《大学化学教学》7化学反应速率（修改稿）

1、编辑ppt1 1. 1.理解理解以下概念：化学反应速率、基元反应、以下概念：化学反应速率、基元反应、有效碰撞、活化分子、活化能、反应级数、半衰期、有效碰撞、活化分子、活化能、反应级数、半衰期、催化剂、酶。催化剂、酶。 2. 2.掌握掌握化学反应速率方程式的写法及具有简单级化学反应速率方程式的写法及具有简单级数反应的特征，数反应的特征，掌握掌握ArrheniusArrhenius方程式的意义及应用。方程式的意义及应用。 3. 3.理解理解碰撞理论和过渡态理论，能用碰撞理碰撞理论和过渡态理论，能用碰撞理论解释浓度、温度、催化剂对反应速率的影响。论解释浓度、温度、催化剂对反应速率的影响。 4. 4.

2、了解了解催化作用理论及酶催化的特征。催化作用理论及酶催化的特征。编辑ppt2对于一个化学反应，必须研究三个问题：对于一个化学反应，必须研究三个问题：1 1、反应能否自发进行？、反应能否自发进行？方向性问题方向性问题 2 2、给定条件下，有多少反应物最大、给定条件下，有多少反应物最大限度转化为产物？限度转化为产物？化学平衡问题化学平衡问题3 3、实现这种转化需要多长时间？如何转化？、实现这种转化需要多长时间？如何转化？反应速率，反应机理反应速率，反应机理化学热力学化学热力学化学动力学化学动力学编辑ppt3化学热力化学热力学研究化学反应发生的可能性。学研究化学反应发生的可能性。编辑ppt4 tct

3、c)()(生成物或反应物编辑ppt5A B + Ct (s) 2s 5scA (mol L-1) = - = 0.066 (mol L-1 s-1) 5- 2 是在一个时间间隔内反应体系中某组分浓度的改变量。编辑ppt6I-H2O2 (aq) = H2O(l)+O2(g) = lim - = -dc(H2O2) dt瞬时速率瞬时速率(instantaneous rate) 即缩短时间间隔，令t趋近于零时的速率。即某一时刻的速率。即某一时刻的速率。 c(H2O2) tt 0编辑ppt7dtdcBB1dtNHdcdtHdcdtNdcdtdcBB）（）（）（32221311112NH3N2 +3H2

4、B为反应式中相应物质为反应式中相应物质B的化的化学计量系数。学计量系数。 编辑ppt8NO2（g）+ CO（g）NO（g）+ CO2（g）编辑ppt9ONOOCNNCCONOOOCOOOOONOOCONOOCO碰撞前碰撞碰撞后适当的碰撞方位不适当的碰撞方位碰撞方位和化学反应编辑ppt编辑ppt11由反应物一步就直接转变为生成物的反应称由反应物一步就直接转变为生成物的反应称为为基元反应基元反应。如：。如：CO（g）+ H2O（g）= CO2（g）+ H2（g）有多个基元反应组成 的编辑ppt12它是由两步组成的：它是由两步组成的：（1） I2（g）= 2I（g） 快反应快反应（2） H2（g）+

5、 2I（g）= 2HI（g）慢反应（速率控制步骤）慢反应（速率控制步骤）如元反应：如元反应：NO2（g）+ CO（g）= NO（g）+ CO2（g）根据质量作用定律，反应速率与反应物浓度的关系为：根据质量作用定律，反应速率与反应物浓度的关系为： c（NO2）c（CO）或写成：或写成： = kc（NO2）c（CO）编辑ppt13 = kc（NO2）c（CO）编辑ppt142N2O5（g）= 4NO2（g）+ O2（g）实验证明：实验证明： c（N2O5）而不是与）而不是与 c2（N2O5）速率方程为：速率方程为： = kc （N2O5）研究表明，上述反应是分步进行的：研究表明，上述反应是分步进行

6、的：（1）N2O5NO2 + NO3 （慢，速率控制步骤）（慢，速率控制步骤）（2）NO3+ NO2 （3）NO + NO3NO + NO2 + O2 （快）（快）2NO2 （快）（快）编辑ppt15C(s)+ O2(g)= CO2(g) = kc(O2) = kc(C12H22O12)如：蔗糖的水解反应：如：蔗糖的水解反应：C12H22O11+H2O = C6H12O6 + C6H12O6Hg(NO3)2 + Hg(l)= Hg2(NO3)2 = kc Hg(NO3)2编辑ppt16例例 测得测得A A与与B B反应生成反应生成C C的有关实验数据如下：的有关实验数据如下：实验实验序号序号

7、起始浓度起始浓度/（molL-1）反应速率反应速率 /（molL-1min-1AB123451.010-21.010-21.010-22.010-23.010-25.010-41.010-31.510-35.010-45.010-42.510-75.010-77.510-71.010-62.2510-6试写出该反应的速率方程式。试写出该反应的速率方程式。 =k c2AcB解：解：编辑ppt17设任一反应：设任一反应：aA + bB产物产物其速率方程式为：其速率方程式为：BAckc编辑ppt18如：如：Cl2（g）+ CO（g）碳催化剂碳催化剂200C5 . 1ClCO2ckc（反应（反应总级数

8、为）总级数为）N2O（g）AuAu0ON2kc（为零级反应）为零级反应）COCl2 （氯化碳酰或光气）（氯化碳酰或光气）N2（g）+ 1/2O2（g）编辑ppt191 1、对于反应、对于反应ClCl2 2(g)+2NO(g)(g)+2NO(g) =2NOCl(g)=2NOCl(g)（亚硝酰氯亚硝酰氯 ），实验，实验发现，如两反应物浓度都加倍，则反应速率增至发现，如两反应物浓度都加倍，则反应速率增至8 8倍。该反倍。该反应的级数是应的级数是A. 0 B. 1 C.2 D.3 E. 1/2 A. 0 B. 1 C.2 D.3 E. 1/2 2 2、已知、已知A+2B= CA+2B= C，则其速率方

9、程式为，则其速率方程式为A. A. = = kckcA Ac cB B2 2 B. B. = = kc kcA Ac cB B C. C. = = k ck cB B2 2D. D. = =k k c c3 3 E. E. 无法确定无法确定 答：（答：（1）D （2）E编辑ppt20kcdtdct0cckdtcdc0lnc = lnc0 ktktcc)ln(ln0设任一反应：设任一反应： aA产物产物则反应速率方程为：则反应速率方程为：编辑ppt21ktcc0lnc = c0e-kt303. 2ktcclg0cctk0ln10lnlncktclnclnct t一级反应的浓度与时间的关系一级反应

10、的浓度与时间的关系lnc = lnc0 k t编辑ppt222ln2/cclnkt002/1k693. 0t2/1例题例题8-2编辑ppt23 已知已知6060C CO O衰变的衰变的t t1/2 1/2 ，放射性，放射性6060C COO所产生的所产生的 射线射线广泛用于癌症治疗，放射性物质的强度以广泛用于癌症治疗，放射性物质的强度以cici（居里）表示。（居里）表示。某医院购买一台某医院购买一台20ci20ci的钴源，在作用的钴源，在作用1010年后，还剩多少？年后，还剩多少？解：解：k693. 0t2/112/1a132. 0a26. 5693. 0t693. 0kaaciCocci10

11、132. 0)(20ln1c（Co）编辑ppt24服药后时间服药后时间 t/h46810121416血中药物血中药物A含量含量/（mgL-1）4.63.93.22.82.52.01.6lg 0.66 0.59 0.51 0.45 0.40 0.30 0.26编辑ppt25 解：（解：（1 1）先求速率常数）先求速率常数k k，一级反应以，一级反应以lg lg 对对t作图，得直线，见图作图，得直线，见图8-2。求。求斜率。斜率。编辑ppt261h0382. 0h4h166 . 4lg6 . 1lg斜率k =2.303（0.0382 h-1）=0.088 h-1t1/2= 0.693 / kh-1

12、 h （2）由图）由图8-2中可以看出，中可以看出，t = 0h 时，时，lgc0，最低，最低有效浓度的，就可以计算出第二次注射有效浓度的，就可以计算出第二次注射的时间：的时间：hhkcct3 . 6088. 0)57. 081. 0(303. 2)lg(lg303. 210编辑ppt27有两种情况有两种情况（1） A+A（2） A+B2kcdtdc积分可得：积分可得：t0cc2dtkcdc0ktc1c10产物产物产物产物编辑ppt28 （1 1） 以以1/1/c c对对t t作图得一直线，作图得一直线，斜率为斜率为 k k。0c1ktc1)c1c1(t1k0或写成：或写成： 二级反应中浓度与

13、二级反应中浓度与 时间的关系时间的关系02/1kc1t编辑ppt29CHCH3COOC2H5 + NaOH若乙酸乙酯与氢氧化钠的初始浓度均为，反应若乙酸乙酯与氢氧化钠的初始浓度均为，反应2020分钟后，分钟后，碱的浓度变化了。试求该反应的速率常数和半衰期。碱的浓度变化了。试求该反应的速率常数和半衰期。解：解：)minLmol(52. 6)0100. 0100566. 00100. 01(201)c1c1(t1k110(min)3 .150100. 052. 61kc1t02/1CH3COONa + C2H5OH编辑ppt30kkcdtdc0积分得：积分得：c0 c = k tc = k t +

14、 c0（1 1）c c 对对t t作图的一直线，斜率为作图的一直线，斜率为k k。零级反应中浓度与零级反应中浓度与 时间的关系时间的关系（2 2）k k 的单位为的单位为 浓度浓度 时间时间 -1-1。kc5 . 0k2ct002/1编辑ppt31反应级数反应级数 一级反应一级反应 二级反应二级反应 零级反应零级反应基本方程基本方程 lnc0-lnc =kt c c0 0- - c c = =ktkt 直线关系直线关系 lnc对对t 1/c对对t c对对t 斜率斜率 -k k -k 半衰期（半衰期（t1/2） k 1/kc0 c0/2k k的量纲的量纲 时间时间-1 浓度浓度-1 时间时间-1

15、 浓度浓度 时间时间-1 ktc1c10编辑ppt32具有一定能量的分子具有一定能量的分子百分数百分数动能动能T1T2T2 T1图图8-4 温度升高活化分子比率增大温度升高活化分子比率增大Vant Hoff规则：温度每升高10，反应速率一般增加24倍。编辑ppt33RT/a-EAek 或或AlnRTEklna （1 1）对某一反应，）对某一反应， E Ea a为一常数，温度升高，为一常数，温度升高， 增大，则增大，则k k值也增大，反应速率加快，这说明了温度对反应值也增大，反应速率加快，这说明了温度对反应速率的影响。速率的影响。RT/a-Ee编辑ppt34RT/a-Ee编辑ppt35AlnRT

16、Ekln1a1AlnRTEkln2a2两式相减得：两式相减得：）（）（1212a21a12TTTTRET1T1REkkln）（1212a12TTTTR303. 2Ekklg121221lnkkTTTTREa）（或或例题例题8-3编辑ppt36 COCO（CHCH2 2COOHCOOH）2 2在水溶液中的分解反应，在水溶液中的分解反应，10 10 时时k k1010 = 1.08 = 1.081010-4-4s s-1-1，60 60 时时k k6060 = 5.48 = 5.481010-2-2s s-1-1，试求反应的活化能及试求反应的活化能及30 30 的反应速率常数的反应速率常数k k3

17、030。解：已知解：已知T1= 283K时，时，k1= 1.0810-4s-1； T2= 333K时，时，k2= 5.4810-2s-1；R =8.314JK-1mol-1。)(6 .971008. 11048. 5ln283333333283314. 8ln142121221molkJkkTTTTREa）（）（编辑ppt37）（30328328330310314. 86 .971008. 1ln3430kk30 = 1.67103（s-1） 实实验值验值k30 = 1.63103（s-1），与计算值相当符合。），与计算值相当符合。编辑ppt38编辑ppt392KMnO4+3H2SO4 + 5

18、H2C2O4= 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O + 10CO2 1.1.催化剂在化学反应前后的质量和组成不变。催化剂在化学反应前后的质量和组成不变。 2.2.催化剂用量少，但对反应速率的影响大。催化剂用量少，但对反应速率的影响大。 3.3.催化剂能加快正反应速率，也能加快逆反应速率，催化剂能加快正反应速率，也能加快逆反应速率，编辑ppt40C2H5OHCuCu200250Al2O3250300CH3CHO + H2C2H4 + H2O编辑ppt41A+B+CAC+BAB+CEE1E2（1）（2）能能 量量反应进程反应进程图图8-6 催化作用的能量图催化作用的能量图化学反应：化学反应

19、：A+B所需活化能为所需活化能为E在催化剂在催化剂C的的参与下参与下（1）A+C AC（）（2）AC+B AB+C （）ABE1+ E2编辑ppt42酶除了具有一般催化剂的特性外，还具有酶除了具有一般催化剂的特性外，还具有下列特征下列特征：编辑ppt432. 2.具有很高的催化活性。具有很高的催化活性。编辑ppt449. 9. 形成光化学烟雾的化学反应之一是形成光化学烟雾的化学反应之一是OO3 3(g) + NO(g)(g) + NO(g)OO2 2(g) + NO(g) + NO2 2(g)(g)。己知此反应对。己知此反应对OO3 3和和NONO都是一级，且速率都是一级，且速率常数为常数为

20、10107 mol7 mol-1-1 L L s s-1-1。试计算当受污染的空气中。试计算当受污染的空气中c c(O(O3 3) = ) = c c(NO) = 5.0(NO) = 5.0 1010-8-8 mol mol L L11时，时，(1) NO(1) NO生成的初速率生成的初速率 (2) (2) 反应的半衰期反应的半衰期 (3) 5(3) 5个半衰期后的个半衰期后的c c(NO)(NO)。 解：（1） = kc(O3)c(NO)= 1.2 107 mol-1Ls-1 (5.0 10-8 molL-1)2 = 3.0 10-8 molL-1s-1编辑ppt45sct7 . 1Lmol100 .