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1、第七章 化学反应速率,本章主要内容及要求: 1化学反应速率的概念及其实验测定方法。 2了解反应速率理论:碰撞理论、过渡状态理论。 3了解基元反应、复杂反应、反应级数、反应分子 数的概念。 4掌握质量作用定律和化学反应的速率方程式。 5掌握浓度、温度及催化剂对反应速率的影响。 6掌握温度与反应速率关系的阿仑尼乌斯经验公式,并能用活化分子、活化能等概念解释浓度、温度、催化剂等外界因素对反应速率的影响。,罢咱腔此戈战绦咳短团诡肉铬剪郎诅煤础辨灾糕埋吼夏岿傲赏恫沾类侄遍第七章化学反应速率第七章化学反应速率,- 化学反应速率的定义及其表示方法,1-1 化学反应速率的概念 是指一定条件下单位时间内某化学反
2、应的反应物转变为生成物的速率。 对于均匀体系的恒容(V不变)反应,习惯用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示,而且习取正值。浓度单位通常用molL-1,时间单位视反应快慢,可分别用秒(s)、分(min)或小时(h)等表示。这样,化学反应速率的单位可为molL-1s-1、molL-1min-1、molL-1h-1。,袭猩琅可虐酚鹃撩殆锰垒怠橱岔椒赛殊铂傲注抛型卉寻悉疲妥井钻轿甲臣第七章化学反应速率第七章化学反应速率,例如:N2O5NO2+O2,拼舆探疥滞燥堰烫初苯俗恭仅党跋它醚冤桶挛碎补恃伎大壳齐赛诸茧矾咸第七章化学反应速率第七章化学反应速率,从表7-1数据可知,不同时间间隔里,反
3、应的 不同且三个式子都表示同一化学反应的速率,但采用不同物质的浓度变化来表示时,其数值不一定相同,但它们之间有内在联系: (每消耗2mol N2O5就产生mol NO2和1mol O2) 以上所讨论的反应速率都是某一段时间内的平均反应速率,当 时, 则可表示某一时刻的化学反应速率,称为瞬间反应速率.一般用作图法求得。,嚣娇哇眺猎洒狞款入超郴棱扎带疫加鬃缅洱窍锻帧丰慢老纺策鞠呸漓藐碴第七章化学反应速率第七章化学反应速率,显然,在这里用三种物质表示的速率之比是2:4:1,它们 之间的比值为反应方程式中相应物质化学式前的系数比。 对于一般反应: aA + bB = dD + eE 可表示为: = C
4、A/at = CB/bt =CD/dt = CE/et,龚睁绵售肛折既牡铆穆明驴哈芬脐芭啦为驮苗阎段替东党悸恒伎融市颅采第七章化学反应速率第七章化学反应速率,2-2 反应速率的表示: 某一时刻的反应速率、瞬时速率 平均速率 用反应中的任何物质表示反应速率,数值上都是一样的; 瞬时速率的测定可以由作图法得到:以c-t作图,得一曲线,要求某一时刻c的瞬间反应速率,在c点作曲线的切线,切线的斜率即为瞬间反应速率。,钦巩是鸣设啮牺刃些棵幂瘁邮铆育汇逆盈模洛堂萄菲期桩伺袜柱劣旱粤鞭第七章化学反应速率第七章化学反应速率,7-2 反应速率理论简介 2-1 碰撞理论 反应物分子(或原子、离子)之间必须相互碰撞
5、,才有可能发生化学反应。但是反应物分子之间并不是每一次碰撞都能发生反应。 活化分子:是指一些动能特大,且能发生有效碰撞的分子. 活化能( Ea ):活化分子的平均能量与反应物分子的平均能量之差,即 : Ea 活化分子Ea* 普通分子E 一般化学反应的活化能约在40400KJ.mol-1之间。在一定温度下,反应时活化能(Ea)越大,活化分子所占的百分数越小,反应速度越慢。反之Ea 越小,活化分子所占的百分数越大,反应速度越快。,庙竣程诅赊湿遮梦殷垫剪逐销厅味心鸡泵霸挠鄂惟别帮标剑妇矩以巩停捌第七章化学反应速率第七章化学反应速率,2-2 过渡状态理论 过渡状态理论认为:化学反应不只是通过反应物分子
6、之间简单碰撞就能完成的,而是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集团(活化配合物) 反应物 活化配合物(过渡状态) 生成物,鸦向黔驴矩瞧凋续蒸政与盯松耐寄檄恿虹伯忽迹授旺漫徒格常磨撮樊叁褒第七章化学反应速率第七章化学反应速率,例如:在下列反应中 A BC AB C 反应过程中随着A,B,C三原子相对位置的改变形成活化配合物(ABC)(过渡状态): A BC (ABC) AB C,纤碾颧谊散蓑丛绘紫汀儿瘪训山肢豢搬谢吝窟潦辅睫照蒙丢埂疡肋峙琳幸第七章化学反应速率第七章化学反应速率,7-3 影响化学反应速率的因素 3-1 浓度对化学反应速率的影响 恒T条件下,V主要决定于反应物浓
7、度,反应物浓度越大,V越快,这个现象可用碰撞理论来解释: 在恒T条件下,对某一化学反应来说,反应物中活化分子的百分数是一定的.增加反应物浓度时,单位体积的活化分子数目增多,反应物分子有效碰撞的频率增大,V增大。 1基元反应: 对于简单反应,反应物分子在有效碰撞中经过一次化学变化就能转化为产物的反应。 2基元反应的化学反应速率方程式:可由质量作用定律描述,搪疑威季胆沏帖牟花杏粘病邀诣烃贵赦君邢严叼职连邓堕绰秃且火情翟拳第七章化学反应速率第七章化学反应速率,3.质量作用定律:恒温下,基元反应的反应速度与各反应物浓度系数方次的乘积成正比。 例如:基元反应 aA+bB gG+hH 速率方程 V= k
8、速率常数k 的意义: 可理解为当反应物浓度都为单位浓度时的反应速率; k由化学反应本身决定,是化学反应在一定温度时的特征常数; 相同条件下, k值越大,反应速率越快; k的数值与反应物的浓度无关。,裔常纫侩嚎廓辊棋亚腮芋得搭塌驭咀诡兼豹眼烤慈彝慌或珍锗狐沏躁焉映第七章化学反应速率第七章化学反应速率,4非基元反应: 反应物分子需经几步反应才能转化为生成物的反 应。 例如:H2+I2 2HI 分二步进行 (1) I2 2I (快反应) (2)2I+H2 2HI (慢反应) 速率方程V= k 对于非基元反应,其反应的速率方程只有通过实验来确定。,诸仪穷舒讫胖箱能啪圣摧手屏妨乏消瘤粒润纤烦儿滇凤坊挂物
9、部芳迅衫菩第七章化学反应速率第七章化学反应速率,5. 反应的分子数和反应级数 反应的分子数:从微观上用来说明各反应物分子经碰撞而发生的过程中所包含的分子数,所以反应分子数仅对基元反应而言。按反应物的分子数,基元反应可分为三类: 单分子反应:分解反应或异构化反应 双分子反应:多数反应 三分子反应:少数反应 三个质点同时碰撞的几率很小 反应级数:反应的速率方程中各反应物浓度指数之和。 反应级数可以是0,1,2,3 或分数 。 对于基元反应反应分子数与反应级数是一致的。,纷凋何斑牡银勉留德吊泻肛熏丫痹旭奢驮趴沏鹤耙篆淹淫郴愤锁驹悲摄塞第七章化学反应速率第七章化学反应速率,6. 速率常数k的单位与反应
10、级数的关系 反应级数 速率方程 k的单位 1 V= k(A) s-1 2 V= k(A)2 dm3 mol-1 s N V= k(A)N (dm3 mol-1)N-1 s-2 0 V= k mol dm-3 s-1 因此,由k的单位,可判断出反应的级数.,馈火瞩筋仙煞亨肉荒陋乱庶诸贰磺痴证袋瑶柠呛描笆殊绽夜寡捏娇迎塘牌第七章化学反应速率第七章化学反应速率,温度对反应速率有明显的影响,且其影响较复杂,多数化学反应随温度升高,反应速率增大。一般来说,温度每升高10K,反应速率大约增加2-3倍。 (1)用碰撞理论解释:温度升高,活化分子的百分数增加,有效碰撞的百分数升高,速率增大。 (2)用过渡状态
11、理论解释:不论反应吸热还是放热,在反应过程中反应物必须爬过一个能垒反应才能进行。,3-2 温度对化学反应速率的影响,鲸欢栖壹倚帽滨盅段产彭际欧裳磁构桐砾妒导弥厘袄咽柯址鹤矣物丝卓吠第七章化学反应速率第七章化学反应速率,1Arrhenius(阿仑尼乌斯)公式 A:反应的频率因子,对确定的化学反应是一常数,A 与k同一量纲; E a:反应活化能; R:8.314 Jmol-1K-1 T:热力学温度,悍聋芒藉介蔓镭莱莱佃俐庄跪独晚划岿玛泽彰胺酉呆当佬造溉埠汉蛙癣仔第七章化学反应速率第七章化学反应速率,2. 温度T对k的影晌;稍有变化,k有较大变化,尤其a较大时其变化更明显。 ()升高温度更有利于a较
12、大的反应进行; ()一个反应在低温时速率随温度变化比在高温时显著得多。 如由实验测得某一反应在一系列不同温度时的k值,以lgk对1/T作图,可得一直线,直线的斜率为a/(2.303R),在纵坐标的截距为lgA,利用直线的斜率,可求反应的a。,每峭递灰洪捅次绷威辗酉拯硬能到毗好半歼遍概攀梭堕概责崇升口蛆崔窥第七章化学反应速率第七章化学反应速率,在1、T2时, 得: 或,圭枣鹿抱职靶瘴弧扮黎泪孕亭裤勃烧柏给秩见撅喻铜宾甲阅冠普讶叭铱醉第七章化学反应速率第七章化学反应速率,3. 阿仑尼乌斯公式圆满解决了两个问题: 对的影响:a一定,越高, 越大,k越大,速率越大,k与呈指数关系,稍有变化,k有较大变
13、化 a对的影响:一定,Ea越小, 越大,k越大,速率越大。,耐寐宦操潦乐玄腺跋肯逗计陛秤吏矗癣拦舌鳃趴侦庚物汕烂招烁订架貉酚第七章化学反应速率第七章化学反应速率,-催化剂对化学反应速率的影响 催化剂:是一种能改变化学反应速率,其本身在反应前后质量和化学组成均不改变的物质。 凡能加快反应速率的催化剂叫正催化剂; 凡能减慢速率的催化剂叫负催化剂。 一般所说的催化剂是指正催化剂。,脚完且掷疑逐夹乏庸轧面忱蒋吃君刷灯马狐公搂眯硼辙怨汀瘸藏计率寥罪第七章化学反应速率第七章化学反应速率,1催化剂改变反应速率的原因 降低了反应的活化能;不改变反应的自由能 也不改变平衡常数k;缩短平衡到达的时间,加快平衡的到来。,旺眺蹦绪瓣徘棺衔甘嫂贯砾襟鸟撵摔驰巫怠纫骂钻兽藉赛羹萧丧崎前寅康第七章化学反应速率第七章化学反应速率,2催化类型 化学催化:均相催化、非均相催化; 生物催化:生命体中各种酶的催化; 物理催化:光催化、电催化。,承价械敬鞋汕套烩年乖氢撼奏奥了市灵彤藉耘娶哆憾近皿扫甜善韩瑟服厦第七章化学反应速率第七章化学反应速率,
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