基礎化學：化學反應速率

化學反應速率與化學平衡化學反應速率化學平衡本章作業(yè):p111-113:習題4,12,13,14,17,19,21,23

化學反應速率§1化學反應速率的概念§2反應速率理論和反應機理簡介§3濃度對反應速率的影響

—速率方程式§4溫度對反應速率的影響§5催化劑和催化作用§1化學反應速率1.1平均速率與瞬時速率1.2恒容反應的反應速率

反應速率是指給定條件下反應物通過化學反應轉化為產(chǎn)物的速率，常用單位時間內反應物濃度的減少或者產(chǎn)物濃度的增加來表示.濃度常用moldm-3，時間常用s，min，h，d，y.反應速率又分為平均速率和瞬時速率兩種表示方法.1.1平均速率:

速率的單位是:moldm-3s-1

平均速率：

例

下面是反應2NO2(g)→2NO(g)+O2(g)在一定時間內反應物產(chǎn)物濃度的變化實驗數(shù)據(jù)（300℃

）TimePeriod(s)4.2×10-52.8×10-52.0×10-51.4×10-51.0×10-5

0→5050→100100→150150→200200→250●平均速率例如，對于下面的實驗數(shù)據(jù)

平均速率與瞬時速率瞬時1.2恒容反應的反應速率

反應速率是指在一定條件下,反應物轉化為生成物的速率.以反應物濃度的減少或生成物濃度的增加來表示.對于一般的化學反應：

aA+bByY+zZ對于恒容的氣相反應,用分壓代替濃度:例：N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)t=0s時c(B)/mol·dm-32.04.00.0t=10s時c(B)/mol·dm-31.01.02.0

§2反應速率理論和反應機理簡介包括碰撞理論和活化配合物理論2.1碰撞理論2.2活化配合物理論(過渡態(tài)理論)2.3活化能與反應速率2.1碰撞理論（英國科學家路易斯1918年提出）

前提：氣體分子可以看作是沒有內部結構的硬球，反應看作為剛性球體的有效碰撞，反應速率由有效碰撞決定。理論要點：有效碰撞：可以發(fā)生反應的分子間碰撞稱為有效碰撞；活化分子：可以發(fā)生反應的分子稱為活化分子；活化能：活化分子具有的平均能量與氣體分子的平均能量之差稱為反應的活化能Ea

對于反應NO2與O3反應的示意圖2.2活化配合物理論(過渡態(tài)理論)如對反應：要點：在反應物相互接近時，要經(jīng)過一個中間過渡狀態(tài)，即形成所謂的活化絡合物，活化絡合物既可以分解為反應物分子，也可以分解為產(chǎn)物分子?；罨j合物和反應物(或生成物)存在能壘，這一能壘被稱為正反應（或逆反應）的活化能NO+O3NO2+O2ONOOO化學反應過程中能量變化曲線Ea,逆Ea正Ea正Ea逆2.3活化能與反應速率濃度影響——當溫度一定，某反應的活化能也一定時,反應系統(tǒng)的活化分子數(shù)也一定,濃度增大,活化分子數(shù)增多,反應速率增大;溫度影響——當濃度一定,溫度升高，活化分子數(shù)百分數(shù)增多,反應速率增加?！?濃度對反應速率的影響—速率方程式3.1化學反應速率方程式3.2反應機理與基元反應

3.3質量作用定律3.1化學反應速率方程式

40℃，CCl4中N2O5分解反應的υ：c(N2O5)對于一般的化學反應

α,β---反應級數(shù)

k---反應速率常數(shù)零級反應mol·L-1·s-1

一級反應s-1

二級反應(mol·L-1)-1·s-1

可見（通過實驗確定其值）零級反應高壓下氨在鎢絲上的分解（2NH3→N2+3H2）即為零級反應，氨分解速率在一定條件下與氣相中氨的濃度（分壓）無關。反應級數(shù)的意義：

①表示了反應速率與物質的量濃度的關系；②零級反應表示了反應速率與反應物濃度無關k稱為反應的速率常數(shù):①

可理解為當反應物濃度都為單位濃度時的反應速率；②

k由化學反應本身決定，是化學反應在一定溫度時的特征常數(shù)；③相同條件下，k值越大，反應速率越快；④

k的數(shù)值與反應物的濃度無關。3.2反應機理與基元反應反應機理:化學反應過程中經(jīng)歷的真實反應步驟的集合基元反應:由反應物一步生成生成物的反應,沒有可用實驗方法檢測到的中間產(chǎn)物意義:通過實驗一旦證實某一有確定反應物和生成物的反應為元反應,就可以根據(jù)化學反應計量方程式直接寫出其速率方程式,如則為元反應非基元反應:由兩個或兩個以上的反應組合而成的總反應。在基元反應中,可用實驗檢測到中間產(chǎn)物的存在,但它被后面的一步或幾步反應消耗掉(與副反應或副產(chǎn)物不同)如:

為由下列兩步組成的非基元反應(快)(慢)3.3質量作用定律:aA+bBdD+eE

ν=κCAaCBbκ為速率常數(shù).

a+b為反應級數(shù).該公式僅適用于基元反應.

從上述公式可以看出濃度對反應速率的影響.

(1)若有固體,液體參加反應,則不列入方程式.(2)對于氣體,可用分壓代替.

速率方程的確定研究反應:的速率方程可知:

k與溫度有關,T增大,一般k也增大,但k~T不是線性關系。反應速率方程

影響反應速率的因素有兩個:k和§4

溫度對反應速率的影響

k-T

關系圖

k-T圖

lnk-1/T圖§5催化劑與催化作用催化劑:存在少量就能加快反應而本身最后并無損耗的物質。催化作用的特點：①通過改變歷程,降低反應活化能,k值增大②同等程度降低正逆反應活化能,即同時加快正逆反應速率,縮短達到平衡的時間③只有在特定的條件下催化劑才能表現(xiàn)活性催化劑對反應活化能的影