物质的反应速率除以化学计量系数每种物质的反应速率除以化学计量系数2、瞬时、瞬时速率：速率： 例：例：n2+3h2=2nh3 若若dt内内n2浓度减少浓度减少dx,则：则： v v(n2) = -dc(n2)/ dt = -d

5、x/dt v v(h2) = -dc(h2)/ dt = -3dx/dt 数值不等数值不等 v v(nh3) = dc(nh3)/ dt = 2dx/dt 定容条件下定容条件下, t0 时时, 反反应物浓度减少或生成物增加应物浓度减少或生成物增加单位：单位：mol l-1 s-1对于一般化学反应对于一般化学反应：ma + nb= pc +qd 瞬时速率同样有下列关系：瞬时速率同样有下列关系：不同物质浓度变化表示同一反应速率时不同物质浓度变化表示同一反应速率时, ,其反其反应速率之比就等于方程式中计量系数之比应速率之比就等于方程式中计量系数之比: : 重点掌握重点掌握例例1. 反应反应2a+3b

6、2d，下列所示的速率表达式下列所示的速率表达式正确的是正确的是_。dt)b(dcdt)a(dc32dt)d(dcdt)b(dc23dt)d(dcdt)a(dcdt)b(dcdt)a(dc23(c)（d）(b)（a）a二、化学反应速率理论简介二、化学反应速率理论简介 1. 有效碰撞理论有效碰撞理论:(1918年路易斯年路易斯) ( (适用于气相双分适用于气相双分子反应子反应) ) 要点要点：少数具有少数具有较高能量较高能量的的活化分子活化分子按一定按一定取向的取向的有效碰撞有效碰撞，才能使能量转化、旧键断，才能使能量转化、旧键断裂，形成新键、从而转化为产物分子，完成裂，形成新键、从而转化为产物分

7、子，完成反应。反应。二、化学反应速率理论简介二、化学反应速率理论简介 1. 有效碰撞理论有效碰撞理论:(1918年路易斯年路易斯) ( (适用于气相双分子反应适用于气相双分子反应) ) 反应速率的大小与反应物分子碰撞的频率成正反应速率的大小与反应物分子碰撞的频率成正比比vz. .在一定的温度下在一定的温度下, ,反应物分子碰撞的频率反应物分子碰撞的频率又与反应物浓度成正比又与反应物浓度成正比. .如气相双分子反应：如气相双分子反应： m a + n b = p c +q dzz0cm(a)cn(b)zz0cm(a)cn(b)z: 单位时间单位体积内反应物分子的总碰撞单位时间单位体积内反应物分子

8、的总碰撞次数次数z0: 单位浓度时的碰撞频率单位浓度时的碰撞频率(与温度有关与温度有关,与浓与浓度无关度无关)活化分子百分数活化分子百分数 f ：活化分子在总分子中占的百活化分子在总分子中占的百分数分数: : f大、有效碰撞多、反应速率快大、有效碰撞多、反应速率快. .有效碰撞有效碰撞：能发生化学反应的碰撞称为有效碰撞：能发生化学反应的碰撞称为有效碰撞活化分子活化分子：具有较高能量的能够发生有效碰撞的分子：具有较高能量的能够发生有效碰撞的分子活化能活化能: : 1mol具有平均能量的分子变成活化分具有平均能量的分子变成活化分子需吸收的最低能量子需吸收的最低能量. . f = e-earteec

9、e分子分数分子分数%ea = ec - - eea影响活化能大小的因素影响活化能大小的因素1.活化能活化能ea由反应本性决定由反应本性决定,与反应物浓度无关；与反应物浓度无关；2. ea受温度影响较小，可忽略，受温度影响较小，可忽略，t 变，变，ea基本不变；基本不变；3. 催化剂对催化剂对ea影响较大，催化剂可大大降低影响较大，催化剂可大大降低ea，加快反应速率；加快反应速率；4. ea小，活化分子百分数增大，反应速率加快，小，活化分子百分数增大，反应速率加快，一般一般反应的反应的 ea 40-400 kjmol-1多数在多数在60-250之间之间 ea 40 kjmol-1反应速率大反应速

10、率大 ea 400 kjmol-1反应速率非常小反应速率非常小重点掌握重点掌握不是活化分子的每次碰撞都能发生反应不是活化分子的每次碰撞都能发生反应, 活化分子活化分子只有在一定方向上的碰撞才能发生反应只有在一定方向上的碰撞才能发生反应.两分子取向两分子取向有利于发生反应的碰撞机会占总碰撞机会的百分数有利于发生反应的碰撞机会占总碰撞机会的百分数称为称为方位因子方位因子(p).例如：例如：co(g) + no2(g) =co2(g) + no(g) v v = pf z=pf z0cm(a)cn(b)(3)方位因子方位因子(p)无效碰撞无效碰撞 有效碰撞有效碰撞式中式中p为方位因子；为方位因子；k

11、为速率常数。可见方位为速率常数。可见方位因子越大，有效碰撞机会越多，反应速率越因子越大，有效碰撞机会越多，反应速率越快快 k = p f z0 = p z0 e- -eart（2）过渡状态理论）过渡状态理论 反应物反应物 活化配合物活化配合物 产物产物(1)反应物分子首先要形成一个中间状态的化合反应物分子首先要形成一个中间状态的化合物物活化配合物活化配合物(又称又称过渡状态过渡状态).在分子互相接在分子互相接近的过程中近的过程中,原有的化学键尚未完全断开原有的化学键尚未完全断开,新的化新的化学键又未完全形成学键又未完全形成 如反应：如反应：co(g)+no2(g) = co2(g) +no(g

12、)其反应过程为其反应过程为co(g) + no2(g) onoco （反应物）反应物） （活化配合物）（活化配合物） co2(g) + no(g) （生成物（生成物)(4)活化能活化能 ea ( (3) 3) 活化配合物分解生成产物的趋势大于重新变活化配合物分解生成产物的趋势大于重新变为反应物的趋势为反应物的趋势 ( (2) 2) 活化配合物具有极高的势能，极不稳定活化配合物具有极高的势能，极不稳定. .一一方面很快与反应物建立热力学平衡，另一方面方面很快与反应物建立热力学平衡，另一方面又能分解为生成物又能分解为生成物 活化配合物势能与反应物平均势能的差值活化配合物势能与反应物平均势能的差值.

13、ea正正 = ec - -a 反应物反应物 活化配和物活化配和物 产物产物活化配和物活化配和物(不稳定不稳定)q = ea,正正 - - ea,逆逆 产物产物 反应历程反应历程ecea,正正ea,逆逆反应物反应物qaebeea正正 = ec - -a ea逆逆 = ec - -b n化学反应的热效应化学反应的热效应q为生成物与反应物的能量之差为生成物与反应物的能量之差 n q= ba =(ec a)(ec b) = ea正正 ea逆逆 n ea正正 ea逆逆 q0 正反应为吸热反应正反应为吸热反应n ea正正 ea 逆逆 q0 正反应为放热反应正反应为放热反应n ea吸吸 ea放放重点掌握重点

14、掌握n化学反应不同化学反应不同,反应速率不同反应速率不同,主要取决于反主要取决于反应本性应本性, 内因内因: ea大小决定大小决定n外因外因:反应物浓度反应物浓度,温度温度,催化剂等因素影响催化剂等因素影响.2-2 影响化学反应速率的原因影响化学反应速率的原因2-2 影响化学反应速率的原因影响化学反应速率的原因大多数反应是经过多步才完成的大多数反应是经过多步才完成的,由两个或两个以上由两个或两个以上基元反应构成的反应称为基元反应构成的反应称为复杂反应复杂反应.复杂反应中最慢复杂反应中最慢的基元反应为复杂反应的定速步骤的基元反应为复杂反应的定速步骤.1. 反应机理反应机理: 把反应物转变成生成物

15、实际所经历的途把反应物转变成生成物实际所经历的途径径(步骤步骤)称为反应机理称为反应机理(或反应历程或反应历程) 一、浓度对化学反应速率的影响一、浓度对化学反应速率的影响化学动力学中把从反应物一步转变为生成物的反应称化学动力学中把从反应物一步转变为生成物的反应称为为基元反应基元反应.由一个基元反应构成的化学反应称为由一个基元反应构成的化学反应称为简单简单反应反应 ;简单反应简单反应: co2(g)+no(g)=co(g)+no2(g) 复杂反应复杂反应: h2(g)+i2(g)=2hi(g)i2(g)=2i(g) (1) (快快)2i(g)+h2(g)=2hi(g) (2) (慢慢)反应反应(

16、2)是复杂反应是复杂反应h2(g)+i2(g)=2hi(g)的的定速步定速步骤骤2.质量作用定律质量作用定律 t一定一定,活化分子的百分数是一定的活化分子的百分数是一定的,增增加反应物浓度加反应物浓度,活化分子的总数增加活化分子的总数增加,有效碰有效碰撞次数增大撞次数增大,反应速度加快反应速度加快, c 越大越大,反应速率反应速率越快越快. 在一定温度下，基元反应的反应速率与在一定温度下，基元反应的反应速率与各反应物的浓度以化学计量系数为指数的乘各反应物的浓度以化学计量系数为指数的乘积成正比积成正比质量作用定律质量作用定律: 注意注意:(1)只适于只适于基元反应基元反应 (2)与产物浓度无关与

17、产物浓度无关例如：基元反应：例如：基元反应：co(g)+no2(g) = co2(g) +no(g) 2no2(g) = 2no(g) + o2(g) v1 = kc(co)c(no2)v2 = kc2(no2)n ma+nb=pd+qen对于任意基元反应对于任意基元反应 速率方程通式速率方程通式: v =k cam cbnm反应物反应物a的级数，的级数， n反应物反应物b的级数的级数 k 速率常数速率常数m+n反应的总级数反应的总级数通常说反应级数是指整个反应的通常说反应级数是指整个反应的总级数总级数重点掌握重点掌握 反应级数反应级数对于任意基元反应：对于任意基元反应： ma + nb =

18、pc + qd v=kcm(a) cn(b)反应级数可以是正整数、分数、反应级数可以是正整数、分数、0,0,或为负数或为负数( (极少极少) ). .例如例如: m+n =0 1 2 3 零零级反应级反应 一一级反应级反应 二二级反应级反应 三三级反应级反应 通常没有四级反应通常没有四级反应v=k说明说明：基元反应可按质量作用定律直接写基元反应可按质量作用定律直接写出速率方程出速率方程非基元反应不能按质量作用定律直接写出非基元反应不能按质量作用定律直接写出速率方程速率方程,要由实验测得要由实验测得m和和n,推出速率方推出速率方程（但非基元反应的机理中的各基元反应程（但非基元反应的机理中的各基元

19、反应可适用质量作用定律可适用质量作用定律.）如如:co(g)+no2(g)= co2(g)+no (g)是基元是基元反应，反应， 则：则：v=k c（co,g) c（no2,g)例例2: 298k, 3i- -(aq) + s2o82- -(aq)= 2so42- - + i3- - 求求k、m、n、m+nc(s2o82-)c(i- -)反应初始速率反应初始速率11.010-41.010-20.6510-622.010-41.010-21.3010-632.010-40.510-20.6510-6解：解：v v=k m n k不变不变 v v1/v v2: 0.65 10-6/1.30 10-

20、6 =(1.010-4)m(1.010-2)n/(2.010-4)m(1.010-2)n n 0.5 =(0.5)m m=1v v2/v v3: 2n=2 n=1 m+n=2 k= l0.65mol-1min-1 m+n=2总反应级数为总反应级数为2111214116128211min65. 0100 . 1100 . 11065. 0)()(molllmollmolslmolicoscvk物理意义物理意义：各反应物浓度均为单位浓度时的反：各反应物浓度均为单位浓度时的反应速率应速率. . k值越大值越大, ,反应速率越快反应速率越快 k的性质的性质：a a：由反应物的本性决定，与反应物浓度无关

21、由反应物的本性决定，与反应物浓度无关b b：与温度有关，与温度有关，t, k, v vc c：与与ea和催化剂有关，和催化剂有关， ea, kd:d: k 有单位有单位, ,与反应速率方程式书写形式有关与反应速率方程式书写形式有关反应速率常数反应速率常数k重点掌握重点掌握 v v=kcm(a) cn(b)k的单位：的单位： mol1-x lx-1 s-1 (x为反应总级数为反应总级数) 零级反应零级反应 mol l-1 s-1 一级反应一级反应 s-1 二级反应二级反应 mol-1 l s-1 三级反应三级反应 mol-2 l2 s-1（*可由可由k的单位推测反应级数）的单位推测反应级数）v

22、v 的单位永远是的单位永远是moll-1 s-1 重点掌握重点掌握应用反应速率方程时应注意的问题应用反应速率方程时应注意的问题1. 质量作用定律只适用于基元反应质量作用定律只适用于基元反应 ma + nb = pc + qd v v =kcm(a) cn(b)复杂反应复杂反应, ,速率方程通过实验确定速率方程通过实验确定, ,不能根据方不能根据方程式计量关系书写程式计量关系书写. .2.反应物为纯液体反应物为纯液体,纯固体时纯固体时,把它们的浓度看作把它们的浓度看作常数常数,浓度不浓度不表示表示. .例例3: 3: c(s)+o2(g)=co2(g) v =kc(o2)重点掌握重点掌握3.3.

23、稀溶液中溶剂参加的反应稀溶液中溶剂参加的反应, ,溶剂可不写出溶剂可不写出例如例如: 2na(s)+2h2o(l)=2na+(aq)+2oh-(aq) +h2(g) v=k4.4.对气体反应对气体反应, ,速率方程也可用气体分压来表速率方程也可用气体分压来表示示例例: : c(s)+o2(g)=co2(g) v = k p(o2） 影响单位体积内活化分子的总数影响单位体积内活化分子的总数c (反应物反应物)增大，单位体积内分子数增大、有效碰撞增大，单位体积内分子数增大、有效碰撞次数增大、次数增大、v 增大；增大； 活化分子总数增大但活化分子百分数活化分子总数增大但活化分子百分数f 不变不变 单

24、位体积内分子数单位体积内分子数 活化分子数活化分子数 f 100个个 8个个 f=8% 浓度增大浓度增大 1000个个 80个个 f=8% k与与f 有关，与活化分子总数无关，有关，与活化分子总数无关，浓度如何影响反应速率浓度如何影响反应速率 温度对反应速率的影响比浓度的影响温度对反应速率的影响比浓度的影响更显著更显著.c一定时一定时, t, 绝大多数化学反应的速率明显增大绝大多数化学反应的速率明显增大. 因为因为t, 反应物分子的运动速率加快反应物分子的运动速率加快, 反应物分子反应物分子间碰撞频率增大间碰撞频率增大, 更重要的是更重要的是反应物分子的能量增加反应物分子的能量增加, 活化分子

25、的百分数也随之增加活化分子的百分数也随之增加, 所以有效碰撞次数增所以有效碰撞次数增大大, 使反应速率加快使反应速率加快.温度变化对反应速率的影响温度变化对反应速率的影响, (c一定时一定时, t, f , v ) 主要表现在对速率常数主要表现在对速率常数k的影响的影响. 二、温度对化学反应速率的影响二、温度对化学反应速率的影响 1884年年范特霍夫范特霍夫提出了一个经验规则：提出了一个经验规则：一般一般情况下，在反应物浓度相同的情况下，温度每升情况下，在反应物浓度相同的情况下，温度每升高高10，反应速率大约增加到原来的，反应速率大约增加到原来的2-4倍。倍。1、范特霍夫规则、范特霍夫规则t)

26、t(kkc)t (t1010ntntkkcntt)10()10(为温度系数为温度系数n利用范特霍夫规则可估计温度对反应利用范特霍夫规则可估计温度对反应速率的影响速率的影响n在一定温度范围内成立（爆炸反应不符）在一定温度范围内成立（爆炸反应不符）2、阿仑尼乌斯方程式（定量公式）、阿仑尼乌斯方程式（定量公式）rteaeakea：活化能（活化能（kjmol-1）r: 8.31410-3 kjmol-1k-1a：指前因子（单位同指前因子（单位同k）对给定反应来说为常数对给定反应来说为常数从上式可知：从上式可知：t 增加、增加、 k 增加、增加、v增加增加（且影响较（且影响较大）大）无催化剂时，同一反应

27、的无催化剂时，同一反应的ea及及a不随不随t 变化变化（1）指数式：）指数式：重点掌握重点掌握温度增加温度增加, ,k值变大值变大, ,由于由于k与温度与温度t成指数关成指数关系系, ,因此温度的微小变化因此温度的微小变化, ,将导致将导致k值的较大值的较大变化变化. . （2）对数式：）对数式：artekalnlnartekalg303.2lg重点掌握重点掌握阿仑尼乌斯公式适用于均相和多相系统阿仑尼乌斯公式适用于均相和多相系统, ,但并不是所但并不是所有反应都符合这个公式有反应都符合这个公式 1/t(103k-1)4.03.02.01.00.51.01.52.0lg k以以lgk1/t作图作

28、图 为直线：为直线：斜率斜率= - -ea/2.303rt 截距截距 =lga例例2-4:对于下列反应对于下列反应： c2h5cl(g)=c2h4(g) + hcl(g) 其指前因子其指前因子a=1.61014s -1，ea=246.9kjmol1，求求700k、710k和和800k时的速率常数时的速率常数k。 解：根据阿仑尼乌斯公式，当解：根据阿仑尼乌斯公式，当t=700k时：时： artekalg303. 2lg114111s106 . 1lgk700kmolj314. 8303. 2molj10009 .246k700=6.010-5s-1用同样的方法可求出温度为用同样的方法可求出温度为

29、710k和和800k时时的速率常数的速率常数k。k710=1.110-4s-1k800=1.210-2s-1 温度升高温度升高10时时, ,反应速率约增大到反应速率约增大到原来的原来的2倍倍, ,温度升高温度升高100 时时, ,反应速率反应速率约增大到原来的约增大到原来的200倍倍 阿仑尼乌斯公式不仅说明阿仑尼乌斯公式不仅说明k k与与t t 的关系的关系, , 而且而且还说明还说明ea、 t 与与k 的关系，的关系，e ea a 越大越大, , k 值越值越小小, , 反应速率越慢反应速率越慢. . 斜率斜率=- -ea/2.303rt 截距截距 =lga斜率较小的直线斜率较小的直线代表活

30、化能较小的反应，斜率较大的代表活化能较小的反应，斜率较大的代代表活化能较大的反应表活化能较大的反应 活化能较大的反应活化能较大的反应,其反应速其反应速率随温度增加较快率随温度增加较快,即具有较即具有较大的温度系数，所以温度升高大的温度系数，所以温度升高对活化能较大的反应更有利对活化能较大的反应更有利 artekalg303.2lg4.03.02.01.00.51.01.52.0lg k1/t(103k-1)3、应用：求不同温度时的、应用：求不同温度时的k 及及ea、a 若若t1、t2时有时有k1、k2，代上式相减有代上式相减有求求k、t、ea121212lg303. 2kkttttrea求求e

31、artekaa303.2lglg求求a211212303. 2lgttttrekka重点掌握重点掌握由实验测得两个不同温度下由实验测得两个不同温度下t1t2的速率常数的速率常数k1k2,可可计算计算ea 反之反之, ,若已知若已知ea及某一温度下的速率常数及某一温度下的速率常数k，也可计算出另一温度下的也可计算出另一温度下的k值值. . 温度变化相同时温度变化相同时, t= t，ea较大的反应较大的反应,速率常速率常数数k随温度的升高而增加的倍数较大随温度的升高而增加的倍数较大,故升高温度故升高温度有利于活化能较大的反应有利于活化能较大的反应. 因为因为ea(吸热反应）吸热反应）大于大于ea(

32、放热反应），故升高相同温度时，吸热放热反应），故升高相同温度时，吸热反应反应k升高的倍数远远大于放热反应升高的倍数远远大于放热反应k 升高倍数。升高倍数。结结 论：论：对同一反应对同一反应, ,温度变化相同时温度变化相同时, ,因因ea基本不变基本不变, ,故在故在低温区速率常数随温度的升高而增加的倍数较大低温区速率常数随温度的升高而增加的倍数较大, ,因此因此, ,在低温区改变温度对速率的影响比高温区内在低温区改变温度对速率的影响比高温区内要大要大. .例例2-52-5对于反应：对于反应：2nocl(g) = 2no(g) + cl2(g) 经实经实验测得验测得300k时时, k1=2.81

33、0-5lmol-1s-1, 400k时时, k2=7.010-1lmol-1s-1，求反应的活化能，求反应的活化能，800k时时k3 解：根据公式解：根据公式211212303. 2lgttttrekka1212213032kklgttttr.ea511110821007k300k400k400k300kmolj31483032.lg.ea=101kjmol-1kkkkkmolkjmolkjsmollk30080030080010314. 8303. 2101108 . 2lg11311153k3=2.8106lmol-1 s-1n 知知t1、t2的速率常数的速率常数k1 、k2 ,求求ea，

34、知知ea，可求可求t1 、 t2 、k1 、k2 任一个任一个温度如何影响反应速率温度如何影响反应速率 单位体积内活化分子百分数单位体积内活化分子百分数 f 增加增加nt增大增大,分子运动速率增加、易获得能量成为活分子运动速率增加、易获得能量成为活化分子、活化分子百分数化分子、活化分子百分数 f 增加、有效碰撞次增加、有效碰撞次数增加、数增加、v 增大增大.(2) ea大大的反应，的反应， k 小小，反应慢反应慢；但温度变化相同时，；但温度变化相同时， ea大的反应大的反应k增大显著；增大显著；(1) t 增大增大、-ea/rt增大增大、 k 增大增大、 v 增大增大;且因指数关且因指数关系系

35、k 增大显著增大显著;因此因此t增大时，增大时，k增大，增大，v增大，而增大，而ea不变不变k 与与c无关无关n由阿仑尼乌斯方程式指数式有：由阿仑尼乌斯方程式指数式有：rteaeak1.催化剂和催化作用催化剂和催化作用催化剂催化剂: :在反应系统中，能改变化学反应速率而本身在反应系统中，能改变化学反应速率而本身在反应前后质量、组成和化学性质都不发生变化的在反应前后质量、组成和化学性质都不发生变化的一类物质一类物质 。催化剂改变反应速率的作用称为催化剂改变反应速率的作用称为催化作用催化作用 凡是能加快反应速率的催化剂称为凡是能加快反应速率的催化剂称为正催化剂正催化剂 凡是能减慢反应速率的催化剂称

36、为凡是能减慢反应速率的催化剂称为负催化剂负催化剂或或阻化剂阻化剂 三、催化剂对化学反应速率的影响三、催化剂对化学反应速率的影响2.2.催化剂的特性催化剂的特性 ( (1).1).催化剂改变了反应的历催化剂改变了反应的历程程, ,降低了反应的降低了反应的活化能活化能, ,使使活化分子百分数增加活化分子百分数增加, ,反应反应速率加快速率加快 a + b ab 无催化剂无催化剂 a + b ab ea加催化剂加催化剂a + k ak e1 ak + b ab+k e2从图可知：从图可知： e1和和e2ea，反应速率加快反应速率加快 因速率常数与活化能呈指数关系因速率常数与活化能呈指数关系, ,活化

37、能发生活化能发生较小的变化较小的变化, ,反应的速率常数就会发生大幅度反应的速率常数就会发生大幅度的变化的变化, ,导致化学反应速率大幅度改变导致化学反应速率大幅度改变 hi(g)503k分解分解无催化剂无催化剂 ea=184.1kjmolauea=104.6kjmol, k 增大增大1亿多倍亿多倍例例2-6 已知反应已知反应 2h2o2 = 2h2o + o2 的活化能的活化能ea1 为为71 kjmol-1，在过氧化氢酶的催化下在过氧化氢酶的催化下, 活化能活化能ea2 降至降至8.4 kjmol-1. 试计算试计算298k时在酶催化下时在酶催化下, h2o2分解速率为分解速率为原来的多少

38、倍？原来的多少倍？ 解：解：已知反应：已知反应： 2h2o2 = 2h2o + o2 t=298k ea1=71 kjmol-1 ea2=8.4 kjmol-1 rteaaek据公式据公式：102725k298kmolj3148molj10004871121049111.eekk.).(k298kmolj314. 8molj10004 . 821112aeaekrteak298kmolj314. 8molj10007111111aeaekrtea方法一方法一:10121112112221110499710298314830321000487130321230323032.kk.kkmolj.m

39、olj).(rt.eaeakklg)()(algrt.eaklgalgrt.eaklg（1）（2） 方法二方法二 加入催化剂使反应的活化能降低，加入催化剂使反应的活化能降低，k k与与 ea ea 为指数关系为指数关系, , 速率常数速率常数 k k 变大变大. . 活化能发生较小的变化，反应的速率活化能发生较小的变化，反应的速率常数就会发生大幅度的变化，导致化学反应常数就会发生大幅度的变化，导致化学反应速率大幅度改变速率大幅度改变 加入催化剂加入催化剂, ,使使 ea ea 降低降低, ,活化分子百分数活化分子百分数提高提高 加入催化加入催化剂剂2.2.催化剂只能改变反应速率催化剂只能改变反

40、应速率, ,不能改变反应的不能改变反应的可能性可能性催化剂只能加速热力学认为可能进行的反应催化剂只能加速热力学认为可能进行的反应, ,对于热力学认为不能发生的化学反应对于热力学认为不能发生的化学反应, ,使用催使用催化剂是徒劳的化剂是徒劳的 3.3.催化剂具有高选择性催化剂具有高选择性 每种催化剂都有其使用的范围每种催化剂都有其使用的范围, ,只能催化某一类只能催化某一类或某几个反应或某几个反应, ,有时甚至只能催化某一个反应有时甚至只能催化某一个反应 4.4.催化剂具有高效性催化剂具有高效性少量的催化剂就可使反应速率发生极大的变少量的催化剂就可使反应速率发生极大的变化，其效能远远超过浓度、温

41、度对反应速率化，其效能远远超过浓度、温度对反应速率的影响的影响 小结小结:定性定性kvea增加反应物增加反应物c不变不变不变不变增加反应温度增加反应温度吸热反应吸热反应吸热反应吸热反应 基本不变基本不变放热反应放热反应放热反应放热反应加催化剂加催化剂定量定量:n质量作用定律质量作用定律对于任意基元反应：对于任意基元反应： ma + nb = pc + qd v v=kcm(a)cn(b)artekalg303.2lg211212303. 2lgttttrekka1如果一反应的活化能为如果一反应的活化能为117.5 kj mol1，在温度在温度为为_k时，反应速率常数时，反应速率常数k的值是的值是400k时反应速率时反应速率常数的常数的2倍。倍。2250c时，反应时，反应 n2(g)+3h2(g)=2nh3(g)的的 q= 92.4kjmol1，若升温约若升温约500c,则则k正正_， k逆逆_, v正正_,