化學(xué)反應(yīng)速率2011

1、第四章第四章 化學(xué)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)化學(xué)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)Chemical kinetics foundation一、反應(yīng)速率的定義二、化學(xué)反應(yīng)速率理論簡(jiǎn)介 碰撞理論 過渡態(tài)理論(Ea)三、影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素 濃度-反應(yīng)速率方程式 溫度-阿倫尼烏斯公式 催化劑引言引言化化 學(xué)學(xué) 反反 應(yīng)應(yīng)快快 反反 應(yīng)應(yīng)慢慢 反反 應(yīng)應(yīng) 爆炸反應(yīng)爆炸反應(yīng)中和反應(yīng)中和反應(yīng)被人類充分應(yīng)用被人類充分應(yīng)用鋼鐵生銹鋼鐵生銹食物腐敗食物腐敗人體衰老人體衰老不易被察覺不易被察覺造成的損失巨大造成的損失巨大希望控制速度減緩進(jìn)程希望控制速度減緩進(jìn)程石油的分解石油的分解廢塑料的分解廢塑料的分解希望控制速度希望控制速度加快反應(yīng)進(jìn)程加快反應(yīng)進(jìn)程

2、化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng) 宏觀：熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué) 熱力學(xué)：過程的能量交換(H)、過程的方向(G)、過程的限度(K) -可能性。引言引言動(dòng)力學(xué)：反應(yīng)速率（快慢） 反應(yīng)機(jī)理（怎樣進(jìn)行）-現(xiàn)實(shí)性。例： N2 (g) + 3 H2 (g) = 2 NH3 (g)H = - 92.22 kJ.mol-1 （放熱） G = - 33.0 kJ.mol-1G = - RT ln K K = 6.1105但實(shí)際上，但實(shí)際上，R.T. ，常壓，觀察不到反應(yīng)。，常壓，觀察不到反應(yīng)。 4-化學(xué)反應(yīng)速率的定義及其表示方法化學(xué)反應(yīng)速率的定義及其表示方法1-1 1-1 化學(xué)反應(yīng)速率的概念化學(xué)反應(yīng)速率的概念 單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物或產(chǎn)物濃

3、度改變的量的絕對(duì)值。單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物或產(chǎn)物濃度改變的量的絕對(duì)值?；瘜W(xué)反應(yīng)速率的單位可為化學(xué)反應(yīng)速率的單位可為molL-1s-1、molL-1min-1、molL-1h-1一、反應(yīng)速率的定義平均速率： N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) Co 2.0 3.0 0 Ct(2s) 1.8 2.4 0.422223311N11H11N H(1 .82 .0 )0 .1 2(2 .43 .0 )0 .3 2(0 .40 )0 .2 2NHN HCm o lLstCm o lLstCm o lLst 用不同物質(zhì)來表示化學(xué)反應(yīng)速率時(shí)，其數(shù)值是不同的。瞬時(shí)速率：某一瞬間（t0）的反應(yīng)速率叫瞬時(shí)速率。

4、 瞬時(shí)速率 lim33dtdCtCNHNHt為了避免混亂，IUPAC建議對(duì)于反應(yīng)：aAbBdDeE定義瞬時(shí)速率為：定義瞬時(shí)速率為： iidCvVdt平均速率為： iiCvVt式中，式中，v vi 為計(jì)量系數(shù)為計(jì)量系數(shù), , 且對(duì)反應(yīng)物取負(fù)值，對(duì)產(chǎn)物且對(duì)反應(yīng)物取負(fù)值，對(duì)產(chǎn)物取正值。以保證取正值。以保證v和和 為正值。為正值。 v1A1B1D1Eddddadtbdtddtedt v = 1111ABDECCCCvatbtdtet活化分子較一般分子的能量高，活化分子所具有的活化分子較一般分子的能量高，活化分子所具有的平均能量平均能量(E*)與整個(gè)反應(yīng)物分子的平均能量與整個(gè)反應(yīng)物分子的平均能量(E)之

5、差，之差，稱為稱為活化能活化能(Ea)。Ea=E*-E1、碰撞理論的基本要點(diǎn)：、碰撞理論的基本要點(diǎn)：反應(yīng)是通過反應(yīng)物分子彼此碰撞而發(fā)生的，其反應(yīng)是通過反應(yīng)物分子彼此碰撞而發(fā)生的，其中能發(fā)生反應(yīng)的碰撞稱為中能發(fā)生反應(yīng)的碰撞稱為有效碰撞有效碰撞。4-2 4-2 反應(yīng)速率理論簡(jiǎn)介反應(yīng)速率理論簡(jiǎn)介2-1 2-1 碰撞理論碰撞理論 發(fā)生碰撞的分子應(yīng)有足夠高的能量發(fā)生碰撞的分子應(yīng)有足夠高的能量 碰撞的幾何方位要適當(dāng)碰撞的幾何方位要適當(dāng)發(fā)生有效碰撞的分子稱為發(fā)生有效碰撞的分子稱為活化分子活化分子?；罨肿拥陌佟；罨肿拥陌俜?jǐn)?shù)越大，有效碰撞數(shù)越多，反應(yīng)速率也越大。分?jǐn)?shù)越大，有效碰撞數(shù)越多，反應(yīng)速率也越大。N

6、O2與與O3反應(yīng)的示意圖反應(yīng)的示意圖322( )( )( )( )O gNO gNO gO g2-2 2-2 過渡狀態(tài)理論過渡狀態(tài)理論活化能的物理含義在于：活化能的物理含義在于：由反應(yīng)物到產(chǎn)物所要逾由反應(yīng)物到產(chǎn)物所要逾越的越的“能量障礙能量障礙”22CONOOCONOCONO 一般化學(xué)反應(yīng)的活化能在一般化學(xué)反應(yīng)的活化能在60kJmol-1240 kJmol-1?；罨苄∮凇；罨苄∮?0kJmol-1的反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)速度很大。活化能大于的反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)速度很大?；罨艽笥?00kJmol-1的的反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)速度很慢。反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)速度很慢?；瘜W(xué)反應(yīng)并非是通過簡(jiǎn)單碰撞就生成產(chǎn)物,而是要通過一個(gè)中間態(tài)才

7、能反應(yīng),存在一個(gè)勢(shì)能壘A+BAB過渡態(tài)過渡態(tài)A B正反應(yīng)正反應(yīng) Ea=Ea-Ea反應(yīng)熱反應(yīng)熱H正正逆反應(yīng)逆反應(yīng)Ea勢(shì)能勢(shì)能 E E1 E2反應(yīng)歷程反應(yīng)歷程A + B = AB+ 生成物生成物(終態(tài)終態(tài))+ 反應(yīng)物反應(yīng)物(始態(tài)始態(tài))活化配合物活化配合物(過渡狀態(tài)過渡狀態(tài))如如 NO2+ + CO ONOCONO + CO2 如：下列合成氨反應(yīng)的活化能為如：下列合成氨反應(yīng)的活化能為N2（g）+3H2（g）2NH3（g）Ea=330kJ/mol該反應(yīng)的該反應(yīng)的 G= -33.28kJ/mol; H= -92.38kJ/mol但是它的活化能高達(dá)但是它的活化能高達(dá)330kJ/mol, 致使氮和氫的活化致

8、使氮和氫的活化分子百分?jǐn)?shù)很小分子百分?jǐn)?shù)很小, 有效碰撞也極少有效碰撞也極少, 反應(yīng)速率極小。反應(yīng)速率極小。由此可見由此可見, 要實(shí)現(xiàn)某些能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)要實(shí)現(xiàn)某些能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng), 活化能是活化能是個(gè)值得考慮的重要?jiǎng)恿W(xué)因素。個(gè)值得考慮的重要?jiǎng)恿W(xué)因素。這表明這表明298.15K標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)合成氨仍可以自發(fā)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)合成氨仍可以自發(fā)進(jìn)行（ G0，欲增加正反應(yīng)速率，下列措施中有用的是.（）。(A)增加CO2的分壓； (B)升高溫度；(C)增加CaCO3的量； (D)加入NaOH。解： B反應(yīng)：CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)的rHm0，欲增加正反應(yīng)速率，可采取的措施為（）。(

9、A)降溫； (B)增加CH4和H2O(g)的分壓；(C)減小CO和H2的分壓； (D)減小總壓。解：B基本要求基本要求掌握濃度、溫度、催化劑等因素對(duì)化學(xué)反應(yīng)速度的影掌握濃度、溫度、催化劑等因素對(duì)化學(xué)反應(yīng)速度的影響，并能運(yùn)用活化能的概念加以解釋。響，并能運(yùn)用活化能的概念加以解釋。反應(yīng)H2O2 + 2H+ + 2I- = 2H2O + I2 的速度方程式為：v = kc(H2O2)c(I-)由此可見,其反應(yīng)的級(jí)數(shù)為（ ）A 3 B 5 C 4 D 2 通常，溫度升高反應(yīng)速率明顯增加，主要原因是（ ）(A)反應(yīng)物濃度增加； (B)反應(yīng)物壓力增加；(C)活化分子分?jǐn)?shù)增加； (D)活化能降低。解：C增大反應(yīng)物濃度，使反應(yīng)速率加快的原因是（ ）。(A)僅僅是分子總數(shù)目增加；(B)反