基础化学化学反应速率

本章作业(zuòyè):p111-113:习题4,12,13,14,17,19,21,23第一页，共39页。1化学(huàxué)反响速率§1化学反响速率的概念(gàiniàn)§2反响速率理论和反响机理简介§3浓度对反响速率的影响—速率方程式§4温度对反响速率的影响§5催化剂和催化作用第二页，共39页。2§1化学反响(fǎnxiǎng)速率1.1平均速率与瞬时(shùnshí)速率1.2恒容反响的反响速率第三页，共39页。3反响速率是指给定条件下反响物通过化学反响转化为产物的速率，常用单位时间内反响物浓度的减少或者产物浓度的增加来表示.浓度常用moldm-3，时间常用s，min，h，d，y.反响速率又分为平均速率和瞬时(shùnshí)速率两种表示方法.1.1平均(píngjūn)速率:速率(sùlǜ)的单位是:moldm-3s-1

平均速率：第四页，共39页。4例下面是反响2NO2(g)→2NO(g)+O2(g)在一定时间(shíjiān)内反响物产物浓度的变化实验数据〔300℃〕第五页，共39页。5TimePeriod(s)4.2×10-52.8×10-52.0×10-51.4×10-51.0×10-5

0→5050→100100→150150→200200→250●平均(píngjūn)速率例如，对于下面的实验(shíyàn)数据第六页，共39页。6平均速率(sùlǜ)与瞬时速率(sùlǜ)瞬时(shùnshí)第七页，共39页。71.2恒容反响(fǎnxiǎng)的反响(fǎnxiǎng)速率反响速率是指在一定条件下,反响物转化为生成物的速率.以反响物浓度的减少或生成物浓度的增加(zēngjiā)来表示.第八页，共39页。8对于一般的化学(huàxué)反响：aA+bByY+zZ对于(duìyú)恒容的气相反响,用分压代替浓度:第九页，共39页。9例：N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)t=0s时c(B)/mol·dm-32.04.00.0t=10s时c(B)/mol·dm-31.01.02.0第十页，共39页。10§2反响速率(sùlǜ)理论和反响机理简介包括(bāokuò)碰撞理论和活化配合物理论2.1碰撞理论(lǐlùn)2.2活化配合物理论(lǐlùn)(过渡态理论(lǐlùn))2.3活化能与反响速率第十一页，共39页。112.1碰撞(pènɡzhuànɡ)理论〔英国科学家路易斯1918年提出〕前提(qiántí)：气体分子可以看作是没有内部结构的硬球，反响看作为刚性球体的有效碰撞，反响速率由有效碰撞决定。理论要点：有效碰撞：可以发生反响的分子间碰撞称为有效碰撞；活化分子：可以发生反响的分子称为活化分子；第十二页，共39页。12活化能：活化分子具有(jùyǒu)的平均能量与气体分子的平均能量之差称为反响的活化能Ea

对于反应第十三页，共39页。13NO2与O3反响(fǎnxiǎng)的示意图第十四页，共39页。142.2活化配合(pèihé)物理论(过渡态理论)如对反响(fǎnxiǎng)：要点：在反响物相互接近时，要经过一个中间过渡状态，即形成所谓(suǒwèi)的活化络合物，活化络合物既可以分解为反响物分子，也可以分解为产物分子。活化络合物和反响物(或生成物)存在能垒，这一能垒被称为正反响〔或逆反响〕的活化能第十五页，共39页。15NO+O3NO2+O2ONOOO第十六页，共39页。16化学反响过程(guòchéng)中能量变化曲线Ea,逆Ea正Ea正Ea逆第十七页，共39页。172.3活化能与反响(fǎnxiǎng)速率浓度影响——当温度一定，某反响的活化(huóhuà)能也一定时,反响系统的活化(huóhuà)分子数也一定,浓度增大,活化(huóhuà)分子数增多,反响速率增大;温度(wēndù)影响——当浓度一定,温度(wēndù)升高，活化分子数百分数增多,反响速率增加。第十八页，共39页。18第十九页，共39页。19§3浓度对反响速率(sùlǜ)的影响—速率(sùlǜ)方程式3.1化学反响速率方程式3.2反响机理与基元反响3.3质量作用(zuòyòng)定律第二十页，共39页。203.1化学反响(fǎnxiǎng)速率方程式40℃，CCl4中N2O5分解反应的υ：c(N2O5)第二十一页，共39页。21对于一般(yībān)的化学反响α,β---反响(fǎnxiǎng)级数k---反响(fǎnxiǎng)速率常数零级反响(fǎnxiǎng)mol·L-1·s-1一级反响(fǎnxiǎng)s-1二级反响(fǎnxiǎng)(mol·L-1)-1·s-1可见(kějiàn)〔通过实验确定其值〕第二十二页，共39页。22零级反响高压下氨在钨丝上的分解〔2NH3→N2+3H2〕即为零级反响，氨分解速率在一定条件下与气相中氨的浓度(nóngdù)〔分压〕无关。第二十三页，共39页。23第二十四页，共39页。24反响级数的意义：①表示(biǎoshì)了反响速率与物质的量浓度的关系；②零级反响表示(biǎoshì)了反响速率与反响物浓度无关k称为反响的速率常数(chángshù):①可理解为当反响物浓度都为单位浓度时的反响速率；②k由化学反响本身决定，是化学反响在一定温度时的特征常数(chángshù)；③相同条件下，k值越大，反响速率越快；④k的数值与反响物的浓度无关。第二十五页，共39页。253.2反响(fǎnxiǎng)机理与基元反响(fǎnxiǎng)反响机理:化学反响过程(guòchéng)中经历的真实反响步骤的集合基元反响(fǎnxiǎng):由反响(fǎnxiǎng)物一步生成生成物的反响(fǎnxiǎng),没有可用实验方法检测到的中间产物意义:通过实验一旦证实某一有确定反响物和生成物的反响为元反响,就可以根据化学反应计量方程式直接写出其速率方程式,如那么为元反响第二十六页，共39页。26非基元反响(fǎnxiǎng):由两个或两个以上的反响(fǎnxiǎng)组合而成的总反响(fǎnxiǎng)。在基元反响(fǎnxiǎng)中,可用实验检测到中间产物的存在,但它被后面的一步或几步反响(fǎnxiǎng)消耗掉(与副反响(fǎnxiǎng)或副产物不同)如:为由以下两步组成(zǔchénɡ)的非基元反响(快)(慢)第二十七页，共39页。273.3质量作用定律:aA+bBdD+eEν=κCAaCBbκ为速率常数.a+b为反响级数.该公式仅适用于基元反响.从上述公式可以看出浓度对反响速率的影响.(1)假设(jiǎshè)有固体,液体参加反响,那么不列入方程式.(2)对于气体,可用分压代替.第二十八页，共39页。28速率方程确实(quèshí)定研究(yánjiū)反响:的速率方程可知(kězhī):第二十九页，共39页。29k与温度(wēndù)有关,T增大,一般k也增大,但k~T不是线性关系。反响(fǎnxiǎng)速率方程

影响反应速率的因素有两个:k和§4温度对反响速率(sùlǜ)的影响

第三十页，共39页。30第三十一页，共39页。31k-T关系(guānxì)图

k-T图

lnk-1/T图第三十二页，共39页。32第三十三页，共39页。33§5催化剂与催化作用催化剂:存在少量就能加快(jiākuài)反响而本身最后并无损耗的物质。催化作用的特点(tèdiǎn)：①通过改变历程,降低反响(fǎnxiǎng)活化能,k值增大②同等程度降低正逆反响活化能,即同时加快正逆反响速率,缩短到达平衡的时间③只有在特定的条件下催化剂才能表现活性第三十四页，共39页。34催化剂对反响(fǎnxiǎng)活化能的影响第三十五页，共39页。35活化(huóhuà)能降低使活化(huóhuà)反响分子数增加第三十六页，共39页。36催化剂的特征(tèzhēng)

催化活性、选择性、稳定性、再生性第三十七页