化學(xué)反應(yīng)速率03

1、第第2章章 化學(xué)反應(yīng)的速率化學(xué)反應(yīng)的速率Chapter 2 Chemical Reaction Rate 基本內(nèi)容2.1 化學(xué)反應(yīng)速率的定義及其表示方法2.2 反應(yīng)速率理論簡(jiǎn)介2.3 影響反應(yīng)速率的因素學(xué)習(xí)目標(biāo)：學(xué)習(xí)目標(biāo)：1. 掌握化學(xué)反應(yīng)速率掌握化學(xué)反應(yīng)速率 的概念、及化學(xué)反的概念、及化學(xué)反 應(yīng)速率應(yīng)速率 的表示方法的表示方法 2. 掌握有效碰撞理論，了解過(guò)渡狀態(tài)理論，理解活化能、活化分子的概掌握有效碰撞理論，了解過(guò)渡狀態(tài)理論，理解活化能、活化分子的概念及其意義念及其意義重點(diǎn)、難點(diǎn)：重點(diǎn)、難點(diǎn)：1. 化學(xué)反應(yīng)速率化學(xué)反應(yīng)速率 的表示方法的表示方法 2. 有效碰撞理論的理解有效碰撞理論的理解爆

2、炸反應(yīng)爆炸反應(yīng)酸堿反應(yīng)酸堿反應(yīng)燃燒反應(yīng)燃燒反應(yīng)反應(yīng)速度較快反應(yīng)速度較快煤的形成煤的形成 石石油油 天然天然氣氣需要千萬(wàn)年的轉(zhuǎn)化需要千萬(wàn)年的轉(zhuǎn)化 不同的化學(xué)反應(yīng)快慢是不一樣的。怎么樣來(lái)比較和描述不同反應(yīng)的快慢呢？ 化學(xué)反應(yīng)速率是用來(lái)衡量化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行快慢程度的一個(gè)物理量。 我們研究化學(xué)反應(yīng)速率的目的和意義是什么？ 控制反應(yīng)速率，使反應(yīng)按我們希望的速度進(jìn)行。2.1 化學(xué)反應(yīng)速率的定義及其表示方法化學(xué)反應(yīng)速率可選用反應(yīng)系統(tǒng)中任一物質(zhì)濃度的變化來(lái)表示，因?yàn)榉磻?yīng)過(guò)程中各物質(zhì)變化量之間的關(guān)系與化學(xué)反應(yīng)式中的計(jì)量系數(shù)間的關(guān)系是一定的。以合成氨反應(yīng)為例：其反應(yīng)速率可分別表示為：起始濃度起始濃度(mol/L)(m

3、ol/L)2s2s末濃度末濃度(mol/L)(mol/L) 22332NHN H變化濃度變化濃度(mol/L)(mol/L) 三步法三步法0.50.51.51.50 00.20.20.20.20.30.30.10.10.40.41.21.21 -1 -3Lmol1 . 0s2/mol0-2 . 0tc)(sLNHv）（1 -1 -2Lmol15. 0s2/mol5 . 1-2 . 1-tc-)(sLHv）（1 -1 -2Lmol05. 0s2/mol5 . 0-4 . 0-tc-)(sLNv）（問(wèn)題 結(jié)論結(jié)論v1 1、用不同的物質(zhì)來(lái)表示反應(yīng)速率。、用不同的物質(zhì)來(lái)表示反應(yīng)速率。例1、反應(yīng)4NH3

4、 + 5O2 = 4NO + 6H2O 在5L的密閉容器中進(jìn)行，30s后，NO的物質(zhì)的量增加了0.3mol，則此反應(yīng)的平均速率可表示為：A、v (O2)=0.01 mol/Ls B、 v (NO)=0.008 mol/LsC、 v (H2O)=0.003 mol/Ls D、 v (NH3)=0.002 mol/Ls v (NO)=0.3/（530） =0.002 mol/Ls答案：CD2 2、比較反應(yīng)速率的大小、比較反應(yīng)速率的大小例2、反應(yīng)A + 3B = 2C + 2D在四種不同情況下的反應(yīng)速率分別為VA = 0.15molL-1s-1 VB = 0.6molL-1s-1 Vc = 0.4m

5、olL-1s-1 VD = 0.45molL-1s-1 則該反應(yīng)在不同條件下速率快慢順序是 03 3、根據(jù)各物質(zhì)的反應(yīng)速率之比寫出化學(xué)方程式。、根據(jù)各物質(zhì)的反應(yīng)速率之比寫出化學(xué)方程式。例3、某溫度下，濃度都是1mol/L的兩種氣體X2和Y2，在密閉容器中反應(yīng)生成氣體Z，經(jīng)過(guò)t min后，測(cè)得物質(zhì)的量濃度分別為：c(X2)=0.4mol/L，c(Y2)=0.8mol/L ，c(Z)=0.4mol/L，則該反應(yīng)的反應(yīng)方程式可表示為：14瞬瞬 時(shí)時(shí) 速速 率率 反應(yīng)速率為一變量，需以微分形式表達(dá)。 將時(shí)間間隔無(wú)限縮小(t 0) ，平均速率的極限值即反應(yīng)在時(shí)刻t的瞬時(shí)速率。（A為反應(yīng)物）為反應(yīng)物）反應(yīng)

6、物反應(yīng)物A 產(chǎn)物產(chǎn)物BdtdctcAAt 0lim 15整個(gè)反應(yīng)的瞬時(shí)速率整個(gè)反應(yīng)的瞬時(shí)速率 對(duì)一般的化學(xué)反應(yīng)：對(duì)一般的化學(xué)反應(yīng)： a A + bB = cC + dDdtdcddtdccdtdcbdtdcaDCBA1111 2.2 反應(yīng)速率理論簡(jiǎn)介一、一、 分子碰撞理論分子碰撞理論二、二、 過(guò)渡狀態(tài)理論（活化配合過(guò)渡狀態(tài)理論（活化配合物理論）物理論）17反應(yīng)是通過(guò)反應(yīng)物分子彼此反應(yīng)是通過(guò)反應(yīng)物分子彼此碰撞碰撞而發(fā)生的，其中而發(fā)生的，其中能發(fā)生反應(yīng)的碰撞稱為能發(fā)生反應(yīng)的碰撞稱為有效碰撞有效碰撞。發(fā)生有效碰撞的分子稱為發(fā)生有效碰撞的分子稱為活化分子活化分子?；罨肿拥?。活化分子的百分?jǐn)?shù)越大，有效

7、碰撞數(shù)越多，反應(yīng)速率也越大。百分?jǐn)?shù)越大，有效碰撞數(shù)越多，反應(yīng)速率也越大。一、一、 有效碰撞理論有效碰撞理論活化分子必須具有的最低能量(E0)與整個(gè)反應(yīng)物分子的平均能量()之差，稱為實(shí)驗(yàn)活化能或Arrhenius活化能，簡(jiǎn)稱活化能(Ea)。18有效碰撞理論中的活化能有效碰撞理論中的活化能19發(fā)生有效碰撞的條件發(fā)生有效碰撞的條件反應(yīng)物分子必須具有反應(yīng)物分子必須具有足夠大的能量足夠大的能量。 只有能量足夠大的分子在碰撞時(shí)，才能以足夠大只有能量足夠大的分子在碰撞時(shí)，才能以足夠大的動(dòng)能去克服上述的電性排斥力，而導(dǎo)致原有化學(xué)的動(dòng)能去克服上述的電性排斥力，而導(dǎo)致原有化學(xué)鍵的斷裂和新化學(xué)鍵的形成。鍵的斷裂和新

8、化學(xué)鍵的形成。反應(yīng)物分子要以適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)物分子要以適當(dāng)?shù)目臻g取向空間取向而發(fā)生碰撞。而發(fā)生碰撞。如：如： NO+O3= NO2+O2 NO和和O3分子要發(fā)生定向碰撞，即分子要發(fā)生定向碰撞，即O3中的中的O原子與原子與NO中的中的N原子相碰才能發(fā)生反應(yīng)。原子相碰才能發(fā)生反應(yīng)。20NO(g) + O3 = NO2(g) +O2(g)與間的碰撞21有效碰撞理論總結(jié)有效碰撞理論總結(jié)只有能量足夠，方位合適的分子的碰撞才是有效碰撞。22分子能量分布曲線分子能量分布曲線23碰撞理論的優(yōu)、缺點(diǎn)碰撞理論的優(yōu)、缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：直觀、明了，易于接受;缺點(diǎn)：模型過(guò)于簡(jiǎn)單。把分子簡(jiǎn)單地看成沒(méi)缺點(diǎn)：模型過(guò)于簡(jiǎn)單。把分子簡(jiǎn)單地看成

9、沒(méi)有內(nèi)部結(jié)構(gòu)的剛性球體，要么碰撞發(fā)生反應(yīng)，有內(nèi)部結(jié)構(gòu)的剛性球體，要么碰撞發(fā)生反應(yīng)，要么發(fā)生彈性碰撞。要么發(fā)生彈性碰撞?！盎罨肿踊罨肿印北旧淼奈锉旧淼奈锢韴D像模糊。理圖像模糊。241. 由反應(yīng)物分子變?yōu)楫a(chǎn)物分子的化學(xué)反應(yīng)并不完由反應(yīng)物分子變?yōu)楫a(chǎn)物分子的化學(xué)反應(yīng)并不完全是簡(jiǎn)單的幾何碰撞，而是舊鍵的破壞與新鍵全是簡(jiǎn)單的幾何碰撞，而是舊鍵的破壞與新鍵的生成的的生成的連續(xù)過(guò)程連續(xù)過(guò)程。2. 當(dāng)具有足夠能量的分子以適當(dāng)?shù)目臻g取向靠近當(dāng)具有足夠能量的分子以適當(dāng)?shù)目臻g取向靠近時(shí)，要進(jìn)行化學(xué)鍵重排，能量重新分配，形成時(shí)，要進(jìn)行化學(xué)鍵重排，能量重新分配，形成一個(gè)過(guò)渡狀態(tài)的一個(gè)過(guò)渡狀態(tài)的活化配合物活化配合物。二

10、、過(guò)渡態(tài)理論二、過(guò)渡態(tài)理論25如如: A+ B-C ABC = A-B +C 反應(yīng)物反應(yīng)物 活化配合物活化配合物 產(chǎn)物產(chǎn)物 在活化配合物中，原有化學(xué)鍵被削弱但未完在活化配合物中，原有化學(xué)鍵被削弱但未完全斷裂，新的化學(xué)鍵開(kāi)始形成但尚未完全形成全斷裂，新的化學(xué)鍵開(kāi)始形成但尚未完全形成（用虛線表示）。（用虛線表示）。3. 過(guò)渡狀態(tài)的活化配合物是一種過(guò)渡狀態(tài)的活化配合物是一種不穩(wěn)定狀態(tài)不穩(wěn)定狀態(tài)。可形?？尚纬缮晌?，也可回到反應(yīng)物。成生成物，也可回到反應(yīng)物。26EnergyReaction coordinateReactantsProducts27活化配合物的濃度：濃度越大，反應(yīng)速率越大?；罨浜衔锓?/p>

11、解成產(chǎn)物的幾率：幾率越大，反應(yīng)速率越大。活化配合物分解成反應(yīng)物的速率：速率越小，反應(yīng)速率越大。4.4.反應(yīng)速率與下列三個(gè)因素有關(guān)反應(yīng)速率與下列三個(gè)因素有關(guān): :28反應(yīng)進(jìn)程勢(shì)能圖反應(yīng)進(jìn)程勢(shì)能圖 1.H = E正正 E逆逆 2. 微觀可逆性原理微觀可逆性原理29 反應(yīng)物分子須經(jīng)過(guò)一個(gè)活化中間狀態(tài)才能轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物，該中間狀態(tài)即活化分子。 由普通反應(yīng)物分子轉(zhuǎn)變?yōu)榛罨肿有栉盏哪芰考椿罨蹺a。 根據(jù)活化能的大小，和反應(yīng)能量變化曲線，可以知道反應(yīng)是吸熱的還是放熱的，以及反應(yīng)速率的相對(duì)快慢。30缺點(diǎn)：活化配合物的結(jié)構(gòu)無(wú)法確定，方法過(guò)于復(fù)雜，應(yīng)用受到限制。過(guò)渡態(tài)理論的優(yōu)、缺點(diǎn)過(guò)渡態(tài)理論的優(yōu)、缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：吸收

12、了碰撞理論中合理的部分，給活化能一個(gè)明確的模型；將微觀結(jié)構(gòu)與反應(yīng)速率理論結(jié)合起來(lái)，這是比碰撞理論先進(jìn)的一面。32瞬瞬 時(shí)時(shí) 速速 率率 反應(yīng)速率為一變量，需以微分形式表達(dá)。 將時(shí)間間隔無(wú)限縮小(t 0) ，平均速率的極限值即反應(yīng)在時(shí)刻t的瞬時(shí)速率。（A為反應(yīng)物）為反應(yīng)物）反應(yīng)物反應(yīng)物A 產(chǎn)物產(chǎn)物BdtdctcAAt 0lim 2.2 反應(yīng)速率理論簡(jiǎn)介一、一、 分子碰撞理論分子碰撞理論二、二、 過(guò)渡狀態(tài)理論（活化配合過(guò)渡狀態(tài)理論（活化配合物理論）物理論）34反應(yīng)是通過(guò)反應(yīng)物分子彼此反應(yīng)是通過(guò)反應(yīng)物分子彼此碰撞碰撞而發(fā)生的，其中而發(fā)生的，其中能發(fā)生反應(yīng)的碰撞稱為能發(fā)生反應(yīng)的碰撞稱為有效碰撞有效碰撞。發(fā)生有效碰撞的分子稱為發(fā)生有效碰撞的分子稱為活化分子活化分子。活化分子的?；罨肿拥陌俜?jǐn)?shù)越大，有效碰撞數(shù)越多，反應(yīng)速率也越大。百分?jǐn)?shù)越大，有效碰撞數(shù)越多，反應(yīng)速率也越大。一、一、 有效碰撞理論有效碰撞理論活化分子必須具有的最低能量(E0)與整個(gè)反應(yīng)物分子的平均能量()之差，稱為實(shí)驗(yàn)活化能或Arrhenius活化能，簡(jiǎn)稱活化能(Ea)。35有效碰撞理論中的活化能有效碰撞理論中的活化能36NO(g) + O3 = NO2(g) +O2(g)與間的碰撞371. 由反應(yīng)物分子變?yōu)楫a(chǎn)物分子的化學(xué)反應(yīng)