普通化学--化学反应速率ppt课件

1、网络课件网络课件授课教师授课教师 ： 许许 迪迪 欧欧单单 位位 ： 化学教研室化学教研室 第四章第四章 化学反响速率化学反响速率Chapter 4 Chemical Reaction Rate一、化学反响速率的概念一、化学反响速率的概念二、浓度对化学反响速率的影响二、浓度对化学反响速率的影响三、温度对化学反响速率的影响三、温度对化学反响速率的影响四、反响速率实际简介四、反响速率实际简介第一节第一节 化学反响速率的概念化学反响速率的概念化学反响速率：化学反响速率：( (对于等容反响对于等容反响 单位时间内反响物浓度的减少或者产物浓度的单位时间内反响物浓度的减少或者产物浓度的添加来表示添加来表示

2、. . 浓度常用浓度常用moll-1moll-1，时间常用，时间常用s s，minmin，h h 反响速率又分为平均速率反响速率又分为平均速率average rateaverage rate和和 瞬时速率瞬时速率instaneous rateinstaneous rate两种表示方法两种表示方法. .瞬时速率只能用作图的方法得到：瞬时速率只能用作图的方法得到：tcvdONd2)(5vt0lim平均速率：平均速率：v = c / t + 实践任务中如何选择，往往取决于哪一种实践任务中如何选择，往往取决于哪一种 物质更易经过实验监测其浓度变化物质更易经过实验监测其浓度变化. .tzctyctbct

3、acddddddddZYBA对于普通的化学反响：对于普通的化学反响：aA + bB yY + zZtWctZctYctZctWctXctYctXcd)(dd)(dd)(dd)(dd)(dd)(dd)(dd)(d. d. cb.a.反响反响 2W+X Y+Z 哪种速率表达式是正确的？哪种速率表达式是正确的？内因：毫无疑问，反响速率首先决议内因：毫无疑问，反响速率首先决议 于反响物本身的性质于反响物本身的性质. .外因：浓度外因：浓度 温度温度 催化剂催化剂 接触面积接触面积对于某一化学反响的快慢影响要素对于某一化学反响的快慢影响要素白磷在纯氧气中熄灭白磷在纯氧气中熄灭白磷在含白磷在含20%的氧气

4、中熄灭的氧气中熄灭二、质量作用定律和速率方程二、质量作用定律和速率方程 当其他条件一定如当其他条件一定如T T，反响物等时，反响，反响物等时，反响物浓度越大，化学反响的速率越快。物浓度越大，化学反响的速率越快。 对于有气体参与的化学反响，增大系统的压力，对于有气体参与的化学反响，增大系统的压力，就意味着添加气体反响物的浓度，反响速率也会随就意味着添加气体反响物的浓度，反响速率也会随之增大。之增大。 如在温度恒定情况下如在温度恒定情况下, , 添加反响物的浓度可以增大反响速率。添加反响物的浓度可以增大反响速率。质量作用定律指出质量作用定律指出: : 在一定温度下，反响速在一定温度下，反响速率与反

5、响物浓度的乘积成正比。率与反响物浓度的乘积成正比。 阐明反响物浓度与反响速率之间定量关阐明反响物浓度与反响速率之间定量关系的数学表达式称为速率方程。系的数学表达式称为速率方程。对于基元反响：对于基元反响： 根据质量作用定律，其速率方程为：根据质量作用定律，其速率方程为： A(aq)+ B(aq)Y(aq)+ Z(aq)abyz ABabk ccv阐明：阐明： 1. 质量作用定律只适用于基元反响。质量作用定律只适用于基元反响。2. K为速率常数，数值等于反响物浓度均为速率常数，数值等于反响物浓度均为为 1molL-1时反响速率的值，普通由实验测时反响速率的值，普通由实验测得。得。 由反响物的本性

6、决议，与浓度无关。由反响物的本性决议，与浓度无关。 改动温度或改动温度或Cat， K也变化。也变化。 3. 复杂反响的速率方程只能经过实验获得！复杂反响的速率方程只能经过实验获得！ 即使由实验测得的反响级数与反响方程即使由实验测得的反响级数与反响方程式式 中反响物计量数之和相等，该反响也不一中反响物计量数之和相等，该反响也不一定定 就是基元反响就是基元反响.设反响的速率方程为设反响的速率方程为 v = k c(NH4+) n c(NO2- ) m由实验由实验1和和2可知：可知： v2 : v1 = 2.00 = (2.0) m m = 1同理可得同理可得 n = 1 v = k c(NH4+)

7、 c(NO2- ) 1.3510-7moldm-3 s-1 (0.100moldm-3)(0.005moldm-3 )k = 2.7 10-7moldm-3 s-1= 2.7 10-7moldm-3 s-1对反响对反响 NH4+(aq) + NO2-(aq) N2(g) + 2H2O(l) 实实 验验 初始初始c (NH4+) 初始初始c (NO2) 初始速率初始速率(mol dm3s1) 1.3510-70.005 mol dm320.200 mol dm3 0.010 mol dm3 5.4010-730.100 mol dm3 0.010 mol dm3 2.7010-70.100 mo

8、l dm31例题例题P78 4.1P78 4.1三、反响级数三、反响级数 一反响级数一反响级数 反响速率方程中反响物浓度项的幂指数之和称反响速率方程中反响物浓度项的幂指数之和称为反响级数。基元反响都具有简单的级数，而复为反响级数。基元反响都具有简单的级数，而复合反响的级数可以是整数或分数。合反响的级数可以是整数或分数。 反响级数反映了反响物浓度对反响速率的影响反响级数反映了反响物浓度对反响速率的影响程度。反响级数越大，反响物浓度对反响速率的程度。反响级数越大，反响物浓度对反响速率的影响就越大。影响就越大。 反响级数通常是利用实验测定的。反响级数通常是利用实验测定的。反响级数反响级数 速率方程速

9、率方程 速率常数的单位速率常数的单位 0 v =k mol.L-1.s-1 1 v =kc s-1 2 v =kc2 mol-1.L.s-1 3 v =kc3 mol-2.L2.s-1l 速率常数的单位是不同的；速率常数的单位是不同的；l 速率常数越大，阐明反响进展的越快；速率常数越大，阐明反响进展的越快；l 速率常数大小受多要素的影响，最重要的是温度。温度每升高速率常数大小受多要素的影响，最重要的是温度。温度每升高l 10K，速率常数增大，速率常数增大2-4倍。倍。l 速率常数只是一个比例系数速率常数只是一个比例系数,是排除浓度对速率的影响时表征反响是排除浓度对速率的影响时表征反响l 速率的

10、物理量速率的物理量.反响级数与速率方程的关系反响级数与速率方程的关系二二化化 学学 计计 量量方方 程程 式式速速 率率方方 程程反反 应应级级 数数计计 量量数数21+11+11+12+12+12+12+21+11+31+1+25+1+6 -282IOSckc)(ONO2ckc2 22IHckc2HNO2ckc22NOck2-3-HBrOBrcckc gCOgNO gCOgNO2500K2 gHI2gIgH22 gNO2gOgNO222aqIaqSO2aqI3aqOS324282aqO3Haq3Braq6HaqBrOaqBr2235 gOHgNg2Hg2NO222反响级数与化学计量方程式的关

11、系反响级数与化学计量方程式的关系 一、范特霍夫规那么一、范特霍夫规那么 温度每升高温度每升高 10 K，化学反响速，化学反响速率大约添加到原来的率大约添加到原来的2 4 倍。倍。这一规那么称为这一规那么称为 规那规那么。么。 温度对化学反响速率的影温度对化学反响速率的影响，其本质是温度对速率常数响，其本质是温度对速率常数的影响。的影响。 假设以假设以 k( T ) 和和 k(T10K) 分别表示温度为分别表示温度为 T 和和 T10 K 时的速率常数，那么有时的速率常数，那么有如下关系：如下关系： van t Hoff(10K)( )k Tk T第三节第三节 温度对化学反响速率的影响温度对化学

12、反响速率的影响式中的式中的 称为温度因子，称为温度因子， 。 当温度由当温度由T T 升高到升高到 T Ta a10K 10K 时，可得：时，可得： (10K)( )ak Tak T 分子运动速率加快分子运动速率加快, ,反响物分子间碰撞频率增大反响物分子间碰撞频率增大. . 活化分子百分数增大活化分子百分数增大缘由：缘由： 速率常数速率常数 k 的大小取决于反响的活化能的大小取决于反响的活化能Ea 和指数因子和指数因子A，但由于，但由于A 处于对数项中，处于对数项中， 对对 k 的影响远较的影响远较 Ea 为小，故为小，故k 的大小主要由的大小主要由 Ea 决决议，议，Ea越小，越小，lnk

13、 就越大，就越大，k 也就越大。也就越大。 二、二、 阿仑尼斯阿仑尼斯ArrheniusArrhenius 方程方程 18891889年，年，Arrhenius Arrhenius 根据大量实根据大量实验数据，总结出速率系数与温度之间的验数据，总结出速率系数与温度之间的关系为：关系为： 假设以对数方式表示，那么为：假设以对数方式表示，那么为：a/eERTkAaln ln EkART A 为常数，指前因子；为常数，指前因子；Ea反响的活化能反响的活化能a21211 2()()ln( )E TTk Tk TRTT假设某一反响在假设某一反响在T1 时的速率系数为时的速率系数为 k(T1), 在在T2

14、 时的速率系数为时的速率系数为k(T2)，那么有：，那么有：或或a21211 2()()ln( )E TTk Tk TRTTg2.303 运用运用Arrhenius方程时，还应留意到以下问题：方程时，还应留意到以下问题： Ea处于方程的指数项中，对处于方程的指数项中，对k有显著影响，在室温下，有显著影响，在室温下， 每增每增 加加 4kJmol-1， k值降低约值降低约80% 。 温度升高，温度升高，k增大，普通反响温度每升高增大，普通反响温度每升高10，k将增大将增大24倍。倍。 对不同反响，升高一样温度，对不同反响，升高一样温度， Ea大的反响大的反响k增大的倍数增大的倍数多。因此升高温度

15、对反响慢的反响有明显的加速作用。多。因此升高温度对反响慢的反响有明显的加速作用。根据根据 对同一反响，升高一定温度，对同一反响，升高一定温度，在高温区在高温区Ea 添加较少。因此对于本来反响温度不高的反添加较少。因此对于本来反响温度不高的反响响 ,可采用升温的方法提高反响速率；可采用升温的方法提高反响速率；a21211 2()()ln( )E TTk Tk TRTT1.知T1k1， T2k2，求Ea阿仑尼斯阿仑尼斯Arrhenius 方程式的运用方程式的运用21a1211lnTTREkk1a011/lnlnRTEkkTT时，两式相减，整理得到：两式相减，整理得到：2a022/lnlnRTEkk

16、TT时，AA2.由Ea计算反响速率常数例题例题 P81 4.2一、碰撞实际一、碰撞实际 碰撞实际以为：化学反响的本质是原子的重新组合，碰撞实际以为：化学反响的本质是原子的重新组合，在组合过程中，必需破坏反响物分子中的化学键，才干构在组合过程中，必需破坏反响物分子中的化学键，才干构成产物分子中的化学键。而旧化学键的断裂和新化学键的成产物分子中的化学键。而旧化学键的断裂和新化学键的构成，是经过反响物分子间的相互碰撞来实现的。在反响构成，是经过反响物分子间的相互碰撞来实现的。在反响物分子的无数次碰撞中，只需极少数的碰撞才干发生化学物分子的无数次碰撞中，只需极少数的碰撞才干发生化学反响。这种可以发生化

17、学反响的碰撞称为有效碰撞。可以反响。这种可以发生化学反响的碰撞称为有效碰撞。可以发生有效碰撞的分子称为活化分子，它比普通分子具有更发生有效碰撞的分子称为活化分子，它比普通分子具有更高的能量。高的能量。第四节第四节 反响速率实际简介反响速率实际简介以气体分子运动论为根底，主要用于气相双分子反响。以气体分子运动论为根底，主要用于气相双分子反响。只需活化分子与活化分子碰撞只需活化分子与活化分子碰撞才干发生化学反响，这样的碰撞才干发生化学反响，这样的碰撞叫做有效碰撞。叫做有效碰撞。实际要点实际要点: : 化学反响发生的先决条件是反响物分子间化学反响发生的先决条件是反响物分子间的相互碰撞。的相互碰撞。

18、只需活化分子发生的有效碰撞才干使反响只需活化分子发生的有效碰撞才干使反响发生。发生。 活化能是活化分子具有的最低能量与反响活化能是活化分子具有的最低能量与反响分子的平均能量之差。即：分子的平均能量之差。即：Ea = Ec = E1 Ea = Ec = E1 E E平平 在一定温度下，反响的活化能越大，活化分在一定温度下，反响的活化能越大，活化分子的分子百分数越小，活化分子越少，有效碰撞子的分子百分数越小，活化分子越少，有效碰撞次数就越少，因此化学反响速率越慢；次数就越少，因此化学反响速率越慢； 反响的活化能越小，活化分子的分子百分数反响的活化能越小，活化分子的分子百分数越大，活化分子越多，有效碰撞次数就越多，化越大，活化分子越多，有效碰撞次数就越多，化学反响速率越快。学反响速率越快。 除了要思索反响物分子间的碰撞频率和反响除了要思索反响物分子间的碰撞频率和反响物的活化能外，还要思索碰撞时分子的空间取向。物的活化能外，还要思索碰撞时分子的空间取向。活化分子要发生有效碰撞，它