化学反应速率(5).ppt

1、第七章化学反应率，Rate of a Chemical Reaction，内容摘要化学反应率理论介绍碰撞理论和活化能转换状态理论介绍温度对化学反应率的影响Arrhenius方程温度对化学反应率的影响催化剂及催化作用催化作用理论生物催化-酶，教育基本要求，反应率，原反应，原反应，化学反应率掌握一阶反应的特性和计算。熟悉温度对化学反应率的影响，理解催化作用。第一节化学反应率表达方法，1，定义化学反应率：单位体积内反应进度的随时间变化率。单位：molL-1小时-1速度全部为正数，化学量B对反应物取负数，对产物取正数。例如：N2 3H2 2NH3，第一节化学反应率的表示方法，2，平均速度为3，瞬时速度

2、为不同物质，反应速度不同，反应进度相同。反应机理和元反应的第二部分，第一，简单反应和复合反应简单反应：一步完成的反应CO(g) H2O (g)=CO2 (g) H2 (g)复合反应：多级完成反应示例：H2 (g) I2例如：总反应H2(g) I2(g)=2HI (g) I2(g)=2I (g)快速反应H2(g) 2I(g)=2HI (g)慢反应分子数(molecularity of reaction):原反应中反应物粒子数的总和。单分子反应I2 (g)=2I (g)双分子反应CO(g) H2O (g)=CO2 (g) H2 (g) 3分子反应H2 (g) 2i (g)=2hh可以根据aA bB

3、dD eE v=k ca(A) cb(B)示例：v=k c大元反应，质量作用定律直接写出速度方程。以上示例v=k c(NO2) c(CO)常规aA bBdD eE v=k ca(A) cb(B)反应分子数=a b，2节反应器系统和原反应反应实验表明V不是c2(N2O5)的c通常，aA bBdD eE v=k cm(A) cn(B)，第二节反应机理和元反应，反应系列(reaction order)反应：aa bbdd ee v=k cm (a) cn (b Ma或Ma和nb不一定是原反应。双节反应器和原反应，反应级数和反应分子数比较，双节反应器和原反应，反应速度常数(rate constant)

4、反应：aA bBdD eE v=k cm(A) cn(B) k B) K称为速度常数与反应物浓度无关，与反应物的本质及温度有关。K的物理意义：K也称为比率比率，因为每个反应物浓度等于1molL-1时的反应率在数值上是相同的。在相同条件下，K越大，反应速度越大。k的尺寸取决于速度方程中浓度项的幂。第三部分具有简单系列的反应和特征，第一反应公式为时间从0t到浓度c0c k的单位： (时间)-1到lnc t的直线，斜率为-K的特征：t1/2为起始浓度c0，第三节具有简单系列的反应和特点。例如，反应2N2O5 (g)4NO2(g) O2(g)服从系数方程式v=k c(N2O5)。设定特定温度时，将2.

5、50molN2O5放入k=l.6810-2s-1，例如5.00L容器中，在该温度下反应1.00min，询问N2O5的剩余量和O2的生成量分别是多少。第三节具有简单系列的反应和特点。例如，某些药物的初始含量为5.0gL-1，在室温下放置20个月后，含量下降到4.2 gL-1，据说约分解30牙齿无效。如果牙齿药分解时是一级反应，(1)药的有效期是几个月？半衰期是多少？第三部分具有简单系列的反应和特征，“二次反应”(second order reaction)点可以用1/c到T画出直线，斜率为K，K的尺寸为浓度-1小时-1。半衰期t1/2=1/kcA0，第三部分具有简单系列的反应和特征，3，0级反应

6、积分使cA0-c=k t直线到CT，斜率为-k，K半衰期弹性碰撞：没有反应的碰撞。第四节化学反应率理论介绍，有效碰撞理论的要点：只有有效碰撞才能将反应物变成产物。发生有效碰撞的两个茄子条件：(1)需要足够的能量。(2)碰撞时要有适当的方向。例如，第四节化学反应率理论简介，(A)弹性碰撞(B)有效碰撞，第四节化学反应率理论简介，活化分子和活化能：活化分子：具有大动能并能产生有效碰撞的分子。活化能Ea激活分子拥有的最低能量与反应物分子平均能量的差异。单位：kJmol-1，第4节化学反应率理论简介，Ea特征：Ea为正数。不同的反应，不同的Ea；同一反应的不同途径Ea不同。Ea与反应物的性质和途径相关

7、，与C，T无关。其他条件一致时，Ea，v (Ea是反应的能量障碍能量障碍)，第四节化学反应率理论介绍，影响化学反应率的因素：v=z FP z是单位体积内的碰撞频率，ZC f是激活分子分数(能量系数)P是碰撞时的方位系数，第四节化学反应率理论介绍影响化学反应率过渡态理论(激活配合物理论)要点：具有足够能量的反应物分子徐璐碰撞，形成具有高能量的过渡态激活复合物，牙齿复合物极不稳定，能恢复为反应物，能转化为产物。 第四节化学反应率理论简介，活化能和反应热Ea:活化能和物质所具有的能量与反应物分子平均能量的差异。无论是吸热还是发热，反应物分子都必须超出能量屏障(即普通分子成为激活分子或形成激活复合物的

8、能量)进行反应。四节化学反应率理论简介，活化能和反应热反应热与Ea的关系：r Hm=Ea-Ea r Hm0(吸热反应)转换状态理论将力学与热力学联系在一起。，5节温度对化学反应率的影响，1，Arrhenius方程或K反应率常数A金志洙前系数与反应物碰撞频率，碰撞时分子取向的可能性(分子复杂性)有关。Ea反应的活化能。5节温度对化学反应率的影响，可以从阿耳赫尼乌斯方程中得到以下三个茄子推论。对于某些反应，活化能Ea是常数，e-Ea/RT表明T升高，温度升高，K增大，反应快。温度恒定时，如果反应的A值相似，则Ea越大，K越小，即活化能越大，反应越慢。不同温度对反应速度的影响程度不同。5节温度对化学

9、反应率的影响，2，温度对反应率的影响，k1对T1反应时的速度常数，k2T2时的速度常数，T2T1，Ea0必须导致ln(k2/k1)0，k2k1，因此上升的温度总是提高化学反应率。5节温度对化学反应率的影响，3，温度影响反应率的原因分子的平均动能增加。活化分子的分数增加。反应速度加快的主要原因是活性分子的分数增加。设定Ea=100kJ mol-1后，温度从298K上升到308K，F和反应率都增加了3.7倍，平均动能仅增加了3%。第5节温度对化学反应率的影响，如1反应的动力学数据如下。2a b c t c(a)c(b)v 1)250 c 1 . 0 1 . 0 . 0 . 1 2)250 c 2 . 0 1 . 0 . 0 . 4 3)250 c 1 . 0 4 . 0 1 . 6 4)2)ea；3)450 c . k .第6节催化剂对化学反应率的影响，1，催化剂及催化剂作用催化剂(catalyst)少量，可以大大加快反应，其本身最终成为无损物质。催化剂的特点参与反应，反应前后的质量和化学组成保持不变。少量催化剂可以发挥重要作用。可逆反应中能促进纯反应的催化剂也能促进逆反应，但不能移动化学平衡。特殊选择性(特异性)。第六节催化剂对化学反应率的影响，第二，催化作用理论催化剂能加速