影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素

1、端木化學(xué)系列復(fù)習(xí)講義陳凱主編/主講影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素 【講座內(nèi)容】1.反應(yīng)速率的幾個主要因素：濃度、溫度、催化劑對反應(yīng)速率的影響均可歸納為活化分子數(shù)的改變，但改變的原因各不相同。濃度的影響是通過反應(yīng)分子總數(shù)的變化；溫度的影響是通過能量變化改變活化分子的分數(shù)；催化劑的影響是通過降低反應(yīng)活化能增加活化分子的分數(shù)，從而改變活化分子數(shù)目，改變反應(yīng)速率。2.早在1889年，瑞典化學(xué)家阿累尼烏斯根據(jù)大量的實驗事實，歸納出速率常數(shù)與溫度之間關(guān)系的經(jīng)驗公式： （也稱速率指數(shù)定律） 是活化能；R是氣體常數(shù)；T是絕對溫度，A為指前因子或頻率因子，這是與反應(yīng)有關(guān)的常數(shù)；e是自然對數(shù)的底?！镜湫屠}】例1氯酸鉀和

2、亞硫酸氫納氧化還原反應(yīng)生成Cl(-1價)和S（+6價）的速率如圖所示。又已知這個反應(yīng)速率隨著溶液中H+增大而加快。求：（1）為什么反應(yīng)開始時反應(yīng)速率加快？（2）為什么后期反應(yīng)速率下降？【解析】 此題牽涉的知識一是影響反應(yīng)速率的因素，二是借助已有知識，推出氧化-還原反應(yīng)產(chǎn)物?？梢詫栴}（1）作為已知考慮，開始時反應(yīng)速率加快，有 哪些因素能引起溶液中反應(yīng)速率加快呢？增加濃度；增壓；升溫；加正催化劑。聯(lián)系題意可排除 ，由于題意中不涉及熱量變化，故不需考慮 ，接下來考慮，但題中無外加物，所以只考慮H變化.KClO3-Cl-，NaHSO3SO +H，H增大，反應(yīng)速率增大。解：(1)2KclO3+6NaH

3、So3 = 3Na2SO4+2KCl+3H2SO4H增大，速率加快。(2)生成的H與反應(yīng)物中HSO 反應(yīng)，導(dǎo)致HSO 濃度減少，速率減慢。例2 阿侖尼烏斯(Arrhenins)總結(jié)了溫度與反應(yīng)速率常數(shù)間的關(guān)系.對于指定化學(xué)反應(yīng)在不同溫度(T1、T2)和相應(yīng)的速率常數(shù)（k1、k2）間的關(guān)系式為lgK1= - lgK2=- 式中： 為反應(yīng)活化能；A為頻率因子（與碰撞頻率有關(guān)）；R為氣體常數(shù)8.315(Jmol-1K-1)；T為熱力學(xué)溫度（K）。今有實驗測得反應(yīng)CO（g）+NO2(g)= CO2(g)+NO(g)在不同溫度下的常數(shù)為：T（K） 600 700 800K(mol1s-1) 0.0280

4、 1.3 23.0試求此反應(yīng)的活化能。解：lg =134(kJmol-1)例3 稱取四份0.5g鋅（相對原子質(zhì)量65），按下列要求分別盛于四支試管里，塞上帶導(dǎo)管的塞子，每隔一定時間分別測定生成氫氣的體積。0.50g鋅+5Ml 3mol/L 硫酸0.50g鋅+5Ml 3mol/L 硫酸+0.1g銅片0.50g鋅+5Ml 3mol/L 硫酸+0.1g銅粉0.50g鋅+5Ml 3mol/L 硫酸+0.39g膽礬（相當(dāng)于0.1g銅）請說明各組反應(yīng)生成氫氣的速率及生成氫氣的總量的總量是否相同?！窘馕觥?本題涉有原電池的知識以及固液反應(yīng)中固體反應(yīng)物表面積與反應(yīng)速率關(guān)系的知識。主要反應(yīng)是Zn+H2SO4=Z

5、nSO4+H2中留有反應(yīng)Zn+CuSO4= ZnSO4+Cu，由于中構(gòu)成Zn-Cu原電池，故放出H2的速率較快，又因Cu的表面積，故產(chǎn)生H2的速率是，從用量看，Zn是不足的，H2SO4過量，由于部分鋅參與置換Cu，導(dǎo)致產(chǎn)生H2的量最少，而相等。例4 338K時N2O5氣相分解的速率常數(shù)為0.29min-1，活化能為103.3kJmol-1，求353K時的速率常數(shù)K及半衰期 ?！窘馕觥?由速率常數(shù)單位為min-1，可知該反應(yīng)為一級反應(yīng)，代入一級的反應(yīng)半衰期公式可求得該溫度下的半衰期，對阿累尼烏斯公式兩邊取對數(shù)，可得：lnK= +lnA或lgK= +lgA可見，以lnK對 作圖也應(yīng)得到一條直線，其

6、科率為 ，由此可求得活化能 的值。對上式可變換成另一種形式：ln = 代入實驗數(shù)值：ln K2=1.932min-1(2)根據(jù)公式 = 得 = =0.4978min例5實驗測得在不同溫度下，反應(yīng)NO2+CO=CO2+NO的反應(yīng)速率常數(shù)的數(shù)值如下：T（K）600650700750800K(Lmol-1 s-1) 0028022136023試用作圖法求反應(yīng)活化能 。解：lgK= +lgA將題意中l(wèi)gK與 作圖，得到圖2-3所示的直線。 =-（斜率）×2.303×R= ×2.303×8.314=134.4kJmol-1即反應(yīng)活化能為134.4kJmol-1.

7、圖2-3lgK與 的關(guān)系【鞏固練習(xí)】1.有一化學(xué)反應(yīng)： 在300時速率常數(shù)為2.41×10-10s-1，在400時速率常數(shù)為1.6×10-6s-1-1，正常人的體溫是37.0，問發(fā)燒至40的病人體中，該反應(yīng)的速率增加了百分之幾?3.實驗測定了下列反應(yīng)在不同溫度下的反應(yīng)速率常數(shù)K，試確定在這個溫度范圍內(nèi)該反應(yīng)的活化能平均值和ACO(g)+NO2(g)=CO2(g)+NO(g)T（K）600650700750800K(Lmol-1 s-1) 00280022013060023.004.反應(yīng)A(g)+B(g)產(chǎn)物，速率數(shù)據(jù)如下：A/moldm-3B /moldm-3起始速率/mo

8、ldm-3s-11.0.5000.4006.00×10-82.0.2500.4001.50×10-83.0.2500.8003.00×10-8求：(1)反應(yīng)對A與B的級數(shù)中是多少?(2)反應(yīng)的速率常數(shù)是多少?5.在28，鮮牛奶大約4小時變酸，但在5的冰箱可保持48小時.假定反應(yīng)速率與變酸時間成反比，求牛奶變酸反應(yīng)的活化能.6.在綠色植物光合作用量子效率的測定中發(fā)現(xiàn)：每放出一個O2分子要吸收8個6880A的紅光量子.光合作用中每釋放1molO2平均儲能469kJmol-1.那么，在此實驗中能量轉(zhuǎn)換效率是_。（已知h=6.626×10-34Js）.7.A、B

9、、C、D四個反應(yīng)的正、逆反應(yīng)的活化能數(shù)據(jù)如下表所示：反應(yīng)A 70 10 B 16 35 C 40 45 D 20 80 正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)：_；正反應(yīng)是放熱最少的反應(yīng)：_；逆反應(yīng)速率最小的反應(yīng)：_；最容易達到平衡的反應(yīng)：_。8.把除去氧化膜的鎂條投入到盛有稀鹽酸的試管中，氫氣發(fā)生的速度產(chǎn)生變化。其中t1t2速度變化的主要原因是_；t2t1速度變化的主要原因是_。9.表中數(shù)據(jù)為反應(yīng)AB的尖化能，在表中空欄內(nèi)填入適當(dāng)?shù)臄?shù)值。正反應(yīng)沒有催化劑有催化劑反應(yīng)沒有催化劑有催化劑正反應(yīng)40千焦/摩30千焦/摩逆反應(yīng)44千焦/摩10.K2Cr2O7和H2O2在H2SO4溶液中混合時，可看到下面兩個現(xiàn)象：混合后510秒內(nèi)，溶液上橙色為暗藍色；在80150秒內(nèi)由暗藍色變?yōu)榫G色，與此同時放出氣泡。與之相應(yīng)的兩個反應(yīng)式為：（A）Cr2O +H2O2CrO5+H2O（B）CrO5+H-Cr3+O2兩步反應(yīng)的速率方程式分別為： （1）寫出平衡A、B反應(yīng)式及由A、B反應(yīng)組成的總反應(yīng)式。 （2）當(dāng)要用 溶液滴定H2O2時，請計算每cm20.020moldm-3的 相當(dāng)于多少mmol的H2O2？（3）藍色中間物CrO5中的氧有哪些型式？（4）A、B反應(yīng)那個速率快？參考答案：-1, 1.49×1015S-1-1,9.02×1011moldm3.s-1 4.(1)2,1 (2)6