大学无机化学03 化学反应速率

1、Chap 3.化学反应速率，2，Chap 3化学反应速率率， 1 .化学反应速率的定义及其表达方法2 .反应速率理论的介绍碰撞理论、过渡理论3 .浓度对化学反应速率的影响反应级数4 .温度对化学反应速率的影响5 .催化剂对化学反应速率的影响3、反应热力学和反应动力学； 化学反应涉及两个基本问题：反应方向和限度：是热力学反应是否自发的方向和程度的反应速度和具体步骤：反应动力学的研究途径和速度问题，4，研究目的：控制反应速度，以我们希望的速度进行。 研究反应速度的意义，5，3.1化学反应速率的定义及其表达方法，一、化学反应速率、化学反应速率测定化学反应过程的进行速度，即反应体系中各物质的量的时间变

2、化率。 用浓度标绘时间，得到的曲线称为动力学曲线。 可以想象显示与反应的速度和浓度的关系。 例如，在H2O2(aq) H2O(l) 1/2O2(g )、6、c/moll-1、3.1化学反应速率的定义及其表示方法、1、化学反应速率、7、3.1化学反应速率的定义及其表示方法、1、化学反应速率、一般的化学反应中，各物质的化学计算系数总是不同，反应物和生成物浓度的反应速度为了使反应速度具有单一的值，用现在反应进度的时间变化率来表示反应速度。 单位体积内反应进行度的时间变化率、=、的反应速度定义的V:反应体系的体积、8、3.1化学反应速率的定义及其表达方法、一、化学反应速率、b是b的化学计量数、9、2、

3、平均速率和瞬时速度，在定容量条件下，通常用单位时间内反应物浓度减少的量或者生成物浓度增加的量表示反应速度的维数为浓度时间1，例如molL-1s-1。 平均速率瞬时速度，3.1化学反应速率的定义及其表达方法，1.0，反应物a的生成物b，平均速率，1.1，对一般的化学反应： a A bB=cC dD，全反应的平均速率：全反应的平均速度， 1.2【例】N2 3H2=2NH3初期t1.03.0.0moll-1秒后t 2 0.8 2.4 0.4 molL-1、1.3、瞬时速度、反应速度是变量，需要用微分形式来表现。 使时间间隔无限缩短(t 0)，平均速率的界限值是对时刻t反应的瞬时速率。 (a为反应物)

4、、反应物a的生成物b、1.4、瞬时速度与时间的关系、1.5、反应全体的瞬时速度是一般的化学反应： ab=ccdd，1.6、一、有效碰撞理论、反应是通过反应物分子之间的碰撞而产生，其中发生反应的碰撞称为有效碰撞。 引起有效冲突的分子称为活化分子。 活化分子的百分比越大，有效碰撞数越多，反应速度也越大。 3.2反应速率理论的介绍活化分子所具有的最低能量(E*、EC )与反应物分子整体的平均能量(e水平)之差被称为实验激活能或Arrhenius激活能，简称为激活能(Ea )。 1.7、有效碰撞理论中的激活能、激活能：活化分子所具有的最低能量与分子的平均能量之差、该反应的激活能，被称为符号Ea。 单位

5、： kJmol-1 (本书中活化分子具有的最低能量称为临界能量Ec )在相同条件下，Ea越大，活化分子百分比(f )越小，反应越慢。 相反，Ea越小，f越大，反应越快。 Ea的大小与反应的本质(物质的分子结构、化学键)有关。 Ea只能通过实验来决定。1.8、发生有效碰撞的条件、反应物分子必须具有一盏茶能量。 当能量对一盏茶只有大分子碰撞时，对一盏茶以大动能克服上述电排斥力，导致原来化学键断裂和新化学键形成。 反应物分子必须以适当的空间取向碰撞。例如，NO O3=NO2 O2 NO和O3分子发生方向性碰撞，也就是说O3中的o原子和NO中的n原子碰撞后才发生反应。 1.9、NO(g) O3=NO2

6、(g) O2(g )、2.0、有效碰撞理论是能量一盏茶，只有方位合适的分子碰撞才是有效碰撞。 2.1，分子能量分布曲线，2.2，碰撞理论的长处，短处，长处：直觉，明确，容易接受的短处：模型过于简单。 把分子简单地看作没有内部结构的刚体球，碰撞反应或弹性碰撞。 “活化分子”本身的物理图像模糊。 从2.3、反应物分子转变为生成物分子的化学反应并非完全单纯的几何冲突，而是旧键破坏和生成新键的连续过程。 2 .具有一盏茶能量的分子以适当的空间取向接近时，进行化学键合重排，重新分配能量，形成过渡状态的活性化合物。 3 .过渡状态的活化络合物是不稳定的状态。 可以形成生成物，也可以回到反应物中。 二、过渡

7、理论、3.2反应速率理论的介绍、2.4、ab-abca=a-b-c反应物的活性化合物产物、活性化合物中，原来的化学键被削弱，但不完全断开，开始形成新的化学键，但没有完全形成(用折断线表示)。 二、过渡状态理论、3.2反应速率理论介绍、2.5、能源、反应、产品、2.6、4 .反应速度和：活性化合物的浓度：浓度越大，反应速度越快。 活化络合物分解成生成物的概率：概率越高，反应速度越大。 活化络合物分解成反应物的速度：速度越小，反应速度越大。 二、过渡状态理论、3.2反应速率理论介绍、2.7、反应过程势图、1.H=E正e反、2 .微观可逆性原理、2.8、实验激活能、反应物分子必须经过活化中间状态转化

8、成生成物，其中间状态是活化分子。 为了从普通的反应物分子变化为活性分子而应该吸收的能量激活能Ea。 从激活能的大小和反应能量的变化曲线可以知道反应是吸热还是发热，反应速度的相对速度。2.9、缺点：不能确定活性化合物的结构，方法过于复杂，应用受到限制。 瞬态理论的优缺点：吸收碰撞理论的合理部分，并给激活能建立明确的模型。微观结构与反应速率理论相结合，是比碰撞理论更先进的一方面。3.0、3.3浓度对反应速度的影响、间位反应、简单反应和络合反应质量作用定律速度方程的简单级数反应、3.1、间位反应：反应物分子的一头地一头地直接转化为生成物的反应。 由一个尤针织面料反应组成的化学反应叫做单纯反应。 例：

9、 N2O4=2NO2是尤针织面料反应，也是简单的反应。 非元反应：由两个以上的元反应构成的化学反应也被称为络合反应(complex reaction )、总反应(overall reaction )。 3.3浓度对反应速度的影响，一是间位反应，简单的反应和络合反应，3.2，反应机理的概念，化学方程式只是表示反应物和生成物的最终化学计算关系，而不知道反应过程中经历的具体途径。 例如，H2 Cl2=2HCl化学反应经历的路径称为反应历史或反应机理。 关于3.3、化学基反应，比较明确的化学基反应是分子内某个化学键合被切断造成的裂解反应。 例如，以下的裂解反应都是单针织面料反应：2no22no2o2o

10、cl2no2cl2，为了判断一个化学反应是单针织面料反应还是非单针织面料反应，必须进行实验测量。3.4和非单针织面料响应的速率控制步骤，例如反应H2 I2=2HI是在第一步I2=2 I (快)的第二步h2i=2hi (慢)非单针织面料响应，其中总反应速率被确定为最慢的单针织面料响应速率。 该元反应被称为速度控制步骤，将速度控制步骤、3.5、反应分子数、参加元反应的粒子数称为反应分子数。反应分子数为1、2、3的反应分别称为单分子、二分子、三分子反应。 单分子反应：裂解反应和异构化反应C2H5Cl C2H4 HCl，3.6，3.3浓度对反应速度的影响，在恒温下，底物反应的速度与各反应物浓度的平方的

11、乘积成比例，这就是质量作用定律。 各浓度的幂的指数等于基底反应方程式中各反应物的化学计量数。 例如，将：对化学基反应ab=gdh=kcacb式的常数k称为反应速率常数。 二、关于质量作用定律、3.7、质量作用定律，如果反应是复杂的反应，则质量作用定律只能适用于该一头地一头地的反应，不能适用于综合的反应。 纯固体或纯液体反应物的浓度不写入质量作用定律式。 关于C(s) O2(g)=CO2(g )、3.8、质量作用定律，在稀溶液中的反应，只要溶剂参与反应，则也不会写入质量作用定律式。 例如，蔗糖水解作用c-1.2 h-2.2 o-1.1 (蔗糖) H2O=C6H12O6 C6H12O6、3.9、表

12、示反应速度与反应物浓度的定量关系的数学式称为速率方程式(rate equation )。 对于间位反应，在能够根据质量作用定律化学基，根据化学反应方程式，直接写出速度方程式的络合反应中，必须通过实验决定速度方程式。 3.3浓度对反应速度的影响、三、速度方程式、a不一定是b，在具有4.0、反应级数、反应浓度的幂形式的速度方程式中，各反应浓度的幂中的指数(，)被称为该反应级数。 所有反应物的级数之和称为该反应的总级数() 反应级数和反应分子数是两个不同的概念。 反应分子数是参加元反应的分子数，其值只有正整数的反应段数是通过实验决定的速度方程式的各反应物浓度的幂的指数或其和，可以是正数、整数、分数、

13、负数、零。 关于4.1、元素体反应，可以根据质量作用定律，根据化学反应方程式化学基，直接写出速度方程式。 a b=gdh=kcaacb的反应级数是ab速率常数的单位，molL-1s-1反应级数是常数，与反应浓度无关，3.3浓度对反应级数的影响，4，简单的反应级数，4.2、非单针织面料反应的反应级数必须由实验决定。 正数、整数、分数、负数或零。 例如：零级反应2 n a2h2o=2NaOH2v=k，3.3浓度对反应速度的影响，四，简单反应的级数：4.3，一级反应，反应速度与反应物浓度的平方成比例的反应为一、k的维是时间1、4.4、一级反应，通常，将反应物消耗一半的时间称为反应的半寿期，用t1/2

14、表示。、4.5、一级反应的特征，速率常数的单位是s-1反应速度与反应物浓度成比例反应的半寿期是常数，大部分药物在体内代谢过程是一级反应，4.6，某药物30%分解后失效。 药物初始浓度为5.0mg/ml，在室温下放置2.0月的浓度下降到4.2mg/ml。 将这种药物分解为一级反应，标签条上明确记载的有效期是多长？【例题】、4.7、4.8、二级反应、反应速度与反应物浓度平方成正比的反应是二级反应。 在二级反应中，通常，如果(1) 2A产物(2) A B产物的a、b的起始浓度相同，则(2)与(1)相同。半寿期：k的维是浓度-1小时-1、4.9、零级反应，反应速度与反应物浓度无关的反应是零级反应。 温

15、度一定时，其反应速度一定。 半寿期：c0 c=kt、k的维是浓度时间-1、5.0、温度上升、化学反应速率快，主要原因是分子的平均能量高，有效碰撞增加，所以速度加快。 一般来说，每当温度上升1.0公里，化学反应速率就会增加到原来的2.4倍。相对而言，温度对激活能较大反应的影响更为明显。3.4温度对反应速度的影响、5.1、阿雷尼乌斯方程式、Ea:反应激活能a :前因子或频率因子、5.2、阿雷尼乌斯方程式的应用、a .作图法、5.3、b.2点法、阿雷尼乌斯方程式的应用、5.4，例如反应2n OCL (g )=等为300K时，k=2.810-5lmol-1s-1、300K时，通过实验测定了k=7.01

16、0-1Lmol-1s-1。 求反应的激活能。5.5、双分子反应：大部分的尤针织面料反应是双分子反应。 CH3COOH C2H5OH CH3COOC2H5 H2O三分子反应：一般只在自由基和自由原子参与的反应中出现。 例如，H2 2I 2HI、5.6、催化剂(catalyst ) :反应速度可以改变，但其本身的组成和质量在反应前后不变的物质。 催化作用(catalysis ) :催化改变反应速度的作用。3.5催化剂对反应速度的影响是，5.7，无催化剂： A B=AB Ea大，慢，催化剂k:ab=ak=abk的加入快，kak激活能由于E1 AK BAB K激活能为E2，E1、E2比Ea小，所以活性分子的比例增大，反应、催化剂反应历程、5.8、催化剂分类，正催化剂：加快反应速度。 负催化剂：减慢反应速度，也被称为阻滞剂。