《无机及分析化学》课件-5.1化学反应速率

化学反应速率主讲人

郭永艳知识点讲解内容化学反应速率的定义化学反应速率的表示方式化学反应速率理论影响化学反应速率的因素1.化学反应速率炸药爆炸(快)铜的冶炼(快)千万年才形成的溶洞风光(慢)化学反应速率化学反应速率（v）：给定条件下，反应物通过化学反应转化为生成物的快慢。

反应速率单位：mol/L·s浓度常用：mol/L；时间常用：s通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加表示。2.化学反应速率的表示方法化学反应速率分类化学反应速率分为：平均反应速率和瞬时反应速率两种表示方法。平均反应速率平均反应速率是指某一段时间内反应的平均速率，可以表示为：

例反应开始浓度/(mol·L-1)2.1000100秒浓度/(mol·L-1)

1.950.300.075

2N2O5=4NO2+O2瞬时反应速率瞬时反应速率：某一时刻的化学反应速率。t1c

tc1c2t2AB3.化学反应速率理论分子碰撞理论分子碰撞理论认为：反应物分子(或原子、离子)之间必须相互碰撞，才有可能发生化学反应。反应物分子之间并不是每一次碰撞都能发生反应。绝大多数碰撞是无效的弹性碰撞，不能发生反应。活化分子：能够发生有效碰撞的分子。非活化分子(或普通分子)：不能发生有效碰撞的分子活化能反应活化能(Ea)：活化分子发生有效碰撞应具有的最低能量(E1

)，与反应物分子的平均能量(E平均)之差。大部分分子的能量接近E平均值，能量大于E1分子只占少数，只有能量大于E1的分子才能发生有效碰撞。E1右侧面积为活化分子所占比例。反应活化能(Ea)越高，则反应物分子中活化分子比例越小，反应速率越低。气体分子的能量分布图非活化分子要吸收足够的能量才能转变为活化分子，才能发生有效碰撞。化学反应不是通过反应物分子之间简单碰撞就能完成的，在碰撞后先要经过一个中间的过渡状态，即首先形成一种活性基团(活化配合物)，然后再分解为产物。过渡状态理论++活化配合物(过渡状态c)如：NO2+CO→[ONOCO]→NO+CO2

反应物

(始态a)生成物(终态b)

acb如NO2+CO→[ONOCO]→NO+CO2

a点为反应物分子的平均势能c点为活化配合物势能b点为生成物分子的平均势能acbEa,逆∆rHm势能(E)反应进程Ea,正Ea逆：逆反应活化能活化能Ea正：正反应活化能活化能反应过程中势能变化示意图4.影响化学反应速率的因素化学反应速率的大小决定于反应物的本性，其次才受反应物浓度、温度、压力和催化剂等外界因素影响。4.影响化学反应速的因素基元反应和非基元反应基元反应(简单反应)：能一步就直接转变为产物。如：2NO2→2NO+O2

非基元反应：由多个基元反应组成的反应。如：2NO＋2H2→N2＋2H2O①2NO→N2O2(快)②N2O2＋H2→N2O＋H2O（慢）③

N2O＋H2→N2＋H2O（快）反应②速率决定了整个反应的速率浓度对化学反应速率的影响在一定温度下，基元反应（非基元反应的每个步骤）的化学反应速率与各反应物浓度幂的乘积成正比，反应物浓度的幂指数为各反应物分子式前计量系数。例：

2NO＋O2→2NO2υ=kc2(NO)·c(O2)k为速率常数，与浓度无关，与温度、催化剂等有关。k越大，给定条件下的反应速率越大。在一定温度下，反应物浓度越大，反应速率越大。压力对化学反应速率的影响有气体参加的反应，在一定温度下，增大压力，气态反应物质的浓度增大，反应速率增大；降低压力，气态反应物浓度减少，反应速率减小。没有气体参加的反应，压力对反应速率无影响。温度对化学反应速率的影响大多数化学反应，温度升高，反应速率增大。经验规律：反应温度升高10℃,反应速率一般增大2~4倍。催化剂对化学反应速率的影响催化剂:能显著改变反应速率，而反应前后组成、质量和化学性质基本不变的物质。降低活化能，增加活化分子数，有效碰撞次数增多，反应速率增大。催化剂只能改变反应历程，不改变反应方向和程度。催化剂显著增大反应速率的原因：催化剂对化学反应速率的影响催化剂:能显著改变反应速率，而反应前后组成、质量和化学性质基本不变的物质。催化剂分类作用具体应用案例正催化剂加快反应速率V2O5用于硫酸生产负催化剂减缓反应速率防止橡胶、塑料老化的防老剂