化学反应速率(无机化学核心教程)

1、平均速率平均速率瞬时速率瞬时速率 = c（反应物）（反应物） t = dc（反应物）（反应物）dtdtOHdcv)(22CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)弹性碰撞弹性碰撞不不发生反应的碰撞发生反应的碰撞A什么条件下能发生有效碰撞？什么条件下能发生有效碰撞？ 需要足够的能量（需要足够的能量（动能动能） 有合适的方向有合适的方向 正值，键能正值，键能。活化能（活化能（activation energy）Ea的的特征：特征： 活化分子活化分子%，反应速率，反应速率v。 Ea仅与反应物本性、途径仅与反应物本性、途径有关有关，与，与C、T无关无关。ONO+COON O CO过渡态过渡态NO

2、+CO2活化络合物活化络合物NO+CO2ON O CO势能势能反应进程反应进程EaEa活化能：活化能：反应的能垒。反应的能垒。Ea，v问：正向反应是吸热还是放热？问：正向反应是吸热还是放热？rHm= Ea- Ea可逆反应可逆反应 AB+C，正向，正向反应的反应的活化能为活化能为Ea1，逆向反应的活化能为逆向反应的活化能为Ea2若正若正反应是吸热的，则反应是吸热的，则Ea1Ea2快快元反应元反应就完成的反应。就完成的反应。复合反应复合反应由若干元反应组成由若干元反应组成反应机制反应机制反应进行的实际步骤反应进行的实际步骤速率控制步骤速率控制步骤的那个元反应的那个元反应复合反应的总速率取决于限速步

3、骤复合反应的总速率取决于限速步骤就能生成产物。就能生成产物。CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g) =kc(N2O5) NO3NO+O2 NO+ NO32NO2 N2O5NO3+NO2A. 元元反应反应由质量作用定律直接写出，由质量作用定律直接写出，复合复合反应反应由实验确定。由实验确定。B. 纯固态纯固态和和液态液态物质浓度不写入物质浓度不写入。C. 稀溶液中，如稀溶液中，如溶剂溶剂参与反应，可不写入参与反应，可不写入。注意：注意：实验测得反应：实验测得反应：2N2O5(g) = 4NO2(g)+O2(g)的速的速率方程为：率方程为： =k

4、c(N2O5)而不是而不是 =kc2(N2O5)，说，说明该反应不是元反应。明该反应不是元反应。实验测得反应：实验测得反应：H2 + I2(g) = 2HI(g)的速率方程的速率方程为：为： =kc(H2)c(I2)能否说明该反应是元反应？能否说明该反应是元反应？整数也可以是分数整数也可以是分数：实验测：实验测 2ICl(g)+H2(g) I2(g)+2HCl(g) c(ICl)c(H2)，由此可知此反应是：，由此可知此反应是：A、三分子反应，二级反应三分子反应，二级反应B、二级反应二级反应C、双分子反应，二级反应双分子反应，二级反应D、一级反应一级反应当反应当反应A2+B2 2AB的的 =k

5、c(A2)c(B2)，可以得出此反应，可以得出此反应A、一定是基元反应一定是基元反应B、对、对A2是是一级反应一级反应C、一定是非基元反应一定是非基元反应D、以上说法都不对以上说法都不对 =kc）c0c=ktlnc = -kt + lnc0 t时的浓度时的浓度初始浓度初始浓度讨论：讨论： lnct作图，是一条作图，是一条线线c0ctk =1单位：单位：1时间时间c = 1/2 c0时的时的tt1/2=k2=k0.693例：反应例：反应 2N2O5(g) 4NO2(g) + O2(g)服从速率方程式服从速率方程式 设某温度时设某温度时k=1.68x10-2s-1，如在一个，如在一个5.00L的的

6、容器中放入容器中放入2.50mol N2O5，在该温度下反应进，在该温度下反应进行行1.00min，问，问N2O5的剩余量及的剩余量及O2的生成量各的生成量各为多少？为多少？解：解：初始初始1.00min2.5000 x4x2.502x设设O2的生成量为的生成量为x molc0= 2.50/5.00 = 0.500(mol/L) 2N2O5(g) 4NO2(g) + O2(g)lnc = - kt + lnc01.68x10-2s-160 s0.5mol/LN2O5的剩余浓度：的剩余浓度：c = 0.182(mol/L) N2O5的剩余量的剩余量 = 0.1825.00 = 0.910(mol

7、) 2.50 2x = 0.910 x = 0.795 (mol)：某药物在体内的分解反应为一级反应，：某药物在体内的分解反应为一级反应，已知给药后药物在血浆中的初始质量浓度为已知给药后药物在血浆中的初始质量浓度为8.2mg/L,经经4小时后，测得药物的质量浓度为小时后，测得药物的质量浓度为5.5 mg/L，求该药物的半衰期。，求该药物的半衰期。c0ctk =1=5.5418.2=0.10(h-1)t1/2= 0.693 / k=0.10.693= 6.93(h) 温度温度，活化分子，活化分子% ，故，故 。 =kCA CB RTEaAek/lnk=RTEa+ lnA 同温度下，同温度下，Ea

8、大的反应大的反应k，反应速率，反应速率。k2k1=EaR(T2T1T1T2)例：丙酮二酸在水中的分解反应例：丙酮二酸在水中的分解反应10时时k10=1.08x10-4s-1，60 时时k60=5.48x10-2s-1，求反应的活化能、求反应的活化能、30时的时的k30及及 20/ 10。k2k1=EaR(T2T1T1T2)5.48x10-21.08x10-4=Ea8.314(333283333283)k301.08x10-4=976008.314(303283303283)k30 = 1.6710-3 s-1 20 10=k20k10=4.12k20k10=EaR(293283293283)1

9、、一般情况下，不管是放热反应还是吸、一般情况下，不管是放热反应还是吸热反应，温度升高，热反应，温度升高， 都加快。都加快。2、对于一个化学反应来说，下列叙述中、对于一个化学反应来说，下列叙述中正确的是正确的是A rHm愈负，愈负， 。B rGm愈小，愈小， C k愈小，愈小， 。D Ea愈小，愈小， 。转化酶，转化酶，无无催化剂，催化剂，产物产物均相催化理论均相催化理论中间产物学说中间产物学说例：乙醛的分解例：乙醛的分解 催化剂：催化剂：I2存在：存在：Ea=190.4 kJ/molCH3CHOCH4+CO存在：存在：Ea=136 kJ/molCH3CHO+CH3I+HI+COCH3I+ HICH4+ 中间产物中间产物kk=Aexp(Ea /RT)Aexp(Ea /RT)=3905中间产物学说：由于形成中间产物而改变了中间产物学说：由于形成中间产物而改变了反应途径，反应途径，降低了降低了Ea.1、如果催化剂能使、如果催化剂能使增加三倍，增加三倍， 那么必然也能使那么必然也能使增加三倍。增加三倍。2、加入催化剂能使平衡常数增大。、加入催化剂能使平衡常数增大。3、催化剂能使非自发反应变成自发反应。、催化剂能使非自发反应变成自发反应。底物底物产物（脂肪、淀粉）产物（脂肪、淀粉）选择性特别高选择性特别高须适当的须适当的pH、T催化效率特别高催化效率特