《無(wú)機(jī)化學(xué)》第二章 化學(xué)反應(yīng)速率

2.1化學(xué)反應(yīng)速率

2.2影響反應(yīng)速率的因素

2.3反應(yīng)速率理論

第二章化學(xué)反應(yīng)速率第一節(jié)

化學(xué)反應(yīng)速率一、表示法：1.定義：在恒容條件下，單位時(shí)間內(nèi)的反應(yīng)進(jìn)度。注： V：恒容條件下，反應(yīng)體系的體積。:化學(xué)反應(yīng)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量系數(shù)，反應(yīng)物為負(fù)，生成物為正。：物質(zhì)B的濃度隨時(shí)間的變化率。平均速率二、瞬時(shí)速率第二節(jié)影響反應(yīng)速率的因素一、濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響1.速率方程式：一般反應(yīng)：

mA+nBpC+qD⑴速率常數(shù)k：

只與溫度、催化劑有關(guān)，與濃度無(wú)關(guān)。⑵反應(yīng)級(jí)數(shù)①定義：速率方程式中，反應(yīng)物濃度的指數(shù)x、y分別稱為反應(yīng)物A和B的反應(yīng)級(jí)數(shù)?？偡磻?yīng)級(jí)數(shù)=x+y注：一般反應(yīng)中，反應(yīng)級(jí)數(shù)x、y由實(shí)驗(yàn)確定，x、y可以是整數(shù)，分?jǐn)?shù)或零。

例：

在298.15K時(shí)，發(fā)生下列反應(yīng)：

將不同濃度的A，B兩種溶液混合，得到下列實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：aA+bB

CA的初始濃度/mol?L-1

B的初始濃度/mol?L-1

初始速率υ/

mol?L-1?s-1

1.01.01.2×10-2

2.01.02.4×10-21.02.04.8×10-2由此求該反應(yīng)的速率方程式及速率常數(shù)。解：①設(shè)該反應(yīng)的速率方程為：

由第一、二次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得：

1.2×10-2=k

×(1.0)x×(1.0)y2.4×

10-2=k

×(2.0)x×(1.0)y

以上兩式相除得：x＝1由第一、三次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得：

1.2×10-2=k

×(1.0)x×(1.0)y4.8×

10-2=k

×(1.0)x×(2.0)y

以上兩式相除得：y＝2該反應(yīng)的速率方程為：②將任何一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)代入速率方程=1.210-2(L2﹒mol-2﹒S-1)2.反應(yīng)機(jī)理基元反應(yīng)：反應(yīng)物經(jīng)一步反應(yīng)直接生成產(chǎn)物的反應(yīng)。復(fù)雜反應(yīng)：由兩個(gè)或多個(gè)基元反應(yīng)構(gòu)成的反應(yīng)。例：

H2+I22HI①I(mǎi)22I(快)②2I

I2

(快)③H2+2I

2HI(慢)復(fù)雜反應(yīng)的反應(yīng)速率取決于速率最慢的基元反應(yīng)3.質(zhì)量作用定律：質(zhì)量作用定律：恒溫下，基元反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率與各反應(yīng)物濃度方次的乘積成正比，反應(yīng)物濃度的方次數(shù)就等于化學(xué)反應(yīng)式中各相應(yīng)物質(zhì)的計(jì)量系數(shù)。

—只適用于基元反應(yīng)mA+nBpC+qD一般反應(yīng)基元反應(yīng)二、

溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響1.阿侖尼烏斯公式：k=Ae–Ea/RTA：給定反應(yīng)的特征常數(shù)Ea：反應(yīng)的活化能，對(duì)確定反應(yīng)Ea不隨溫度改變。⑴影響k的因素：①溫度：Ea一定時(shí)，由于Ea>0∴T↑k↑②活化能：溫度一定時(shí)，Ea↓k↑2.阿侖尼烏斯公式應(yīng)用：例：某反應(yīng)的活化能Ea=114KJ·

mol-1，在600K時(shí)，k=0.75L·mol-1

·s-1，計(jì)算700K時(shí)k。解：k=0.7526.3=19.7

(L﹒mol-1﹒S-1)1.催化劑：催化劑是能改變化學(xué)反應(yīng)速率，而其本身在反應(yīng)前后物質(zhì)的量和化學(xué)組成均沒(méi)有變化的物質(zhì)。三、催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響2.催化劑的類型：正催化劑：加快反應(yīng)速率。負(fù)催化劑：減慢反應(yīng)速率，抑制反應(yīng)進(jìn)行。四、影響多相反應(yīng)速率的因素⑴相：性質(zhì)完全相同的均勻部分稱作相。不同相之間有明顯的界面分開(kāi)。⑵影響因素：①接觸面大小：接觸面越大，反應(yīng)速率越快。②擴(kuò)散作用第三節(jié)反應(yīng)速率理論一、基本概念：1.活化分子：具有足夠能量，能夠發(fā)生有效碰撞的分子。有效碰撞是指能發(fā)生反應(yīng)的碰撞2.活化能：活化分子所具有的最低能量與分子平均能量的差值。Ea3.碰撞理論：化學(xué)反應(yīng)是由分子碰撞引起的，但不是所

有相碰撞的分子都能發(fā)生反應(yīng)，只有那些

具有足夠高能量和適當(dāng)碰撞方向的分子相

碰撞才發(fā)生反應(yīng)，即發(fā)生有效碰撞。例：NO2+CO=NO+CO2

化學(xué)反應(yīng)并不只是通過(guò)反應(yīng)物的簡(jiǎn)單碰撞而完成的，當(dāng)具有足夠能量的反應(yīng)物分子在運(yùn)動(dòng)中互相接近，發(fā)生碰撞，可能生成一種活潑的不穩(wěn)定的過(guò)渡態(tài)，稱為活化絡(luò)合物。活化絡(luò)合物的能量比反應(yīng)物和產(chǎn)物的能量都高，因而很不穩(wěn)定，很快就會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物，并放出能量。4.

過(guò)渡態(tài)理論(活化絡(luò)合物理論)例如：A+BC→AB+CA+BC

A…B…C→AB+C反應(yīng)物活化絡(luò)合物產(chǎn)物反應(yīng)過(guò)程的能量關(guān)系1Ea2A…B…CA+BCAB+C（反應(yīng)歷程）Ea1：正反應(yīng)的活化能Ea2：逆反應(yīng)的活化能ΔrHm：正反應(yīng)的熱效應(yīng)ΔrHm=Ea1(正)–Ea2(逆)

二、反應(yīng)速率與活化能的關(guān)系氣體分子能量分布曲線E平E0能量具有一定能量的分子百分?jǐn)?shù)

EaE平：分子平均能量E0：活化分子所具有的最低能量陰影面積：表示活化分子數(shù)活化能Ea=E0-E平活化能決定了反應(yīng)的本性1.確定反應(yīng)，T恒定時(shí)，活化分子百分?jǐn)?shù)恒定。

⑴濃度：濃度增大,分子總數(shù)增加，活化分子