大學課件普通化學-第一章第五節(jié)化學反應速率

1、第五節(jié)化學反應速率化學反應速率普通化學 第一章一、化學反應速率的表示方法1、什么是“化學反應速率”？ 單位時間內(nèi)化學進度的變化 或：化學反應進度隨時間的變化率化學反應速率： = d / dt (瞬時速率）瞬時速率） = / t （平均速率）（平均速率）舉例說明：3h2 (g) + n2 (g) = 2nh3 (g)t = 0 s (mol) 3.0 1.0 0.0 t = 0.1 s (mol) 1.5 0.5 1.0以h2計算反應進度 = nh2 / h2 = (1.5- 3.0) mol / -3 = 0.5 mol計算其反應速率： = 0.5 mol / 0.1 s = 5.0 mol

2、/ s注意要點：a.反應速率的單位：mol s-1b.反應速率與物質(zhì)的選擇無關。c.數(shù)學概念上分清平均速率與瞬時速率的不同。2、基于濃度的化學反應速率： a. 什么是？，它與化學反應速率之間的關系？ 定義式： v = = = =單位體積內(nèi)化學反應進度隨時間的變化率。 b. 單位：mol.dm-3.s-1 c. 與傳統(tǒng)的用反應物濃度隨時間變化來表示反應速率有區(qū)別，這種基于濃度的化學反應速率，是由化學反應進度衍生出來的，其數(shù)值與物質(zhì)的選擇無關， 1 dcb b dt 1 dnb b vdt - 1 d v dt - v二、影響化學反應速率的因素 1、濃度對化學反應速率的影響質(zhì)量作用定律大量的實驗結

3、果總結，科學家發(fā)現(xiàn)：對于一些簡單的化學反應，反應速度與反應物的濃度有如下的關系： a a + b b = d d + e e v = k caa cbb 此式稱作為：反應速率方程式，或質(zhì)量作用定律。 k反應速率常數(shù)，反映了化學反應在速率方面的特征，與濃度無關，而與溫度、催化劑等有關。 (a+b)稱作為反應級數(shù)。舉例說明： so2cl2 (g) = so2 (g) + cl2 (g) v = k c so2 cl2 , (a+b)=1, 一級反應 no2 + co = no + co2 v = k c no2 cco, (a+b)=2 二級反應 2no + cl2 = 2nocl (亞硝酰氯)

4、v = k c no2 c cl2, (a+b)=3 三級反應 簡單 反應，指的是那些一步完成的化學反應，我們把這些特殊的反應稱為基元反應基元反應。 但是，并非所有的反應都和前述簡單反應一樣，根據(jù)方程式就能寫出其速率表達式。大多數(shù)化學反應都是復雜復雜反應反應，也就是分幾步完成的反應。復雜反應速率方程式，只可由實驗確定只可由實驗確定。 aa + bb = dd + ee v = k caxcby 其中：(x+y)值稱作為反應級數(shù)，并不一定等于其計量 系數(shù)(a,b)，且可以是小數(shù)。舉例說明： 2 no + 2 h2 = n2 + 2 h2o 實驗顯示，該反應為一三級反應： v = k cno2 c

5、 h2, 復雜反應不象簡單反應那樣一步完成，而是多步完成的。其中最慢的一步?jīng)Q定了整個反應的速率。 2 no + h2 = n2 + h2o2 （慢） v = k cno2 ch2 h2o2 + h2 = 2h2o （快）又例如：chcl3 (g) + cl2 (g) = ccl4 (g) + hcl (g) v = k cchcl3 ccl21/2 該反應是一個復雜反應，其中反應級數(shù) (x+y)=1.5，為小數(shù)。2、溫度對化學反應速率的影響 溫度對化學反應速率的影響非常明顯，常常溫度增加若干度，化學反應速率就能提高一個數(shù)量級，也就是化學反應速率隨溫度呈指數(shù)形式增大。1887年瑞典化學家arrh

6、enius總結了大量的實驗數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)化學反應速率常數(shù)與溫度有如下的關系： 上式稱為“阿倫尼烏斯公式”。式中： r=8.315 j mol-1 k-1, 摩爾氣體常數(shù)。 ea, 活化能，將在下一節(jié)詳細介紹。 “阿倫尼烏斯公式”的用途：1、對某一個實際反應，可用“阿倫尼烏斯公式”，求取其活化能。 方法： 在不同的溫度下測量其反應速率常數(shù)，然后以lgk對1/t作圖，可得一條直線。此直線的斜率為-ea/2.303, 截距為a。2、 如果我們已知反應的活化能和某一溫度下的反應速率，利用此公式，也可求得另一溫度下的反應速率。例如：實驗測得化學反應在600800k之間的反應速率常數(shù)： co + no2 =

7、co2 + no溫度 (t) 600 650 700 750 800速率常數(shù) (k) 0.028 0.22 1.30 6.0 23 1/t (10-3 ) 1.667 1.538 1.429 1.333 1.250 lg k -1.553 -0.658 0.114 0.778 1.362lgk = 10.106 - 6995.8(1/t)-2-10120.00120.00140.00160.00181/tlg kea/2.303r =6995.8ea = 133.9103 (j / mol)3、化學反應的活化能 ea (energy of activation) (1)氣體分子運動論 分子的熱

8、運動：方向、速 率、 能量各不相同。 分子之間，分子與器壁之間 不斷發(fā)生彈性碰撞，產(chǎn)生壓力。 化學反應，依賴于這 種分子碰撞而得以發(fā)生。a+bc = a-b-c = ab+c反應物 活化絡合物 產(chǎn)物 （中間過度態(tài)）bca活化分子活化能：反應物分子所具有的平均能量與發(fā)生有效碰撞所需的最低分子能量之間的差?；罨j合物反應物生成物ea反應中釋放能量反應歷程能量 用活化能的概念，解釋濃度、溫度對化學反應速率的影響： 當反應物的濃度增加時，活化分子的數(shù)量增加，反應速率自然隨之增大。 當反應溫度升高時，分子碰撞的次數(shù)增加，同時反應物分子中?；罨肿铀嫉谋壤?，因而反應速率增大。4、催化劑什么是催化劑（正催化劑、負催化劑），什么是催化作用？參加化學反應，改變化學反應的速率，但在化學反應的前后，本身的性質(zhì)、數(shù)量、組成保持不變，這樣一些物質(zhì)稱作為催化劑。使化學反應速率增大正催化劑，一般說催化劑均指正催化劑。與此相反，使化學反應