基礎(chǔ)化學(xué)：化學(xué)反應(yīng)速率ppt課件

1、 化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡化學(xué)反應(yīng)速率化學(xué)反應(yīng)速率化學(xué)平衡化學(xué)平衡本章作業(yè)本章作業(yè):p111-113:習(xí)題習(xí)題 4, 12, 13, 14, 17, 19, 21, 23 化學(xué)反應(yīng)速率化學(xué)反應(yīng)速率1 化學(xué)反應(yīng)速率的概念化學(xué)反應(yīng)速率的概念2 反應(yīng)速率理論和反應(yīng)機(jī)理簡介反應(yīng)速率理論和反應(yīng)機(jī)理簡介3 濃度對反應(yīng)速率的影響濃度對反應(yīng)速率的影響 速率方程式速率方程式4 溫度對反應(yīng)速率的影響溫度對反應(yīng)速率的影響5 催化劑和催化作用催化劑和催化作用1 1 化學(xué)反應(yīng)速率化學(xué)反應(yīng)速率1.1 1.1 平均速率與瞬時速率平均速率與瞬時速率1.2 1.2 恒容反應(yīng)的反應(yīng)速率恒容反應(yīng)的反應(yīng)速率反應(yīng)速

2、率是指給定條件下反應(yīng)物通過化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)反應(yīng)速率是指給定條件下反應(yīng)物通過化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的速率，常用單位時間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少化為產(chǎn)物的速率，常用單位時間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少或者產(chǎn)物濃度的增加來表示或者產(chǎn)物濃度的增加來表示. .濃度常用濃度常用mol mol dm-3 dm-3，時間常用時間常用s s，minmin，h h，d d，y. y. 反應(yīng)速率又分為平均反應(yīng)速率又分為平均速率和瞬時速率兩種表示方法速率和瞬時速率兩種表示方法. .1.1 平均速率平均速率: 速率的單位是: moldm-3s-1平均速率：平均速率：tcvtcv)( )(反應(yīng)物或生成物反應(yīng)物生成物 例例 下面是反應(yīng)下面是反應(yīng) 2

3、NO2(g) 2NO(g)+O2(g)在一定在一定時間內(nèi)反應(yīng)物產(chǎn)物濃度的變化實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時間內(nèi)反應(yīng)物產(chǎn)物濃度的變化實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)300 ）222500NO25(NO )(NO )(NO )50s0s0.0079mol/L-0.0100mol/L4.2 10 mol/L s50sttcccVt tc)NO(2Time Period (s)4.210-52.810-52.010-51.410-51.010-5 0 50 50 100100 150150 200200 250平均速率平均速率例如，對于下面的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)例如，對于下面的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 平均速率與瞬時速率0limt瞬時瞬時1.2 恒容反應(yīng)的反應(yīng)速率恒容反應(yīng)

4、的反應(yīng)速率 反應(yīng)速率是指在一定條件下,反應(yīng)物轉(zhuǎn)化為生成物的速率. 以反應(yīng)物濃度的減少或生成物濃度的增加來表示.時01Bttc對于一般的化學(xué)反應(yīng)：對于一般的化學(xué)反應(yīng)： aA + bB yY + zZtzctyctbctacddddddddZYBAtpdd1BB對于恒容的氣相反應(yīng)對于恒容的氣相反應(yīng), 用分壓代替濃度用分壓代替濃度:例：例：N2(g) + 3H2(g) = 2NH3(g)t = 0s 時時c(B)/moldm-3 2.0 4.0 0.0t = 10s 時時c(B)/moldm-3 1.0 1.0 2.01321 . 0100 . 20 . 1)( 2sdmmoltNcvN1323 .

5、 0100 . 40 . 1)( 2sdmmoltHcvH1332 . 0100 . 00 . 2)( 3sdmmoltNHcvNH131 . 0231322sdmmolvvvvNHHN 2 反應(yīng)速率理論和反應(yīng)機(jī)理簡介包括碰撞理論和活化配合物理論包括碰撞理論和活化配合物理論2.1 2.1 碰撞理論碰撞理論2.2 2.2 活化配合物理論活化配合物理論( (過渡態(tài)理論過渡態(tài)理論 ) )2.3 2.3 活化能與反應(yīng)速率活化能與反應(yīng)速率2.1 2.1 碰撞理論英國科學(xué)家路易斯碰撞理論英國科學(xué)家路易斯19181918年提出）年提出） 前提：氣體分子可以看作是沒有內(nèi)部結(jié)構(gòu)的硬球，反應(yīng)看作為剛性球體的有效碰

6、撞，反應(yīng)速率由有效碰撞決定。理論要點(diǎn)：有效碰撞：可以發(fā)生反應(yīng)的分子間碰撞稱為 有效碰撞；活化分子：可以發(fā)生反應(yīng)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(yīng)的活化能的平均能量之差稱為反應(yīng)的活化能Ea *aEEE對于反應(yīng)對于反應(yīng))g(O)g(NO)g(NO)g(O223NO2NO2與與O3O3反應(yīng)的示意圖反應(yīng)的示意圖2.2 2.2 活化配合物理論活化配合物理論( (過渡態(tài)理論過渡態(tài)理論 ) ) 如對反應(yīng)：如對反應(yīng)：(g)O(g)NONO(g)(g)O223要點(diǎn)：在反應(yīng)物相互接近時，要經(jīng)過一個中間過渡狀要點(diǎn)：在反應(yīng)物相互

7、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(luò)合物，活化絡(luò)合物既態(tài)，即形成所謂的活化絡(luò)合物，活化絡(luò)合物既 可以分解為反應(yīng)物分子，也可以分解為產(chǎn)物分可以分解為反應(yīng)物分子，也可以分解為產(chǎn)物分 子。活化絡(luò)合物和反應(yīng)物子?；罨j(luò)合物和反應(yīng)物(或生成物或生成物)存在能壘，存在能壘， 這一能壘被稱為正反應(yīng)或逆反應(yīng)的活化能這一能壘被稱為正反應(yīng)或逆反應(yīng)的活化能 NO+O3 NO2+O2 O N O O O化學(xué)反應(yīng)過程中能量變化曲線化學(xué)反應(yīng)過程中能量變化曲線Ea,逆逆Ea正正Ea正正Ea逆逆反應(yīng)物E生成物E反應(yīng)物EE活化配合物生成物EE活化配合物2.3 2.3 活化能與反應(yīng)速率活化能與反應(yīng)速率濃度影響當(dāng)溫

8、度一定，某反應(yīng)的活化能也一定時,反應(yīng)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(yīng)速率增大;溫度影響當(dāng)濃度一定 ,溫度升高 ，活化分子數(shù)百分?jǐn)?shù)增多,反應(yīng)速率增加。3 濃度對反應(yīng)速率的影響濃度對反應(yīng)速率的影響速率方程式速率方程式3.1 化學(xué)反應(yīng)速率方程式化學(xué)反應(yīng)速率方程式3.2 反應(yīng)機(jī)理與基元反應(yīng)反應(yīng)機(jī)理與基元反應(yīng) 3.3 質(zhì)量作用定律質(zhì)量作用定律3.1 化學(xué)反應(yīng)速率方程式化學(xué)反應(yīng)速率方程式 t/st /s018003002400600300090042001200540015/ON:2sc41065. 341060. 341062. 341061. 341059. 315/ON:2s

9、c41069. 341062. 341064. 341068. 341061. 340，CCl4中N2O5分解反應(yīng)的：c( N2O5 ) gOCClO2NCClO2N2425244對于一般的化學(xué)反應(yīng),-反應(yīng)級數(shù) k -反應(yīng)速率常數(shù) 零級反應(yīng) molL-1 s-1 一級反應(yīng) s-1 二級反應(yīng) (molL -1)-1 s-1 ZYBAzyba可見)ON(52kc（通過實(shí)驗(yàn)確定其值） BAcck 零級反應(yīng)零級反應(yīng) 高壓下氨在鎢絲上的分解高壓下氨在鎢絲上的分解2NH3N2+3H2即為零即為零級反應(yīng)，氨分解速率在一定級反應(yīng)，氨分解速率在一定條件下與氣相中氨的濃度條件下與氣相中氨的濃度分壓無關(guān)。分壓無關(guān)。

10、化化 學(xué)學(xué) 計計 量量方方 程程 式式速速 率率方方 程程反反 應(yīng)應(yīng)級級 數(shù)數(shù)計計 量量數(shù)數(shù)21+11+11+12+12+12+12+21+11+31+1+25+1+6 - 282IOSckc)(ONO2ckc2 22IHckc2HNO2ckc22NOck2-3-HBrOBrcckc gCOgNO gCOgNO2500K2 gHI2gIgH22 gNO2gOgNO222aqIaqSO2aqI3aqOS324282aqO3Haq3Braq6HaqBrOaqBr2235 gOHgNg2Hg2NO222k 稱為反應(yīng)的速率常數(shù)稱為反應(yīng)的速率常數(shù): 可理解為當(dāng)反應(yīng)物濃度都為單位濃度時的可理解為當(dāng)反應(yīng)物濃

11、度都為單位濃度時的 反應(yīng)速率；反應(yīng)速率； k由化學(xué)反應(yīng)本身決定，是化學(xué)反應(yīng)在一由化學(xué)反應(yīng)本身決定，是化學(xué)反應(yīng)在一 定溫度時的特征常數(shù)；定溫度時的特征常數(shù)； 相同條件下，相同條件下，k值越大，反應(yīng)速率越快；值越大，反應(yīng)速率越快； k的數(shù)值與反應(yīng)物的濃度無關(guān)。的數(shù)值與反應(yīng)物的濃度無關(guān)。3.2 3.2 反應(yīng)機(jī)理與基元反應(yīng)反應(yīng)機(jī)理與基元反應(yīng)反應(yīng)機(jī)理:化學(xué)反應(yīng)過程中經(jīng)歷的真實(shí)反應(yīng)步 驟的集合基元反應(yīng):由反應(yīng)物一步生成生成物的反應(yīng),沒有可用實(shí)驗(yàn)方法檢測到的中間產(chǎn)物意義意義:通過實(shí)驗(yàn)一旦證實(shí)某一有確定反應(yīng)物和通過實(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)生成物的反應(yīng)為元反應(yīng),就可以根據(jù)化就可以根據(jù)

12、化學(xué)反學(xué)反 應(yīng)計量方程式直接寫出其速率方程式應(yīng)計量方程式直接寫出其速率方程式,如 gOgNOgOgNO223 3ONO ckc那么為元反應(yīng)非基元反應(yīng):由兩個或兩個以上的反應(yīng)組合而成的總反應(yīng)。在基元反應(yīng)中,可用實(shí)驗(yàn)檢測到中間產(chǎn)物的存在,但它被后面的一步或幾步反應(yīng)消耗掉(與副反應(yīng)或副產(chǎn)物不同)如: 為由下列兩步組成的非基元反應(yīng) gCOgNOgCOgNO25002KTNONONONO322223CONOCONO(快)(慢)3.3 質(zhì)量作用定律: aA + bB dD + eE = CAa CBb 為速率常數(shù). a+b 為反應(yīng)級數(shù). 該公式僅適用于基元反應(yīng). 從上述公式可以看出濃度對反應(yīng)速率的影響.

13、(1)若有固體,液體參加反應(yīng),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(yīng)研究反應(yīng):的速率方程的速率方程 gOH2gNgH2gNO222k10732 試驗(yàn)編號12345)Lmol/(H12c)Lmol/(NO1 -c)sLmol/(117109 . 76102 . 35103 . 16104 . 66102 . 3可知可知:()()22HNO=cck k與溫度有關(guān),T增大,一般k也增大, 但kT不是線性關(guān)系。反應(yīng)速率方程反應(yīng)速率方程ABc ck 影響反應(yīng)速率的因素有兩個: k和Bc4 溫度對反應(yīng)速率的影響溫度對反應(yīng)速率的影響 T/K293.15-10.659298

14、.15-9.967303.15-9.280308.15-8.612313.15-7.924318.15-7.371410235. 0410469. 0410933. 041082. 141062. 341029. 631041. 331035. 331030. 331025. 331019. 331014. 31/skT/1 kln值不同溫度下的k(g)O)(CClON)(CClO2N2442452k-T 關(guān)系圖 k-T 圖 lnk-1/T 圖21a1211lnTTREkkARTEkARTEkaalnlnlnln22115 5 催化劑與催化作用催化劑與催化作用催化劑催化劑:存在少量就能加快反應(yīng)而本身最后并存在少量就能加快反應(yīng)而本身最后并 無損耗的物質(zhì)。無損耗的物質(zhì)。催化作用的特點(diǎn)催化作用的特點(diǎn) ：通過改變歷程通過改變歷程,降低反應(yīng)活化能降低反應(yīng)活化能, k值增大值增大同等程度降低正逆反應(yīng)活化能同等程度降低正逆反應(yīng)活化能, 即同時加即同時加快正逆反應(yīng)速率快正逆反應(yīng)速率, 縮短達(dá)到平衡的時間縮短達(dá)到平衡的時間只有在特定的條件下催化劑才能表現(xiàn)活只有在特定的條件下催化劑才能表現(xiàn)活性性催化劑對反應(yīng)活化能的影響催化劑對反應(yīng)活化能的影響活化能降低使活化反應(yīng)分子數(shù)增加活化能降低使活化反應(yīng)分子數(shù)增加催化劑的特征催化劑的特征 催化活性、選擇性、