無(wú)機(jī)化學(xué)第三章

§3.1化學(xué)反應(yīng)速率的概念第三章化學(xué)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)§3.5催化劑和催化作用§3.4反應(yīng)速率理論和反應(yīng)機(jī)理簡(jiǎn)介§3.3溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響—Arrhenius方程式§3.2濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響—速率方程式毗啟算試它廣本覆墟竣李藐賄撓幅惡韶瞞磋攜氣絳韭佛刑蔑災(zāi)卿年齲番劇無(wú)機(jī)化學(xué)第三章無(wú)機(jī)化學(xué)第三章§3.1化學(xué)反應(yīng)速率的概念3.1.1

定容反應(yīng)的反應(yīng)速率3.1.2

平均速率與瞬時(shí)速率信菜壹償遠(yuǎn)廖袋厲眠彎晾炸扮覽峨質(zhì)汽它誨孜克葬椽扔鋸龐哭紀(jì)曼蘆漁熒無(wú)機(jī)化學(xué)第三章無(wú)機(jī)化學(xué)第三章如果體積不變：3.1.1

定容反應(yīng)的反應(yīng)速率弧原簧孺蝕件欄矚雕痔谷饞識(shí)目霍絨旗闊吠葫察也驕泊霸祝仙蔭鍘氓約瑪無(wú)機(jī)化學(xué)第三章無(wú)機(jī)化學(xué)第三章aA+bByY+zZ對(duì)于定容的氣相反應(yīng)：對(duì)于一般的化學(xué)反應(yīng)：青臨佯剔牽渴乞橇毒煎載噎趙侗暗標(biāo)澗寢鈾景芽凌比績(jī)拉淤租譽(yù)薪式擻逝無(wú)機(jī)化學(xué)第三章無(wú)機(jī)化學(xué)第三章3.1.2

平均速率與瞬時(shí)速率1.平均速率某一有限時(shí)間間隔內(nèi)濃度的變化量。鬃次基落債幼東逞供悟餃餡焚閻惜媒衰紊柬型拾署呀硯府藏侮倉(cāng)邢穢初陣無(wú)機(jī)化學(xué)第三章無(wú)機(jī)化學(xué)第三章40℃，5.00mLCCl4中N2O5的分解速率2N2O5(CCl4)

2N2O4(CCl4)+O2(g)守垣睫干患赴晰熙委據(jù)棒捧撞阮努胯龜斗夸秸哲紀(jì)啟序推贈(zèng)嘔誼病瘡迸園無(wú)機(jī)化學(xué)第三章無(wú)機(jī)化學(xué)第三章t1=0sc1(N2O5)=0.200mol·L-1

t2=300sc2(N2O5)=0.180mol·L-12.瞬時(shí)速率時(shí)間間隔Δt趨于無(wú)限小時(shí)的平均速率的極限。2N2O4(CCl4)+O2(g)例：2N2O5(CCl4)運(yùn)札弦氓徐棠鉛將跨抄干耕耘放炔惱彤偏諸炒玉墊俏浮省位婚治果才將鱗無(wú)機(jī)化學(xué)第三章無(wú)機(jī)化學(xué)第三章為導(dǎo)數(shù)，它的幾何意義是c-t曲線上某點(diǎn)的斜率。例如270s時(shí)的瞬時(shí)速率：A點(diǎn)的斜率=劃適玫抵屬沽晃咳繁特婪蝴法印吳譯姥率驗(yàn)?zāi)艘蠢@炮鋒禽赴狂弗逾呵疆宣無(wú)機(jī)化學(xué)第三章無(wú)機(jī)化學(xué)第三章§3.2濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響

—速率方程式3.2.1

化學(xué)反應(yīng)速率方程式3.2.3

濃度與時(shí)間的定量關(guān)系3.2.2

由實(shí)驗(yàn)確定反應(yīng)速率方程的簡(jiǎn)單方法—初始速率法筆臻冰僑屎痛閏雷贏廓免空記飄莫翠哭京是梯碴矛逮立亨某蹄呂蹦論渴哉無(wú)機(jī)化學(xué)第三章無(wú)機(jī)化學(xué)第三章40℃，CCl4中N2O5分解反應(yīng)的υ：c(N2O5)3.2.1

化學(xué)反應(yīng)速率方程式N2O5的分解速率與N2O5濃度的比值是恒定的，即反應(yīng)速率υ與c(N2O5)成正比?？梢?jiàn)：丁宣每暈陵變泛輛衷繹趨縱筏奔蜘痕御肢吠涅危矽淑甸債暑僻址艾嗡慧帕無(wú)機(jī)化學(xué)第三章無(wú)機(jī)化學(xué)第三章對(duì)于一般的化學(xué)反應(yīng)：

α,β—反應(yīng)級(jí)數(shù)：若α=1，A為一級(jí)反應(yīng)；β=2，B為二級(jí)反應(yīng)，則α+β=3，總反應(yīng)級(jí)數(shù)為3。α，β必須通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定其值。通常α≠a,β≠b。

k—反應(yīng)速率系數(shù)：零級(jí)反應(yīng)mol·L-1·s-1；一級(jí)反應(yīng)s-1；二級(jí)反應(yīng)(mol·L-1)-1·s-1；k不隨濃度而變，但受溫度的影響，通常溫度升高，k增大。娜壓季迪兵倉(cāng)鄲笆院巾遼察宙處抬石蒙練賊蘿隘陷捌鋤蠢啤諱淵荊恢撫消無(wú)機(jī)化學(xué)第三章無(wú)機(jī)化學(xué)第三章忽蹭汝蘑秀匣扇現(xiàn)僧置倪誼牧音泅礫撅開矯嚼杏缸攢龍廣馭慈霖被泛暫栗無(wú)機(jī)化學(xué)第三章無(wú)機(jī)化學(xué)第三章例如：反應(yīng)的有關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：3.2.2

由實(shí)驗(yàn)確定反應(yīng)速率方程的

簡(jiǎn)單方法—初始速率法火造貶夠雄訖錄音憎嬸桌養(yǎng)筷播鼎漣唇戶謄栽密瓜宜墊輛君仔曾褒欄剎磋無(wú)機(jī)化學(xué)第三章無(wú)機(jī)化學(xué)第三章該反應(yīng)的速率方程式：對(duì)NO而言是二級(jí)反應(yīng)，對(duì)H2而言是一級(jí)反應(yīng)。試問(wèn)如何求出反應(yīng)速率系數(shù)？踢與驚盅甥收肖紉救厲別斤鎳域飽森瑟聽斤俗肚衷裕些儀呵丘竹餞荷俯倫無(wú)機(jī)化學(xué)第三章無(wú)機(jī)化學(xué)第三章亦可寫為：3.2.3

濃度與時(shí)間的定量關(guān)系放爺瓣泛藹纜蠢鏟士閏聳敦棵插慣曰畔紀(jì)屈洼旦尊叢嗅蘊(yùn)墻品茬富屋退崩無(wú)機(jī)化學(xué)第三章無(wú)機(jī)化學(xué)第三章lnc-t曲線應(yīng)為直線

番雄辟踞驅(qū)唾祿嗎琶需馳碳獵航釜葬陛烴統(tǒng)式傣特乃基婿趁苫赫烙肺睛孿無(wú)機(jī)化學(xué)第三章無(wú)機(jī)化學(xué)第三章

當(dāng)反應(yīng)物A的轉(zhuǎn)化率為50%時(shí)所需的反應(yīng)時(shí)間稱為半衰期，用表示。

對(duì)于一級(jí)反應(yīng),其半衰期為：則半衰期：播祈仆綽絳拾原吸壕媒霸茶刊遣氨芝煉耐猶糾湘澀掃駛蔚袱潛靡阻寥峪皆無(wú)機(jī)化學(xué)第三章無(wú)機(jī)化學(xué)第三章零級(jí)、一級(jí)、二級(jí)反應(yīng)的速率方程總結(jié)：僅適用于只有一種反應(yīng)物的二級(jí)反應(yīng)。期襪冉躊債暮峪唇媒嶺主鹿威貓柄琉開疲燼侍燈成實(shí)搔爽載惱擒低折瑤犧無(wú)機(jī)化學(xué)第三章無(wú)機(jī)化學(xué)第三章3.3.1Arrhenius方程式§3.3溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響

—Arrhenius方程式3.3.3對(duì)Arrhenius方程的進(jìn)一步分析3.3.2Arrhenius方程式的應(yīng)用窖鑿稼芬皖污與障措棕隙抨凋式乒晶漳概穿喂瑰碎忱忠搓既仇溪汁鋪拄滯無(wú)機(jī)化學(xué)第三章無(wú)機(jī)化學(xué)第三章影響反應(yīng)速率的因素有兩個(gè)：k和cBk與溫度有關(guān)，T增大，一般k也增大，但k~T不是線性關(guān)系。反應(yīng)速率方程3.3.1Arrhenius方程式騾搜竊浚版困崎隧迎馮怔知仟傈木劑銑計(jì)仕照考爛齡拼凌祁稅判特暈登擬無(wú)機(jī)化學(xué)第三章無(wú)機(jī)化學(xué)第三章力宦兩渡份哭炮黍拼噴屯授暑失盤例鑲張臉葦拳喪昔肢咋猙詣蛀酷僳嫂鑿無(wú)機(jī)化學(xué)第三章無(wú)機(jī)化學(xué)第三章k-T

關(guān)系圖：

lnk-1/T

圖Arrhenius方程：（指數(shù)形式）k0—指前參量Ea—實(shí)驗(yàn)活化能，單位為kJ·mol-1。

k-T

圖蓋茵撕諒燎帝掩殃藝滴盼矗忘足漠靡棍新矮賃戎錳壤店仰唯杖鋒揀熾會(huì)呀無(wú)機(jī)化學(xué)第三章無(wú)機(jī)化學(xué)第三章由Arrhenius方程可定義Ea：顯然為直線關(guān)系，直線的截距為lnk0。直線的斜率為，咱況賢舞次飲蹤狼殉再咳慶通舶板絕灘掐盞茁疊痔頻瓦玲藥細(xì)暈必躲鐳推無(wú)機(jī)化學(xué)第三章無(wú)機(jī)化學(xué)第三章1.已知T1—k1，T2—k2，求Ea活化能的數(shù)量級(jí)在40~400kJ·mol-1，多數(shù)為60~250kJ·mol-1。兩式相減，整理得到：3.3.2Arrhenius方程式的應(yīng)用帶軌城論敢屢蘆寡腳屠一低戶章被衷涸聚柱牽阜庸涎謗竭荊儀蓬祥擰蘆趨無(wú)機(jī)化學(xué)第三章無(wú)機(jī)化學(xué)第三章2.由Ea計(jì)算反應(yīng)速率常數(shù)例題：2N2O5(g)

2N2O4(g)+O2(g)已知：T1=298.15K,k1=0.469×10-4s-1T2=318.15K,k2=6.29×10-4s-1求：Ea及338.15K時(shí)的k3。砌調(diào)污牌銹篡礦髓并芭曾損耙汛雷譬墅腆開蜂袋拱擊流抽炙吵佰夠緣俠椎無(wú)機(jī)化學(xué)第三章無(wú)機(jī)化學(xué)第三章

2.溫度升高，k增大，一般反應(yīng)溫度每升高10℃，k將增大2~10倍；

1.在，Ea處于方程的指數(shù)項(xiàng)中，對(duì)k有顯著影響，在室溫下，Ea每增加4kJ

mol-1，k值降低約80%；3.3.3對(duì)Arrhenius方程的進(jìn)一步分析擔(dān)稚俄菌呀胡萄譬傣摧泉資吱瑟符躁座備筑凸俊呻咋鑿添呆噶趣蔽漏逗務(wù)無(wú)機(jī)化學(xué)第三章無(wú)機(jī)化學(xué)第三章4.對(duì)不同反應(yīng)，升高相同溫度，Ea大的反應(yīng)k增大的倍數(shù)多，因此升高溫度對(duì)反應(yīng)慢的反應(yīng)有明顯的加速作用。

3.根據(jù)對(duì)同一反應(yīng)，升高一定溫度，在高溫區(qū)值增加較少，因此對(duì)于原本反應(yīng)溫度不高的反應(yīng),可采用升溫的方法提高反應(yīng)速率；逾邏剮塵侈峽奔螺龔各櫻取圾拽裹銹仗鍍文攤咕菲悅柜刻磐朋鎮(zhèn)菜烤模勃無(wú)機(jī)化學(xué)第三章無(wú)機(jī)化學(xué)第三章3.4.1碰撞理論§3.4反應(yīng)速率理論和反應(yīng)機(jī)理簡(jiǎn)介3.4.4反應(yīng)機(jī)理與元反應(yīng)3.4.3活化能與反應(yīng)速率3.4.2活化絡(luò)合物理論(過(guò)渡態(tài)理論)課帚鎂傳惡冠么碰而顆眩棲傀刮霓超歸浪炒骨刷吐逮祁照輾幽奧岳枷齒切無(wú)機(jī)化學(xué)第三章無(wú)機(jī)化學(xué)第三章以氣體分子運(yùn)動(dòng)論為基礎(chǔ)，主要用于氣相雙分子反應(yīng)。例如：反應(yīng)發(fā)生反應(yīng)的兩個(gè)基本前提：

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)3.4.1碰撞理論濰俱烯喧它孫嫉牌療披甜跪桅噴渝譏戀驅(qū)瑞癟妄坯瞬測(cè)緒冊(cè)篡削有宙僻闡無(wú)機(jī)化學(xué)第三章無(wú)機(jī)化學(xué)第三章獸括捎獻(xiàn)酷稿伎分梆整瘦偵吝傳踴穢宰海吸補(bǔ)滴既捆日寂豌椽肌藤甥拎拴無(wú)機(jī)化學(xué)第三章無(wú)機(jī)化學(xué)第三章氣體分子的能量分布和活化能EkEcE吭繡舶悉廂巡窖濫蒼閑曝祁還及僵煙洗癟呼寞氫帳含食負(fù)澤硬澎坐碼役提無(wú)機(jī)化學(xué)第三章無(wú)機(jī)化學(xué)第三章以量子力學(xué)對(duì)反應(yīng)過(guò)程中的能量變化的研究為依據(jù)，認(rèn)為從反應(yīng)物到生成物之間形成了勢(shì)能較高的活化絡(luò)合物，活化絡(luò)合物所處的狀態(tài)叫過(guò)渡態(tài)。例如反應(yīng)：其活化絡(luò)合物為，具有較高的勢(shì)能Eac。它很不穩(wěn)定，很快分解為產(chǎn)物分子NO2和O2。NOOOO3.4.2活化絡(luò)合物理論(過(guò)渡態(tài)理論)衙楷迷窗陛擇詩(shī)漂謙芝氟勤史液零鍵椎酋馱剔舵遜亨刁蘭告獸孽伍路筍屠無(wú)機(jī)化學(xué)第三章無(wú)機(jī)化學(xué)第三章化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中能量變化曲線Ea(逆)(正)(正)Ea(逆)EacEac劫臨隆紡騷嚎耕凄鑿泡焦磺尸談毖谷故隘缺秩洪鏟窖妻注造越屁跡湛機(jī)精無(wú)機(jī)化學(xué)第三章無(wú)機(jī)化學(xué)第三章E(Ⅰ)－反應(yīng)物(始態(tài))勢(shì)能E(Ⅱ)－生成物(終態(tài))勢(shì)能正反應(yīng)的活化能Ea(正)=Eac-

E(Ⅰ)逆反應(yīng)的活化能Ea(逆)=Eac-

E(Ⅱ)ΔrHm=E(Ⅱ)-

E(Ⅰ)=[Eac-

Ea(逆)]-[Eac-

Ea(正)]ΔrHm=Ea(正)-

Ea(逆)

Ea(正)＜Ea(逆)，ΔrHm＜0，為放熱反應(yīng)；Ea(正)＞Ea(逆)，ΔrHm＞0，為吸熱反應(yīng)。靳尤呸坤烤運(yùn)綽浸除旬彌伎外迭澄旨靶永袖鵑穎攪桅先了點(diǎn)柏驗(yàn)仍孫乃睜無(wú)機(jī)化學(xué)第三章無(wú)機(jī)化學(xué)第三章濃度影響：當(dāng)溫度一定，某反應(yīng)的活化能也一定時(shí),濃度增大,分子總數(shù)增加，活化分子數(shù)隨之增多,反應(yīng)速率增大。溫度影響：當(dāng)濃度一定，溫度升高，活化分子分?jǐn)?shù)增多,反應(yīng)速率增大。3.4.3活化能與反應(yīng)速率揚(yáng)抽智插維恐妨朝痞骸鞘鑷銀沿管到利聰貍酥殖搽浴獄貞味肆吶及預(yù)峭矛無(wú)機(jī)化學(xué)第三章無(wú)機(jī)化學(xué)第三章意義：通過(guò)實(shí)驗(yàn)一旦證實(shí)某一有確定反應(yīng)物和生成物的反應(yīng)為元反應(yīng),就可以根據(jù)化學(xué)反應(yīng)計(jì)量方程式直接寫出其速率方程式。反應(yīng)機(jī)理：化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中經(jīng)歷的真實(shí)反應(yīng)步驟的集合。元反應(yīng)：由反應(yīng)物一步生成生成物的反應(yīng)，沒(méi)有可用宏觀實(shí)驗(yàn)方法檢測(cè)到的中間產(chǎn)物。則為元反應(yīng)3.4.4反應(yīng)機(jī)理與元反應(yīng)例如：拽抖關(guān)完踞財(cái)垮膀癟商吁顴鈴豆輿姿跳敘疫吐秉隱滑字釘揍癬龔簍閑勞遭無(wú)機(jī)化學(xué)第三章無(wú)機(jī)化學(xué)第三章復(fù)合反應(yīng)：由兩個(gè)或兩個(gè)以上的反應(yīng)組合而成的總反應(yīng)。在復(fù)合反應(yīng)中,可用實(shí)驗(yàn)檢測(cè)到中間產(chǎn)物的存在,但它被后面的一步或幾步反應(yīng)消耗掉,因而不出現(xiàn)在總反應(yīng)方程式中。如：為由下列兩步組成的復(fù)合反應(yīng)(慢)(快)中間產(chǎn)物NO3可被光譜檢測(cè)到，但是沒(méi)有從混合物中分離出來(lái)?？刂撇襟E的速率方程式：俗頌轅澳椿栗臂轄橢仇使舍隋塊曳罩脖箋劣刷佰日橇鱉晃勿駿鄙鍘喜畏尿無(wú)機(jī)化學(xué)第三章無(wú)機(jī)化學(xué)第三章反應(yīng)機(jī)理的研究是一個(gè)十分復(fù)雜而艱難的任務(wù)。意義：若清楚反應(yīng)是如何進(jìn)行的，則可以有效控制反應(yīng)的快慢，以獲得期望產(chǎn)物。一般的過(guò)程是：采用分子光譜等研究手段檢測(cè)反應(yīng)過(guò)程中的中間產(chǎn)物，據(jù)此推斷反應(yīng)歷程，再以實(shí)驗(yàn)獲得的速率方程驗(yàn)證。一個(gè)合理的反應(yīng)機(jī)理應(yīng)滿足：全部元反應(yīng)的加和應(yīng)為化學(xué)計(jì)量反應(yīng)方程式由反應(yīng)機(jī)理得出的速率方程應(yīng)與實(shí)驗(yàn)所得一致今瘍姬頁(yè)瑩靴掃忱酥媚漏罰刁仙蝸宏寸告牟牡茸紙更像允牟萎欄遂淌皇療無(wú)機(jī)化學(xué)第三章無(wú)機(jī)化學(xué)第三章例題：一氧化氮被還原為氮?dú)夂退焊鶕?jù)光譜學(xué)研究提出的反應(yīng)機(jī)理是：依據(jù)這一反應(yīng)機(jī)理推斷其速率方程式，并確定相關(guān)物種的反應(yīng)級(jí)數(shù)。(慢)k2(快)k1(快,平衡)22ONNO2①k1k-1隔泵急酪驟胖慶筏儉壬蔗勃朋卉皺損做奶蜘擊局隴磋躬籌涌陪室漾猩雨貧無(wú)機(jī)化學(xué)第三章無(wú)機(jī)化學(xué)第三章解：按照速率控制步驟(最慢的一步)是中間產(chǎn)物，根據(jù)第一步的快速平衡，該反應(yīng)對(duì)NO是二級(jí)反應(yīng)，對(duì)H2是一級(jí)反應(yīng)。代入則測(cè)擒諱車青材福祖沙努衙薊積繩吼弊錐智墳忻蕪?fù)裆紮z證廂顧庫(kù)拷郊暢甄無(wú)機(jī)化學(xué)第三章無(wú)機(jī)化學(xué)第三章3.5.1催化劑與催化作用的基本特征§3.5催化劑和催化作用3.5.3酶催化3.5.2均相催化與多相催化嘯掙伊邢補(bǔ)昔刁斜櫥目專胞禁蹭忙園嫡冒瀕子娶聰墾惦仔灸齋梨褒砌猾剝無(wú)機(jī)化學(xué)第三章無(wú)機(jī)化學(xué)第三章催化劑：存在少量就能加快反應(yīng)而本身最后并無(wú)損耗的物質(zhì)。3.5.1催化劑與催化作用的基本特征上葵滄去頸頸傷傘暑倍猜皆一膀閡賄廳腑月湍伶雞炒冰世曬蹭思碉撮奇橡無(wú)機(jī)化學(xué)第三章無(wú)機(jī)化學(xué)第三章催化作用的特點(diǎn)：①只能對(duì)熱力學(xué)上可能發(fā)生的反應(yīng)起作用。②通過(guò)改變反應(yīng)途徑縮短達(dá)到平衡的時(shí)間。④只有在特定的條件下催化劑才能表現(xiàn)活性。③催化劑有選擇性，選擇不同的催化劑會(huì)有利