化學(xué)反應(yīng)速率(無機化學(xué)核心教程)

1、平均速率平均速率瞬時速率瞬時速率 = c（反應(yīng)物）（反應(yīng)物） t = dc（反應(yīng)物）（反應(yīng)物）dtdtOHdcv)(22CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)彈性碰撞彈性碰撞不不發(fā)生反應(yīng)的碰撞發(fā)生反應(yīng)的碰撞A什么條件下能發(fā)生有效碰撞？什么條件下能發(fā)生有效碰撞？ 需要足夠的能量（需要足夠的能量（動能動能） 有合適的方向有合適的方向 正值，鍵能正值，鍵能?；罨埽ɑ罨埽╝ctivation energy）Ea的的特征：特征： 活化分子活化分子%，反應(yīng)速率，反應(yīng)速率v。 Ea僅與反應(yīng)物本性、途徑僅與反應(yīng)物本性、途徑有關(guān)有關(guān)，與，與C、T無關(guān)無關(guān)。ONO+COON O CO過渡態(tài)過渡態(tài)NO

2、+CO2活化絡(luò)合物活化絡(luò)合物NO+CO2ON O CO勢能勢能反應(yīng)進程反應(yīng)進程EaEa活化能：活化能：反應(yīng)的能壘。反應(yīng)的能壘。Ea，v問：正向反應(yīng)是吸熱還是放熱？問：正向反應(yīng)是吸熱還是放熱？rHm= Ea- Ea可逆反應(yīng)可逆反應(yīng) AB+C，正向，正向反應(yīng)的反應(yīng)的活化能為活化能為Ea1，逆向反應(yīng)的活化能為逆向反應(yīng)的活化能為Ea2若正若正反應(yīng)是吸熱的，則反應(yīng)是吸熱的，則Ea1Ea2快快元反應(yīng)元反應(yīng)就完成的反應(yīng)。就完成的反應(yīng)。復(fù)合反應(yīng)復(fù)合反應(yīng)由若干元反應(yīng)組成由若干元反應(yīng)組成反應(yīng)機制反應(yīng)機制反應(yīng)進行的實際步驟反應(yīng)進行的實際步驟速率控制步驟速率控制步驟的那個元反應(yīng)的那個元反應(yīng)復(fù)合反應(yīng)的總速率取決于限速步

3、驟復(fù)合反應(yīng)的總速率取決于限速步驟就能生成產(chǎn)物。就能生成產(chǎn)物。CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g) =kc(N2O5) NO3NO+O2 NO+ NO32NO2 N2O5NO3+NO2A. 元元反應(yīng)反應(yīng)由質(zhì)量作用定律直接寫出，由質(zhì)量作用定律直接寫出，復(fù)合復(fù)合反應(yīng)反應(yīng)由實驗確定。由實驗確定。B. 純固態(tài)純固態(tài)和和液態(tài)液態(tài)物質(zhì)濃度不寫入物質(zhì)濃度不寫入。C. 稀溶液中，如稀溶液中，如溶劑溶劑參與反應(yīng)，可不寫入?yún)⑴c反應(yīng)，可不寫入。注意：注意：實驗測得反應(yīng)：實驗測得反應(yīng)：2N2O5(g) = 4NO2(g)+O2(g)的速的速率方程為：率方程為： =k

4、c(N2O5)而不是而不是 =kc2(N2O5)，說，說明該反應(yīng)不是元反應(yīng)。明該反應(yīng)不是元反應(yīng)。實驗測得反應(yīng)：實驗測得反應(yīng)：H2 + I2(g) = 2HI(g)的速率方程的速率方程為：為： =kc(H2)c(I2)能否說明該反應(yīng)是元反應(yīng)？能否說明該反應(yīng)是元反應(yīng)？整數(shù)也可以是分數(shù)整數(shù)也可以是分數(shù)：實驗測：實驗測 2ICl(g)+H2(g) I2(g)+2HCl(g) c(ICl)c(H2)，由此可知此反應(yīng)是：，由此可知此反應(yīng)是：A、三分子反應(yīng)，二級反應(yīng)三分子反應(yīng)，二級反應(yīng)B、二級反應(yīng)二級反應(yīng)C、雙分子反應(yīng)，二級反應(yīng)雙分子反應(yīng)，二級反應(yīng)D、一級反應(yīng)一級反應(yīng)當(dāng)反應(yīng)當(dāng)反應(yīng)A2+B2 2AB的的 =k

5、c(A2)c(B2)，可以得出此反應(yīng)，可以得出此反應(yīng)A、一定是基元反應(yīng)一定是基元反應(yīng)B、對、對A2是是一級反應(yīng)一級反應(yīng)C、一定是非基元反應(yīng)一定是非基元反應(yīng)D、以上說法都不對以上說法都不對 =kc）c0c=ktlnc = -kt + lnc0 t時的濃度時的濃度初始濃度初始濃度討論：討論： lnct作圖，是一條作圖，是一條線線c0ctk =1單位：單位：1時間時間c = 1/2 c0時的時的tt1/2=k2=k0.693例：反應(yīng)例：反應(yīng) 2N2O5(g) 4NO2(g) + O2(g)服從速率方程式服從速率方程式 設(shè)某溫度時設(shè)某溫度時k=1.68x10-2s-1，如在一個，如在一個5.00L的的

6、容器中放入容器中放入2.50mol N2O5，在該溫度下反應(yīng)進，在該溫度下反應(yīng)進行行1.00min，問，問N2O5的剩余量及的剩余量及O2的生成量各的生成量各為多少？為多少？解：解：初始初始1.00min2.5000 x4x2.502x設(shè)設(shè)O2的生成量為的生成量為x molc0= 2.50/5.00 = 0.500(mol/L) 2N2O5(g) 4NO2(g) + O2(g)lnc = - kt + lnc01.68x10-2s-160 s0.5mol/LN2O5的剩余濃度：的剩余濃度：c = 0.182(mol/L) N2O5的剩余量的剩余量 = 0.1825.00 = 0.910(mol

7、) 2.50 2x = 0.910 x = 0.795 (mol)：某藥物在體內(nèi)的分解反應(yīng)為一級反應(yīng)，：某藥物在體內(nèi)的分解反應(yīng)為一級反應(yīng)，已知給藥后藥物在血漿中的初始質(zhì)量濃度為已知給藥后藥物在血漿中的初始質(zhì)量濃度為8.2mg/L,經(jīng)經(jīng)4小時后，測得藥物的質(zhì)量濃度為小時后，測得藥物的質(zhì)量濃度為5.5 mg/L，求該藥物的半衰期。，求該藥物的半衰期。c0ctk =1=5.5418.2=0.10(h-1)t1/2= 0.693 / k=0.10.693= 6.93(h) 溫度溫度，活化分子，活化分子% ，故，故 。 =kCA CB RTEaAek/lnk=RTEa+ lnA 同溫度下，同溫度下，Ea

8、大的反應(yīng)大的反應(yīng)k，反應(yīng)速率，反應(yīng)速率。k2k1=EaR(T2T1T1T2)例：丙酮二酸在水中的分解反應(yīng)例：丙酮二酸在水中的分解反應(yīng)10時時k10=1.08x10-4s-1，60 時時k60=5.48x10-2s-1，求反應(yīng)的活化能、求反應(yīng)的活化能、30時的時的k30及及 20/ 10。k2k1=EaR(T2T1T1T2)5.48x10-21.08x10-4=Ea8.314(333283333283)k301.08x10-4=976008.314(303283303283)k30 = 1.6710-3 s-1 20 10=k20k10=4.12k20k10=EaR(293283293283)1

9、、一般情況下，不管是放熱反應(yīng)還是吸、一般情況下，不管是放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng)，溫度升高，熱反應(yīng)，溫度升高， 都加快。都加快。2、對于一個化學(xué)反應(yīng)來說，下列敘述中、對于一個化學(xué)反應(yīng)來說，下列敘述中正確的是正確的是A rHm愈負，愈負， 。B rGm愈小，愈小， C k愈小，愈小， 。D Ea愈小，愈小， 。轉(zhuǎn)化酶，轉(zhuǎn)化酶，無無催化劑，催化劑，產(chǎn)物產(chǎn)物均相催化理論均相催化理論中間產(chǎn)物學(xué)說中間產(chǎn)物學(xué)說例：乙醛的分解例：乙醛的分解 催化劑：催化劑：I2存在：存在：Ea=190.4 kJ/molCH3CHOCH4+CO存在：存在：Ea=136 kJ/molCH3CHO+CH3I+HI+COCH3I+ HICH4+ 中間產(chǎn)物中間產(chǎn)物kk=Aexp(Ea /RT)Aexp(Ea /RT)=3905中間產(chǎn)物學(xué)說：由于形成中間產(chǎn)物而改變了中間產(chǎn)物學(xué)說：由于形成中間產(chǎn)物而改變了反應(yīng)途徑，反應(yīng)途徑，降低了降低了Ea.1、如果催化劑能使、如果催化劑能使增加三倍，增加三倍， 那么必然也能使那么必然也能使增加三倍。增加三倍。2、加入催化劑能使平衡常數(shù)增大。、加入催化劑能使平衡常數(shù)增大。3、催化劑能使非自發(fā)反應(yīng)變成自發(fā)反應(yīng)。、催化劑能使非自發(fā)反應(yīng)變成自發(fā)反應(yīng)。底物底物產(chǎn)物（脂肪、淀粉）產(chǎn)物（脂肪、淀粉）選擇性特別高選擇性特別高須適當(dāng)?shù)捻氝m當(dāng)?shù)膒H、T催化效率特別高催化效率特