1.5 反应速率课件

第一章化学反应基本规律第一节几个基本概念第二节化学反应中的质量守恒和能量守恒第三节化学反应进行的方向第五节化学反应速率第四节化学反应进行的程度—化学平衡★出发攀登冲顶成功化学反应也经历着这样一个攀登的过程化学反应速率2HI→H2+I2如，对于反应：用飞秒（1fs=10-15s）技术可知：HI………过渡态………H2+I20100fs200fs

可见，化学反应并非一蹴而就，而是有一个

如果描述这个过程的能量状态，经过研究发定的高度反应物才有可能转化为产物。现：像登山一样，系统的能量必须先提高到一过程的。此具体过程称“机理”。化学反应速率NO2+CONO+CO2ONOCO++Ea,1Ea,2ΔrHABC再以NO2+CO→NO+CO2的反应过程为例:反应历程系统能量活化配合物(过渡状态)活化能反应热势能化学反应速率化学反应还会有更复杂的过程。

不管过程是什么样的，反应系统首先要攀登

与登山运动相比，常把能），然后才可能转化为产物。一个能量高峰，即反应物先要吸收能量（活化活化能视为“能垒”，因为：活化能低，有利于反应；活化能高，对反应不利。化学反应速率

化学反应是可逆的，所以常把Ea,1称正反应

二者之差便是整个反应过程中系统吸收或

活化能对化学反应的影活化能，而Ea,2称逆反应活化能。放出的能量差，即反应的反应热。活化能低，反应快；活化能高，反应慢。速率。就是说：响在于反应快慢，即反应活化能化学反应活化能HCl+NaOH→NaCl+H2O12.55～25.182SO2+O2→2SO3251.842HI→H2+I2

184.902NO2→2NO+O2133.89

把几个熟悉的反应和它们的活化能对照，可以理解上述结论。活化能和反应速率是什么关系？活化能是怎样测定的？反应速率是什么？活化能

一、化学反应速率的表示方法1.定义以浓度为基础的化学反应速率：例如，对于aA+bB→gG+dD，其反应速率：其中νB（a<0,

b

<0,g>0,

d>0）为化学计量数。其单位为：mol·dm-3·s-1。对于反应：0=ΣBνBB有：对于同一化学反应系统，以浓度为基础的化学反应速率v的数值与选用何种物质为基准无关，只与化学反应计量方程式写法有关。例：以反应N2

+3H2

=2NH3为基本单元以反应为基本单元反应速率与计量方程式写法有关1.

活化分子有效碰撞理论化学反应必发生于反应物粒子间的碰撞；碰撞中只有极小一部分发生反应发生有效碰撞的分子（原子、离子）

活化分子具有的能量高出系统中反应物分子的平均能量，此能量差——活化能；——有效碰撞；——活化分子；Ea

=E(最低)-

E(平)二、反应速率理论和活化能1.活化分子有效碰撞理论

活化分子总数（或活化分子百分数）越多，反应速率越大。此图表示：T2＞T1时，活化分子百分数也增大了（从而提高了反应速率）。反应速率与系统中活化分子的数量有关：2.过渡状态理论反应过程中经过一个中间的过渡状态，活化配合物极不稳定，迅速分解为产物

活化配合物所具有的最低能量和反应物分子的平均能量之差是活化能：Ea=E(配)-

E(平)或反应物；形成活化配合物。二、影响反应速率的因素1.质量作用定律对于基元反应:aA+bB→gG+dD有:υ∝ca(A)·cb(B)υ=kca(A)·cb(B)即:质量作用定律表达式

基元反应的速率与各反应物浓度的幂乘积成正比，其中各浓度的方次为反应方程中相应组分的计量系数(分子个数)。此即是质量作用定律。若aA+bB→gG+dD为非基元反应,则:υ=k

cm(A)·cn(B)反应速率方程式反应速率与反应物浓度的幂乘积成正比，其中各浓度的方次不是反应方程中相应组分的计量系数(分子个数)。式中：k

称反应速率常数。非基元反应式中：k

称反应速率常数。当c

(A)=c

(B)=1mol·dm-3时，k值与反应物浓度无关；

受温度、催化剂影响。k=υ所以k又称比速常数。(a+b)或(m+n)称为反应级数，其值可以为n级反应k的单位是：(mol

dm-3)(1-n)

s-1整数、零或分数，是由实验确定的数字。活化能是反应的“能垒”，可以通过实验测定。速率常数与反应级数反应计量方程式速率方程式反应级数2N2O5=4NO2+O2

v=kc(N2O5)一级2NO2=2NO+O2

v=kc2(NO2)二级2NO+2H2=N2+2H2Ov=kc2(NO)•c(H2)三级例子：反应级数乙醛的分解反应CH3CHO(g)→CH4(g)+CO(g)在一系列不同浓度时的初始反应速率的实验数据如下：c(CH3CHO)/mol•dm–3 0.1 0.2 0.30.4v/mol•dm–3•s–1 0.020 0.0810.1820.318求：⑴此反应对乙醛是几级的？⑵计算反应速率常数k。⑶计算c(CH3CHO)=0.15mol•dm-3时的反应速率。例题1-15解：⑴当c(CH3CHO)=0.10mol•dm-3时，v1=0.020mol•dm-3•s-1；当c(CH3CHO)=0.20mol•dm-3时，v2=0.081mol•dm-3•s-1。根据反应式可写出此反应的速率方程式的未定式：v=kcm(CH3CHO)为求m，建立如下比例式：两边取对数：㏑=㏑即㏑=m•㏑例题1-15将已知数值代入，得解得

m=可见，对于乙醛，此反应是二级的。⑵由前解，得知反应速率方程式为v=kc2(CH3CHO)所以k=将c(CH3CHO)=0.30mol•dm-3时，v=0.182mol•dm–3•s–1代入，得k==2.00dm3•mol-1•s-1

反应速率为

v=2.00dm3•mol-1•s-1×c2(CH3CHO)例题1-15

⑶将题给条件c(CH3CHO)=0.15mol•dm-3代入速率方程中，就可求得此时的反应速率为

v=2.00dm3•mol-1•s-1×(0.15mol•dm-3)2=0.045mol•dm-3•s-1答：此反应对乙醛为二级反应；反应速率常数k=2.00dm3•mol-1•s-1；当c(CH3CHO)=0.15mol•dm-3时，反应速率v=0.045mol•dm-3•s-1。例题1-152.阿仑尼乌斯公式在已知T1、k1、T2、k2时,上式又可化为：此式可用于计算Ea、k1或k2。——温度对反应速率的影响k=Aexp(-Ea/RT）即:可以化为:反应速率怎样测定？举例说明。试求:t=867s和2315s时反应速率和时间t/s0184319867119818772315浓度c/mol·dm-32.322.081.911.361.110.720.53为一级反应在318K的实验数据如下：反应速率常数。⑴作图求υ解：例题例题：反应：N2O5(g)

→

2NO2(g)

+1/2O2(g)在t=867和2315处求斜率。以题给数据作图（浓度-时间）：例题代入反应速率定义式中:其中νB=-1υ867==8.4×10-4mol·dm-3·s-1υ2315==3.3×10-4mol·dm-3·s-1得：例题(2)用速率方程式求k已知此反应为一级反应，因此其速率方υ=kc(N2O5)即

k=υ/c(N2O5)所以:或:可见,速率常数是不因浓度而变化的。k=s-1=6.2×10-4s-1-k'=s-1=6.2×10-4s-1-程式为：例题某反应在573K时，k=2.41×10-10s-1。解：根据阿仑尼乌斯公式，而673K时,k=1.16×10-6s-1。求此反应的活化能。将化为即例题1-16代入数据：Ea=271.90kJ•mol-1Ea=答：此反应的活化能为271.90kJ·mol-1例题1-163.催化剂对反应速率的影响

催化剂能改变反应速率的作用叫催化作用。能量N2+H2NH3EaFeXNE'a催化作用的实质是改变了反应的机理，降低了反应的活化能，因而提高了反应速率。4.影响多相反应速率的因