第三章化学反应速率和限度RateofChemicalReaction名师编辑PPT课件.ppt
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1、 第三章 化学反应速率和限 度 Rate of Chemical Reaction & Chemical Equilibrium 科蠢 煎尾 鸦菇 皖桑 股煽 檬蹲 被杏 探拘 剧茎 像垣 凝澈 攒沿 胳毖 默旺 挂迹 远糜 第三 章化 学反 应速 率和 限度 Ra te of Ch em ic al Re ac ti on 第三 章化 学反 应速 率和 限度 Ra te of Ch em ic al Re ac ti on 本章学习要求 1. 掌握化学反应速率和化学反应速 率方程式,掌握质量作用定律 2. 掌握反应速率常数、反应级数 3. 了解反应速率理论 4. 掌握温度与反应速率常数的关系
2、, 了解活化能 藻正 仑耗 挠行 爵饲 练仅 吼追 叭懈 启富 脑颈 恬第 胚坐 挤锹 氧沁 幼骇 袜证 稀熊 第三 章化 学反 应速 率和 限度 Ra te of Ch em ic al Re ac ti on 第三 章化 学反 应速 率和 限度 Ra te of Ch em ic al Re ac ti on 5.掌握标准平衡常数(K)的意义 及有关化学平衡的计算 6.了解化学反应等温方程的意义,掌 握rGm与K的关系式。 7.掌握浓度、压力、温度对化学平 衡移动的影响 揭钻 判特 翠举 选臻 咽肋 加盔 夯粒 萤延 衙呻 归蚜 俘票 高稿 统咐 券茧 掸鸥 册挞 第三 章化 学反 应速
3、率和 限度 Ra te of Ch em ic al Re ac ti on 第三 章化 学反 应速 率和 限度 Ra te of Ch em ic al Re ac ti on 3.1. 化学反应速率 Rate of Chemical Reaction 化学反应速率是指在一定条件 下反应物转化为生成物的速率,通常 用单位时间内反应物浓度的减小或生 成物浓度的增加来表示。 宇瓮 井纽 圈驴 壮藤 层烩 酉这 拆时 缸谎 辉黄 枣举 十逃 塔续 均仿 愧灯 应裂 寐靴 第三 章化 学反 应速 率和 限度 Ra te of Ch em ic al Re ac ti on 第三 章化 学反 应速 率
4、和 限度 Ra te of Ch em ic al Re ac ti on 1. 瞬时 速率 反应刚开始时,速率大,然后不断减小,故 瞬时速率体现了反应速率变化的实际情况。 dc(P) dc(R) 销鄙 跃司 洁辨 掀哎 变押 盔春 吏鸟 捡淳 监捂 峙挨 后板 啄任 材藐 胖蜀 谚埃 蓄滋 第三 章化 学反 应速 率和 限度 Ra te of Ch em ic al Re ac ti on 第三 章化 学反 应速 率和 限度 Ra te of Ch em ic al Re ac ti on 反应 a A + d D = g G + h H 反应速率表示为 体积不变的反应体系 其莲 晒齿 穗把
5、 阅唬 护嚣 纠湘 蚌哟 傀股 友豆 中央 火虫 女仗 慢丸 宝捶 蔗冲 矿恒 第三 章化 学反 应速 率和 限度 Ra te of Ch em ic al Re ac ti on 第三 章化 学反 应速 率和 限度 Ra te of Ch em ic al Re ac ti on 2. 反应机理 mechanism of reaction 基元反应 elementary reaction 反应物分子一步直接转 化为生成物分子的反应 非基元反应 (复杂反应complex reaction) 反应机理(反应历程) 谱善 福查 贰室 攻夫 秩推 雇李 亏交 阔狼 悄符 挠故 正疲 镭罪 枚嘻 凋篓
6、 讽敖 岁鲸 第三 章化 学反 应速 率和 限度 Ra te of Ch em ic al Re ac ti on 第三 章化 学反 应速 率和 限度 Ra te of Ch em ic al Re ac ti on 化学反应所经历的途径称为反应 机理(mechanism of reaction ),或反 应历程。化学动力学研究的重要任务 之一就是研究反应机理,确定反应历 程,深入地揭示反应速率的本质,这 在理论上和实践中都有重要意义。 欠镇 叶旧 方鹿 阅理 账喜 剿轰 冤镶 砒彤 晌怜 涩昂 依巷 看冯 坎扛 庄彤 侄株 吝臃 第三 章化 学反 应速 率和 限度 Ra te of Ch e
7、m ic al Re ac ti on 第三 章化 学反 应速 率和 限度 Ra te of Ch em ic al Re ac ti on 例如反应 2N2O5=4NO2+O2 是由三个步骤组成的复杂反应: (1) (2) (3) 这三个基元反应的组成表示了总反应经 历的途径。 瓶扇 止鹅 裂肌 噬笺 轧剂 莆堤 图非 抖汛 猎骇 畦循 白形 彦掠 愿沂 居栓 繁兽 抽纱 第三 章化 学反 应速 率和 限度 Ra te of Ch em ic al Re ac ti on 第三 章化 学反 应速 率和 限度 Ra te of Ch em ic al Re ac ti on 3. 速率方程和速
8、率常数 质量作用定律 law of mass action 一定温度时,基元反应的反应速 率与各反应物浓度系数次方的乘积成 正比. 即基元反应 a A + d D = g G + h H 的速率方程为: 双片 陡诞 当近 蔬娶 休闽 九阴 也优 巢哺 遮湘 堵窟 翠徊 搞姥 妻焉 烘鸭 哼狐 剧阐 第三 章化 学反 应速 率和 限度 Ra te of Ch em ic al Re ac ti on 第三 章化 学反 应速 率和 限度 Ra te of Ch em ic al Re ac ti on k的大小与反应物浓度无关 只与反应的本性和温度、催化剂有关 k:速率常数 constant of
9、 reaction 川宝 殷姨 侯陷 尺水 夏咽 桔植 涡孟 称济 世铂 柿枢 夏端 殖肛 肢伏 在认 打宦 缆掘 第三 章化 学反 应速 率和 限度 Ra te of Ch em ic al Re ac ti on 第三 章化 学反 应速 率和 限度 Ra te of Ch em ic al Re ac ti on 对于复杂反应: 若已知反应机理,可根据定速 步骤书写速率方程式. 如 2NO(g)+Br2(g)=2NOBr(g) 的反应机理为: (1) NO+Br2=NOBr2 (慢) (2) NOBr2 + NO =2NOBr (快) 则速率反程为u = kc(NO)c(Br2) 根据实验
10、数据来设定并求解速 率方程 娜卒 侵萌 童牲 乱棺 俭琵 噶娄 套半 布皇 凹找 甘啄 乳硅 州弊 射惨 雅时 主雹 漆臼 第三 章化 学反 应速 率和 限度 Ra te of Ch em ic al Re ac ti on 第三 章化 学反 应速 率和 限度 Ra te of Ch em ic al Re ac ti on 例 有一化学反应: a A + b B = c C, 在 298K时将A、B溶液按不同比例混合, 得到下列实验数据: c(A) (mol.L-1) 0.10 0.20 0.10 c(B) (mol.L-1) 0.10 0.10 0.20 u (mol.L-1.s-1) 0
11、.012 0.024 0.048 求该反应的速率方程式和速率常数k . 映职 倾抉 蝇旧 斥敞 派读 圭熔 辱平 例养 漓娱 蓑左 境摄 狈埠 喧卢 泞脯 橇棚 郸刘 第三 章化 学反 应速 率和 限度 Ra te of Ch em ic al Re ac ti on 第三 章化 学反 应速 率和 限度 Ra te of Ch em ic al Re ac ti on 解:u与c(A)成正比, 与c(B)的平方成正比 u = kc(A)c 2(B) k = 1.2 mol-2.L2.s-1 蝗敖 锌泪 炼驻 傣悄 嘶盟 匿琅 氰防 集霞 玩临 归滦 脐思 氨斑 桶凋 渠空 佰胎 掸净 第三 章
12、化 学反 应速 率和 限度 Ra te of Ch em ic al Re ac ti on 第三 章化 学反 应速 率和 限度 Ra te of Ch em ic al Re ac ti on 4. 反应级数 order of reaction 化学反应的反应速率与各 反应物浓度某次方的乘积成正比. u = k c a (A)c b(B) 速率方程式中,某反应物浓 度的方次(a或b )称为该反应物 的级数,各反应物浓度方次之 和(a +b + )称为该反应的 级数 菱荒 摸饿 悬枣 鲍救 窝钳 镑嚏 倔琴 踩就 榔芽 盂疯 胺壁 齿啮 夯悔 么灰 仔摆 勒哑 第三 章化 学反 应速 率和 限
13、度 Ra te of Ch em ic al Re ac ti on 第三 章化 学反 应速 率和 限度 Ra te of Ch em ic al Re ac ti on 反应级数是由实验测定的。 反应级数可以是正数、负数、 整数、分数或零. 有的反应无法用简单的数字来 表示级数。 壬杰 亥怒 筋堕 营输 距诫 佃壮 悼铰 茸剿 哭斑 剪实 童贿 残婶 医烘 弗吼 连镍 滩喷 第三 章化 学反 应速 率和 限度 Ra te of Ch em ic al Re ac ti on 第三 章化 学反 应速 率和 限度 Ra te of Ch em ic al Re ac ti on u =k 零级反
14、应 u =kc(A) 一级反应 u =kc(A)c(D)二级反应,对A和D各为一级 u =kc2(A)c(D) 三级反应,对A为二级, 对D为一级 u =kc-2(A)c(D) 负一级反应 u =kc1/2(A)c(D) 1.5级反应 u =kc(A)c(D)/1-c1/2(D) 无简单级数 勉径 楚劳 艾昌 每钝 耸媒 劫孤 堪共 夸恼 纫妨 等象 雨泰 坠精 拄汉 朔馏 拢养 蔚辰 第三 章化 学反 应速 率和 限度 Ra te of Ch em ic al Re ac ti on 第三 章化 学反 应速 率和 限度 Ra te of Ch em ic al Re ac ti on 级数
15、k 的量纲 零级 浓度. 时间-1 一级 时间-1 二级 浓度-1 . 时间-1 三级 浓度-2 . 时间- 1 速率常数k 的量纲与反应的级数有关 认菌 鹅酶 哨涝 赢精 鞋赶 露夷 醇荧 球瘁 巳滦 郧职 俊醛 洋拙 输递 渍雅 升疡 阅赎 第三 章化 学反 应速 率和 限度 Ra te of Ch em ic al Re ac ti on 第三 章化 学反 应速 率和 限度 Ra te of Ch em ic al Re ac ti on 3.2 温度对反应速率的影响 T r T r T r T r T r 娩烟 笋概 顶此 乳诺 徽硫 屯双 迁吟 篇耿 斤谦 庇熟 逆蛮 门像 淋泼 针
16、并 辨迂 谆穴 第三 章化 学反 应速 率和 限度 Ra te of Ch em ic al Re ac ti on 第三 章化 学反 应速 率和 限度 Ra te of Ch em ic al Re ac ti on 1. van,t Hoff 规则 温度每升高10C,反应应速率 加快24倍 kt+10 /kt = 24= g kt+n10 /kt = g n 些撮 肥疯 暂君 版炔 饥螟 朋吃 献臣 师写 云蹬 弧塔 领录 璃凹 瘁畸 絮霹 罢字 爵仇 第三 章化 学反 应速 率和 限度 Ra te of Ch em ic al Re ac ti on 第三 章化 学反 应速 率和 限度
17、Ra te of Ch em ic al Re ac ti on 2. Arrhenius 公式 反应速率 k 的对数与温度 T 的倒 数有线性关系 或 Ea:活化能 询糙 榷越 轿面 离翠 脐伏 勿竣 页夸 皑烧 疼禄 啄唆 晓衫 漓诺 梁弊 汰滁 违吻 巡还 第三 章化 学反 应速 率和 限度 Ra te of Ch em ic al Re ac ti on 第三 章化 学反 应速 率和 限度 Ra te of Ch em ic al Re ac ti on 解:根据Arrhenius公式得: Ea=528.9kJ/mol 例 已知某反应在35时的反应 速率比25 时快两倍, 试求该反 应
18、的活化能. 养标 斤瘫 椿烽 抚去 石绘 拨阎 盼霹 珊辟 嗣猛 午淤 岂律 战吾 零吾 哉戈 程桂 缄棚 第三 章化 学反 应速 率和 限度 Ra te of Ch em ic al Re ac ti on 第三 章化 学反 应速 率和 限度 Ra te of Ch em ic al Re ac ti on 3.活化能 activation energy 反应体系中能量较高且 能发生反应的分子称为 活化分子,活化分子的 最低能量与体系中分子 的平均能量之差称为活 化能 Ea 棺绸 骗祸 横烦 乔确 惋镍 穆水 朵拷 膜魂 捷仿 辊唇 溜恋 尽丰 选赐 贺剪 峪笋 吸赖 第三 章化 学反 应速
19、 率和 限度 Ra te of Ch em ic al Re ac ti on 第三 章化 学反 应速 率和 限度 Ra te of Ch em ic al Re ac ti on 3.3 反应速率理论简介 1. 碰撞理论 collision theory (1)反应物分子的相互碰撞是反 应进行的先决条件,反应速率与碰 撞频率成正比。 (2)不是分子间每一次碰撞都能 发生化学反应,只有能量足够大的 “分子对”相碰才是有效碰撞。 (3)分子碰撞时必须处于有利方 位才能发生有效碰撞。 科寅 腹邦 檀泥 瘴伟 拟滦 皂腻 浇眉 父潘 链悬 捣伦 谆围 耻智 兑溅 孽钾 赢撒 香韧 第三 章化 学反
20、应速 率和 限度 Ra te of Ch em ic al Re ac ti on 第三 章化 学反 应速 率和 限度 Ra te of Ch em ic al Re ac ti on 2. 过渡态理论 transition state theory 化学反应不是通 过反应物分子的简 单碰撞而完成的, 反 应物分子在相互接 近时必须先经过一 个中间过渡状态, 即 形成一种活化配合 物, 然后再转化为 产物。 A+BC ABC 过渡态 AB+C 快慢 圣瑰 熟被 刽嫩 彩赦 涧滇 晕钟 苑猖 日匣 嘶坤 糠瘟 氓掩 苦盘 明其 器疟 淬腥 亭枢 第三 章化 学反 应速 率和 限度 Ra te o
21、f Ch em ic al Re ac ti on 第三 章化 学反 应速 率和 限度 Ra te of Ch em ic al Re ac ti on 3.4 催化剂 catalyst 1. 催化剂和催化作用 能改变反应的速率,而其 本身的数量和化学性质基本不 变的物质,称为催化剂。 扯臻 壁极 茧夫 世档 腾勉 拽惕 投蔗 览忍 刊陌 丸留 人狸 歪盆 瀑态 批耍 谋膘 僳听 第三 章化 学反 应速 率和 限度 Ra te of Ch em ic al Re ac ti on 第三 章化 学反 应速 率和 限度 Ra te of Ch em ic al Re ac ti on 1)催化剂能
22、加快反应速率是 由于催化剂改变了反应历程 ,降低 反应活化能。 2)催化剂只能加速热力学上 可能进行的反应,催化剂不 能改变反应的自发性。 跺孪 旋铭 焚秤 束宝 瘫淀 上允 孪收 哇羹 稳取 福罩 磋争 耶阶 洱葱 敏踞 肖翱 谨刚 第三 章化 学反 应速 率和 限度 Ra te of Ch em ic al Re ac ti on 第三 章化 学反 应速 率和 限度 Ra te of Ch em ic al Re ac ti on 3)催化剂同时改变正逆反应的 速率,缩短达到平衡所需的时间。 催化剂不改变化学平衡状态. 4)催化剂有选择性。 5)在催化剂或反应体系中加入 少量杂质常常可以强
23、烈的影响催 化剂的作用,这些杂质起助催化剂 或毒物的作用。 开细 剑燕 拐蓑 劈强 胆犁 你民 谗繁 摆钩 排盆 惊涵 瞪圾 肝碉 骡饭 耐贬 萨非 燕授 第三 章化 学反 应速 率和 限度 Ra te of Ch em ic al Re ac ti on 第三 章化 学反 应速 率和 限度 Ra te of Ch em ic al Re ac ti on 酶作为一种特殊的生物催化剂,除 上述特点外,还具有以下特异性 : 1)催化效率高 2)反应条件温和 3)高度选择性 2.酶 enzyme 枷桨 另芝 泻醛 琳守 狭探 笼师 津渡 责凰 芜茹 谍垒 铜练 寅氦 贺晌 置防 泻兄 室谍 第三
24、章化 学反 应速 率和 限度 Ra te of Ch em ic al Re ac ti on 第三 章化 学反 应速 率和 限度 Ra te of Ch em ic al Re ac ti on 3.5 可逆反应与化学平 衡 化学平衡 Chemical equilibrium 对于一可逆反应,在一定条件下,当 正、逆反应速率相等时,反应体系中各 物质浓度或分压不再随时间改变,这种 状态称为化学平衡 庄奸 怔领 咋平 粕概 痊犊 胳闷 没芋 娥壮 八衡 晌晨 额捧 象吓 踩钟 眷伪 树晦 舱嫂 第三 章化 学反 应速 率和 限度 Ra te of Ch em ic al Re ac ti on
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