《化学反应速率》ppt课件

1、第七章第七章 化学反响速率化学反响速率本章主要内容及要求：本章主要内容及要求： 1 1化学反响速率的概念及其实验测定方法。化学反响速率的概念及其实验测定方法。 2 2了解反响速率实际：碰撞实际、过渡形状实际。了解反响速率实际：碰撞实际、过渡形状实际。 3 3了解基元反响、复杂反响、反响级数、反响分了解基元反响、复杂反响、反响级数、反响分子子 数的概念。数的概念。 4 4掌握质量作用定律和化学反响的速率方程式。掌握质量作用定律和化学反响的速率方程式。 5 5掌握浓度、温度及催化剂对反响速率的影响。掌握浓度、温度及催化剂对反响速率的影响。 6 6掌握温度与反响速率关系的阿仑尼乌斯阅历公掌握温度与反

2、响速率关系的阿仑尼乌斯阅历公式，并能用活化分子、活化能等概念解释浓度、温式，并能用活化分子、活化能等概念解释浓度、温度、催化剂等外界要素对反响速率的影响。度、催化剂等外界要素对反响速率的影响。-化学反响速率的定义及其表示方法化学反响速率的定义及其表示方法1-1 1-1 化学反响速率的概念化学反响速率的概念 是指一定条件下单位时间内某化学反响的反响物转变是指一定条件下单位时间内某化学反响的反响物转变为生成物的速率。为生成物的速率。 对于均匀体系的恒容对于均匀体系的恒容V V不变反响，习惯用单位时间不变反响，习惯用单位时间内反响物浓度的减少或生成物浓度的添加来表示，而且习内反响物浓度的减少或生成物

3、浓度的添加来表示，而且习取正值。浓度单位通常用取正值。浓度单位通常用molL-1molL-1，时间单位视反响快慢，时间单位视反响快慢，可分别用秒可分别用秒(s)(s)、分、分(min)(min)或小时或小时(h)(h)等表示。这样，化学反等表示。这样，化学反响速率的单位可为响速率的单位可为molL-1s-1molL-1s-1、molL-1min-1molL-1min-1、molL-1h-1molL-1h-1。例如：例如：N2O5N2O5NO2+O2 NO2+O2 tONttONONONV)(521225215252tNONOV)(22tOOV)(22 从表7-1数据可知,不同时间间隔里,反响的

4、 不同且三个式子都表示同一化学反响的速率，但采用不同物质的浓度变化来表示时，其数值不一定一样，但它们之间有内在联络： (每耗费2mol N2O5就产生mol NO2和1mol O2) 以上所讨论的反响速率都是某一段时间内的平均反响速率，当 时， 那么可表示某一时辰的化学反响速率，称为瞬间反响速率.普通用作图法求得。 VtOtNOtON1141212252tcVi0t 显然，在这里用三种物质表示的速率之比是2:4:1，它们之间的比值为反响方程式中相应物质化学式前的系数比。 对于普通反响： aA + bB = dD + eE 可表示为： = CA/at = CB/bt =CD/dt = CE/et

5、Vi2-2 2-2 反响速率的表示：反响速率的表示： 某一时辰的反响速率、瞬时速率某一时辰的反响速率、瞬时速率 平均速率平均速率 用反响中的任何物质表示反响速率，数值上都是一样的；用反响中的任何物质表示反响速率，数值上都是一样的； 瞬时速率的测定可以由作图法得到：以瞬时速率的测定可以由作图法得到：以c-tc-t作图作图, ,得一曲线，得一曲线，要求某一时辰要求某一时辰c c的瞬间反响速率，在的瞬间反响速率，在c c点作曲线的切线，切线点作曲线的切线，切线的斜率即为瞬间反响速率。的斜率即为瞬间反响速率。 tcVi7-2 反响速率实际简介2-1 碰撞实际 反响物分子(或原子、离子)之间必需相互碰撞

6、，才有能够发生化学反响。但是反响物分子之间并不是每一次碰撞都能发生反响。活化分子:是指一些动能特大,且能发生有效碰撞的分子.活化能 Ea :活化分子的平均能量与反响物分子的平均能量之差，即 ： Ea 活化分子Ea* 普通分子E 普通化学反响的活化能约在40400KJ.mol-1之间。在一定温度下，反响时活化能Ea越大，活化分子所占的百分数越小，反响速度越慢。反之Ea 越小，活化分子所占的百分数越大，反响速度越快。2-2 2-2 过渡形状实际过渡形状实际 过渡形状实际以为：化学反响不只是经过反过渡形状实际以为：化学反响不只是经过反响物分子之间简单碰撞就能完成的，而是在碰撞后先响物分子之间简单碰撞

7、就能完成的，而是在碰撞后先要经过一个中间的过渡形状，即首先构成一种活性集要经过一个中间的过渡形状，即首先构成一种活性集团团( (活化配合物活化配合物) ) 反响物反响物 活化配合物活化配合物( (过渡形状过渡形状) ) 生成物生成物例如：在以下反响中 A BC AB C 反响过程中随着A，B，C三原子相对位置的改动构成活化配合物(ABC)(过渡形状)： A BC ABC) AB C7-3 7-3 影响化学反响速率的要素影响化学反响速率的要素3-1 3-1 浓度对化学反响速率的影响浓度对化学反响速率的影响 恒恒T T条件下条件下,V,V主要决议于反响物浓度，反响物浓主要决议于反响物浓度，反响物浓

8、度越大度越大,V,V越快越快, ,这个景象可用碰撞实际来解释这个景象可用碰撞实际来解释: : 在恒在恒T T条件下条件下, ,对某一化学反响来说对某一化学反响来说, ,反响物中活反响物中活化分子的百分数是一定的化分子的百分数是一定的. .添加反响物浓度时添加反响物浓度时, ,单位体单位体积的活化分子数目增多积的活化分子数目增多, ,反响物分子有效碰撞的频率反响物分子有效碰撞的频率增大增大,V,V增大。增大。 1 1基元反响：基元反响： 对于简单反响，反响物分子在有效碰对于简单反响，反响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响。撞中经过一次化学变化就能转化为产物的反响。2 2基元反

9、响的化学反响速率方程式：可由质量作用基元反响的化学反响速率方程式：可由质量作用定律描画定律描画3.3.质量作用定律：恒温下，基元反响的反响速度与各反响物浓度系质量作用定律：恒温下，基元反响的反响速度与各反响物浓度系数方次的乘积成正比。数方次的乘积成正比。例如：基元反响例如：基元反响 aA+bB gG+hH aA+bB gG+hH 速率方程速率方程 V= k V= k 速率常数速率常数k k 的意义的意义: : 可了解为当反响物浓度都为单位浓度时的反响速率；可了解为当反响物浓度都为单位浓度时的反响速率； k k由化学反响本身决议，是化学反响在一定温度时的特征常数；由化学反响本身决议，是化学反响在

10、一定温度时的特征常数； 一样条件下，一样条件下， k k值越大，反响速率越快；值越大，反响速率越快； k k的数值与反响物的浓度无关。的数值与反响物的浓度无关。baBA4 4非基元反响：非基元反响： 反响物分子需经几步反响才干转化为生成物的反反响物分子需经几步反响才干转化为生成物的反 应。应。例如：例如：H2+I2 2HI H2+I2 2HI 分二步进展分二步进展 1 1 I2 2I (I2 2I (快反响快反响) ) 2 22I+H2 2HI (2I+H2 2HI (慢反响慢反响) ) 速率方程速率方程V= k V= k 对于非基元反响，其反响的速率方程只需经过实验来确定。对于非基元反响，其

11、反响的速率方程只需经过实验来确定。 22HI5. 5. 反响的分子数和反响级数反响的分子数和反响级数反响的分子数反响的分子数: :从微观上用来阐明各反响物分子经碰撞而发生从微观上用来阐明各反响物分子经碰撞而发生的过程中所包含的分子数，所以反响分子数仅对基元反响而言。的过程中所包含的分子数，所以反响分子数仅对基元反响而言。按反响物的分子数按反响物的分子数, ,基元反响可分为三类：基元反响可分为三类： 单分子反响单分子反响: :分解反响或异构化反响分解反响或异构化反响 双分子反响双分子反响: :多数反响多数反响 三分子反响三分子反响: :少数反响少数反响 三个质点同时碰撞的几率很小三个质点同时碰撞

12、的几率很小反响级数反响级数: :反响的速率方程中各反响物浓度指数之和。反响的速率方程中各反响物浓度指数之和。反响级数可以是反响级数可以是0,1,2,3 0,1,2,3 或分数或分数 。 对于基元反响反响分子数与反响级数是一致的。对于基元反响反响分子数与反响级数是一致的。2422NOON2222ONONOHIHI2226. 6. 速率常数速率常数k k的单位与反响级数的关系的单位与反响级数的关系 反响级数反响级数 速率方程速率方程 k k的单位的单位 1 V= k(A) s-11 V= k(A) s-1 2 V= k(A)2 dm3 mol-1 s 2 V= k(A)2 dm3 mol-1 s

13、N V= k(A)N (dm3 mol-1)N-1 s- N V= k(A)N (dm3 mol-1)N-1 s-2 2 0 V= k mol dm-3 s-1 0 V= k mol dm-3 s-1因此，由因此，由k k的单位，可判别出反响的级数的单位，可判别出反响的级数. . 温度对反响速率有明显的影响，且其影响较复杂，多数化温度对反响速率有明显的影响，且其影响较复杂，多数化学反响随温度升高，反响速率增大。普通来说，温度每升高学反响随温度升高，反响速率增大。普通来说，温度每升高10K10K，反响速率大约添加反响速率大约添加2-32-3倍。倍。1 1用碰撞实际解释用碰撞实际解释: :温度升高

14、，活化分子的百分数添加，有温度升高，活化分子的百分数添加，有效碰撞的百分数升高，速率增大。效碰撞的百分数升高，速率增大。2 2用过渡形状实际解释：不论反响吸热还是放热，在反响过用过渡形状实际解释：不论反响吸热还是放热，在反响过程中反响物必需爬过一个能垒反响才干进展。程中反响物必需爬过一个能垒反响才干进展。3-2 3-2 温度对化学反响速率的影响温度对化学反响速率的影响RTEaeAk/ARTEkalg303. 2lg2. 2. 温度温度T T对对k k的影晌；稍有变化，的影晌；稍有变化，k k有较大变化，尤其有较大变化，尤其a a较大时较大时其变化更明显。其变化更明显。升高温度更有利于升高温度更

15、有利于a a较大的反响进展；较大的反响进展；一个反响在低温时速率随温度变化比在高温时显著得多。一个反响在低温时速率随温度变化比在高温时显著得多。 如由实验测得某一反响在一系列不同温度时的如由实验测得某一反响在一系列不同温度时的k k值，以值，以lgklgk对对1/T1/T作图，可得不断线，直线的斜率为作图，可得不断线，直线的斜率为a/(2.303R)a/(2.303R)，在纵坐标的截，在纵坐标的截距为距为lgAlgA，利用直线的斜率，可求反响的，利用直线的斜率，可求反响的a a。在1、T2时， 得： 或ARTEaklg303. 2lg11ARTEaklg303. 2lg22)11(303. 2

16、lglg2112TTREakk)(303. 2lg211212TTTTREakk3. 3. 阿仑尼乌斯公式圆满处理了两个问题：阿仑尼乌斯公式圆满处理了两个问题： 对的影响：对的影响：a a一定，越高，一定，越高， 越大，越大，k k越大，越大，速率越大，速率越大，k k与呈指数关系，稍有变化，与呈指数关系，稍有变化，k k有较大变化有较大变化 a a对的影响：一定，对的影响：一定，EaEa越小，越小， 越大，越大，k k越越大，速率越大。大，速率越大。RTEaeRTEae- -催化剂对化学反响速率的影响催化剂对化学反响速率的影响催化剂：是一种能改动化学反响速率，其本身在反响前催化剂：是一种能改动化学反响速率，其本身在反