無機與分析化學 第一篇 化學反應原理

1、 理想氣體狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程第一章第一章 氣氣 體體 真實氣體真實氣體 氣體分子動理論氣體分子動理論( (無內(nèi)容無內(nèi)容) ) 1.2 氣體混合物氣體混合物 第一篇第一篇 化學反應原理化學反應原理1.1.1 理想氣體狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程1.1.2 理想氣體狀態(tài)方程的應用理想氣體狀態(tài)方程的應用 理想氣體狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程整理ppt氣體的最基本特征： 具有可壓縮性和擴散性。 人們將符合理想氣體狀態(tài)方程的氣體，稱為理想氣體。 理想氣體分子之間沒有相互吸引和排斥，分子本身的體積相對于氣體所占有體積完全可以忽略。1.1.1 理想氣體狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程整理pptpV = nRT R摩爾

2、氣體常數(shù)在STP下，p =101.325 kPa, T=273.15 Kn=1.0 mol時, Vm=22.414L=22.41410-3 m3nTpVR R=8.314 kPaLK-1mol-1理想氣體狀態(tài)方程：11KmolJ 314. 8K 15.273mol 1.0m 1022.414Pa 10132533整理ppt1. 計算p，V，T，n中的任意物理量2. 確定氣體的摩爾質(zhì)量MmnM = Mr gmol-11.1.2 理想氣體狀態(tài)方程的應用理想氣體狀態(tài)方程的應用pVmRTM RTMmpV nRTpV 用于溫度不太低，壓力不太高的真實氣體。pV = nRT整理ppt =RTpMpVmRT

3、M = m / VpRTM3. 確定的氣體密度 1.2.1 分壓定律分壓定律1.2 氣體混合物氣體混合物*1.2.2 分體積定律分體積定律整理ppt組分氣體： 理想氣體混合物中每一種氣體叫做組分氣體。分壓： 組分氣體B在相同溫度下占有與混合氣體相同體積時所產(chǎn)生的壓力，叫做組分氣體B的分壓。VRTnpBB 1.2.1 分壓定律分壓定律整理ppt分壓定律： 混合氣體的總壓等于混合氣體中各組分氣體分壓之和。 p = p1 + p2 + 或 p = pB 整理pptVnRTp ,2211VRTnpVRTnpVRTnnVRTnVRTnp2121 n =n1+ n2+ 整理ppt分壓的求解：x B B的摩

4、爾分數(shù)VRTnpBBBBBxnnppVnRTp pxpnnpBBB整理ppt 例題：某容器中含有NH3、O2 、N2等氣體的混合物。取樣分析后，其中n(NH3，n(O2，n(N2。混合氣體的總壓p。試計算各組分氣體的分壓。解：n= n(NH3)+n(O2)+n(N2)35.5kPakPa0 .133200. 1320. 0pnnp33NH)NH(整理pptp(N2) = p p(NH3)p(O2) 20.0) kPa = 77.5 kPapnnp)O()O(220.180133.0kPa20.0kPa1.200整理ppt分壓定律的應用整理ppt 例題：用金屬鋅與鹽酸反應制取氫氣。在25下，用排

5、水集氣法收集氫氣，集氣瓶中氣體壓力為（25時，水的飽和蒸氣壓為），體積為。計算反應中消耗鋅的質(zhì)量。解： T =(273+25)K = 298K p=98.70kPa V298K時，p(H2 Mr 整理pptZn(s) + 2HCl ZnCl2 + H2(g)65.39g 1molm(Zn)=? 0.0964mol -1-1(98.703.17)kPa2.50L8.314J Kmol298Kn(H2) =65.39g0.0964mol1molm(Zn) =整理ppt分體積： 混合氣體中某一組分B的分體積VB是該組分單獨存在并具有與混合氣體相同溫度和壓力時所占有的體積。*1.2.2 分體積定律分體

6、積定律pRTnVBB整理pptV = V1 + V2 + pRTnVBBBBVV或pnRTpRTnpRTnV21BBBnnVV稱為B的體積分數(shù)ppBBVVxppBBBB,pRTnn21整理ppt 例題：天然氣是多組分的混合物，其組成為：CH4,C2H6,C3H8和C4H10。若該混合氣體的溫度為25?？倝毫椋琻總。n(CH4):n(C2H6):n(C3H8):n(C4H10)。計算各組分的分體積和體積分數(shù)。解：以CH4的分體積、體積分數(shù)為例。解法一：思路，44(CH )(CH )nRTVp總，需先求出n(CH4)整理pptn(CH4) = x(CH4)n總47.0100mol=94.0mol

7、47.0+2.0+0.80+0.20-1-1494.0mol 8.314kPa L Kmol298K(CH )150.0kPaV3=1.55 10 L4447.0(CH )(CH )=0.9447.0+2.0+0.80+0.20 x整理ppt解法二： n RTVp總總總-1-1100.0mol 8.314kPa L Kmol298K150.0kPa3=1.65 10 L3443(CH )1.55 10 L(CH )=0.941.65 10 LVV總整理ppt 理想氣體狀態(tài)方程僅在足夠低的壓力下適合于真實氣體。 產(chǎn)生偏差的主要原因是：氣體分子本身的體積的影響；分子間力的影響。真實氣體與理想氣體的

8、偏差 真實氣體真實氣體整理pptnRTnbVVnap)(22a,b稱為van der Waals常量。(V-nb)=V理想等于氣體分子運動的自由空間，b為1mol氣體分子自身體積的影響。 分子間吸引力正比于(n/V)2 內(nèi)壓力 p=a(n/V)2 p理想=p實際+a(n/V)2van der Waals 方程整理ppt 表1-1 某些氣體的van der Waals 常量 a/(10-1 Pam6mol-2) b/(10-4 m3mol-1)氣體整理ppt例題：分別按理想氣體狀態(tài)方程和van der Waals方程計算1.50mol SO2在30有體積時的壓力，并比較兩者的相對誤差。如果體積減

9、少至，其相對誤差又如何？VnRTp 1解：已知：T =303K，V，n， a=0.6803Pa m6 mol-2， b10-4m3 mol-1189kPa20.0L303KmolK8.314J1.50mol11整理ppt222VannbVnRTp%61. 1%100186186189221ppp186kPa3.8kPa189.7kPa232111(20.0L)LkPa100.6803(1.50mol) 1.50molmol0.05636L20.0L303KmolK8.314J1.50molV =2.00L p1 =1.89103 kPa p2 =1.59103 kPap1 p2 (1.891.

10、59)103 p2 1.59103= 100% = 18.9%整理ppt第二章第二章 熱化學熱化學 熱力學術(shù)語和基本概念熱力學術(shù)語和基本概念2.2 熱力學第一定律熱力學第一定律2.3 化學反應的熱效應化學反應的熱效應 2.4 Hess定律定律2.5 反應熱的求算反應熱的求算整理ppt 熱力學術(shù)語和基本概念熱力學術(shù)語和基本概念2.1.1 系統(tǒng)和環(huán)境系統(tǒng)和環(huán)境2.1.5 化學反應計量式和反應進度化學反應計量式和反應進度2.1.4 相相2.1.3 過程和途徑過程和途徑2.1.2 狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù)狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù) 整理ppt2.1.1 系統(tǒng)和環(huán)境系統(tǒng)和環(huán)境系統(tǒng)：系統(tǒng)：被研究對象。被研究對象。環(huán)境：環(huán)境：系

11、統(tǒng)外與其密切相關(guān)的部分。系統(tǒng)外與其密切相關(guān)的部分。（按系統(tǒng)與環(huán)境之間的物質(zhì)和能量傳遞情況）：（按系統(tǒng)與環(huán)境之間的物質(zhì)和能量傳遞情況）：敞開系統(tǒng)敞開系統(tǒng)，封閉系統(tǒng)封閉系統(tǒng)和和隔離系統(tǒng)隔離系統(tǒng)(孤立系統(tǒng)孤立系統(tǒng))。整理ppt敞開系統(tǒng)：敞開系統(tǒng)：與環(huán)境有物質(zhì)交換也有能量交換。與環(huán)境有物質(zhì)交換也有能量交換。整理ppt封閉系統(tǒng)：封閉系統(tǒng)：與環(huán)境無物質(zhì)交換有能量交換。與環(huán)境無物質(zhì)交換有能量交換。整理ppt隔離系統(tǒng)：隔離系統(tǒng)：與環(huán)境無物質(zhì)、能量交換。與環(huán)境無物質(zhì)、能量交換。整理ppt三種系統(tǒng)與環(huán)境之間物質(zhì)和能量的交換情況三種系統(tǒng)與環(huán)境之間物質(zhì)和能量的交換情況敞開系統(tǒng)敞開系統(tǒng)封閉系統(tǒng)封閉系統(tǒng)隔離系統(tǒng)隔離系統(tǒng)有

12、物質(zhì)交換有物質(zhì)交換沒有物質(zhì)交沒有物質(zhì)交換換沒有物質(zhì)交沒有物質(zhì)交換換有能量交換有能量交換有能量交換有能量交換沒有能量交沒有能量交換換整理ppt 選擇題：選擇題：下列情況中屬于封閉體系的是（下列情況中屬于封閉體系的是（ ）A A）氫氣在盛有氯氣的密閉絕熱容器中燃燒）氫氣在盛有氯氣的密閉絕熱容器中燃燒B B）反應）反應N N2 2O O4 4(g(g） 2NO2NO2 2(g)(g)在密閉容器中進行在密閉容器中進行C C）氫氧化鈉與鹽酸在敞口的燒杯中反應）氫氧化鈉與鹽酸在敞口的燒杯中反應D D）用水壺燒開水）用水壺燒開水答案：答案：B整理ppt2.1.2 狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù)狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù)狀態(tài)狀態(tài)：系統(tǒng)的

13、宏觀性質(zhì)的綜合表現(xiàn)。：系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)的綜合表現(xiàn)。由壓力、溫度、體積由壓力、溫度、體積和物質(zhì)的量等物理量所確定下來的系統(tǒng)存在的形式稱為系和物質(zhì)的量等物理量所確定下來的系統(tǒng)存在的形式稱為系統(tǒng)的狀態(tài)。統(tǒng)的狀態(tài)。狀態(tài)函數(shù)狀態(tài)函數(shù)：描述系統(tǒng)狀態(tài)的物理量：描述系統(tǒng)狀態(tài)的物理量 (p,V,T)。狀態(tài)函數(shù)的關(guān)系：狀態(tài)函數(shù)的關(guān)系： 根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程：根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程：pV=nRT 狀態(tài)函數(shù)之間有一定聯(lián)系。狀態(tài)函數(shù)之間有一定聯(lián)系。 整理pptP2T2=473KV23P1T1=373KV1=2m3P3T3=373KV3=1m3 （I）加）加 壓壓（II）加壓、升溫）加壓、升溫減壓、降溫減壓、降溫始始 態(tài)態(tài)終

14、終 態(tài)態(tài)整理ppt2.1.3 過程和途徑過程和途徑過程：過程：系統(tǒng)從始態(tài)到終態(tài)發(fā)生的一系列變化。系統(tǒng)從始態(tài)到終態(tài)發(fā)生的一系列變化。定溫過程定溫過程：始態(tài)、終態(tài)溫度相等，并且過程中始終保：始態(tài)、終態(tài)溫度相等，并且過程中始終保持這個溫度。持這個溫度。T1=T2定壓過程定壓過程：始態(tài)、終態(tài)壓力相等，并且過程中始終保：始態(tài)、終態(tài)壓力相等，并且過程中始終保持這個壓力。持這個壓力。p1=p2定容過程定容過程：始態(tài)、終態(tài)容積相等，并且過程中始終保：始態(tài)、終態(tài)容積相等，并且過程中始終保持這個容積。持這個容積。V1=V2整理ppt途徑：途徑：系統(tǒng)從始態(tài)變?yōu)榻K態(tài)所經(jīng)歷的過程總和，被稱為途徑。系統(tǒng)從始態(tài)變?yōu)榻K態(tài)所經(jīng)

15、歷的過程總和，被稱為途徑。狀態(tài)函數(shù)的特點是：狀態(tài)函數(shù)的特點是： 其變化值只取決于系統(tǒng)的起始狀態(tài)和終了狀態(tài)，而與系其變化值只取決于系統(tǒng)的起始狀態(tài)和終了狀態(tài)，而與系統(tǒng)變化所經(jīng)歷的具體途徑無關(guān)。統(tǒng)變化所經(jīng)歷的具體途徑無關(guān)。整理ppt2.1.4 相相均相系統(tǒng)均相系統(tǒng)(或單相系統(tǒng)或單相系統(tǒng))非均相系統(tǒng)非均相系統(tǒng)(或多相系統(tǒng)或多相系統(tǒng)) 系統(tǒng)中物理性質(zhì)和化學性質(zhì)系統(tǒng)中物理性質(zhì)和化學性質(zhì)完全相同的且與其他部分有明確完全相同的且與其他部分有明確界面分隔開來的任何均勻部分，界面分隔開來的任何均勻部分，叫做相。叫做相。整理ppt是非題：是非題： 1 1）聚集狀態(tài)相同的物質(zhì)混在一起，一定）聚集狀態(tài)相同的物質(zhì)混在一起

16、，一定是單相體系。是單相體系。 2 2）系統(tǒng)內(nèi)相界面越多，則相越多。）系統(tǒng)內(nèi)相界面越多，則相越多。思考題：思考題： 1 1） 高爐煉鐵反應中，高爐煉鐵反應中， FeOFeO(s)(s)+CO+CO(g)(g)FeFe(s)(s)+CO+CO2(g) 2(g) 問該系統(tǒng)中共有幾相？問該系統(tǒng)中共有幾相？整理ppt2.1.5 化學反應計量式和反應進度化學反應計量式和反應進度BBB 0 ZYBAzyba物質(zhì)物質(zhì)B的化學計量數(shù)的化學計量數(shù)規(guī)定：規(guī)定：生成物為正，反應物為負生成物為正，反應物為負。B化學反應計量式：化學反應計量式：ZYBA0zyba如如 WO3(s)+6H2(g )= 6H2O(l)+W(

17、s) ( WO3) = -1, (H2)= -6, (H2O)=6, (W)=1 整理ppt反應進度反應進度():表示化學反應進行程度的物理量。表示化學反應進行程度的物理量。 例如例如:對化學計量方程：對化學計量方程： d = B-1 d nB 或或 = B-1 nB = B-1 nB 式中：式中：nB為為B物質(zhì)的量，物質(zhì)的量， B為為B的化學計量數(shù)，的化學計量數(shù)， 為反應進度為反應進度,單位為單位為mol 。0 0B BB BB B整理ppt gNH2gH3gN322t0時 nB/mol 3.0 10.0 0 0 t1時 nB t2時 nB/mol 1.5 5.5 3.0 1 2 mol0

18、. 11mol)0 . 30 . 2(NN2211nmol5 . 12mol0 . 12mol)00 . 2(NHNH3311nmol0 . 13mol)0 .100 . 7(HH2211n整理ppt gNHgH23gN21322mol0 . 22/1mol)0 . 30 . 2(22NN1n時1tt 2.0 7.0 2.0 (mol) 3.0 10.0 0 (mol)0t整理ppt使用使用 時應注意：時應注意：（1）反應進度）反應進度()的值與選用反應式中何種物質(zhì)的量的變化的值與選用反應式中何種物質(zhì)的量的變化進行計算無關(guān)。進行計算無關(guān)。（2）同一化學反應如果化學反應方程式的寫法不同物質(zhì)量）同

19、一化學反應如果化學反應方程式的寫法不同物質(zhì)量改變相同，則改變相同，則不同。不同。( (D D) )n n( (D D) )( (C C) )n n( (C C) )( (B B) )n n( (B B) )( (A A) )n n( (A A) )整理ppt2.2 熱力學第一定律熱力學第一定律2.2.1 熱和功熱和功2.2.3 熱力學第一定律熱力學第一定律2.2.2 熱力學能熱力學能整理ppt2.2.1 熱和功熱和功 系統(tǒng)與環(huán)境之間由于存在溫差而傳遞的能量。1.熱( Q )熱不是狀態(tài)函數(shù)。規(guī)定：系統(tǒng)吸熱：Q 0； 系統(tǒng)放熱： Q 0。整理ppt 系統(tǒng)與環(huán)境之間除熱之外以其他形式傳遞的能量 。

20、分類：體積功，非體積功系統(tǒng)對環(huán)境做功，W0（得功）2.功( W )規(guī)定：功不是狀態(tài)函數(shù)整理pptlFWexpexV1l體積功的計算：Vpex12exVVplApex整理ppt2.2.2 熱力學能熱力學能熱力學能(U)： 系統(tǒng)內(nèi)所有微觀粒子的全部 能量之和，也稱內(nèi)能。 U是狀態(tài)函數(shù)。 UUU12 熱力學能變化只與始態(tài)、終態(tài)有關(guān)，與變化途徑無關(guān)。整理ppt2.2.3 熱力學第一定律熱力學第一定律WQU 對于封閉系統(tǒng)熱力學第一定律的數(shù)學表達是為： 熱力學第一定律的實質(zhì)是能量守恒與轉(zhuǎn)化定律。U1 U2QWU2 = U1 + Q + WU2 - U1 = Q + W整理ppt2.3 化學反應的熱效應化學

21、反應的熱效應2.3.1 定容反應熱定容反應熱2.3.5 標準摩爾生成焓標準摩爾生成焓2.3.4 熱化學方程式熱化學方程式2.3.3 rUm和和rHm 2.3.2 定壓反應熱定壓反應熱2.3.6 標準摩爾燃燒焓標準摩爾燃燒焓整理ppt 封閉系統(tǒng)，在定容過程中QV表示。體積功QV = 在定容且非體積功為零的過程中，封閉系統(tǒng)從環(huán)境吸收的熱等于系統(tǒng)熱力學能的增加。2.3.1 定容反應熱定容反應熱整理ppt 封閉系統(tǒng)，在定壓過程中Qp表示。若系統(tǒng)不做非體積功，則：2.3.2 定壓反應熱定壓反應熱VpQUpex111222)(VpUVpUQp112212VpVpQUUp12ex12VVpQUUp整理ppt

22、0, 0HH放熱反應吸熱反應令：U + pV = H 焓，狀態(tài)函數(shù) H = H2 H1 焓變 則：Qp = H在定壓且非體積功為零的過程中，封閉系統(tǒng)從環(huán)境吸收的熱等于系統(tǒng)焓的增加。整理ppt對于無氣體參加的反應，W = pex V=0有氣體參加的反應：WQUVpHUex2.3.3 rUm和和rHm rUmrHm=rUmrHm=pex VrHm n(g)RT=rHmRTB(g)=rHm整理ppt標準狀態(tài)： 表示化學反應及其反應熱(標準摩爾焓變)關(guān)系的化學反應方程式。2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)氣體：T，p = p =100kPa液、固體：T，p 下，純物質(zhì)溶液：溶質(zhì)B，bB=b =1

23、molkg-1cB=c =1molL-12.3.4 熱化學方程式熱化學方程式(298.15K) = 483.64kJmol-1rHm稱為反應的標準摩爾焓變。rHm整理ppt2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)2H2(g)+O2(g) 2H2O(l)H2(g)+ O2(g) H2O(g)21(298.15K) = 483.64kJmol-1rHm 聚集狀態(tài)不同時， 不同。rHm(298.15K) = 571.66kJmol-1rHm 化學計量數(shù)不同時， 不同。rHm(298.15K) = 241.82kJmol-1rHm整理ppt 在溫度T下,由參考狀態(tài)單質(zhì)生成物質(zhì)B(B=+1)反應的標準摩

24、爾焓變，稱為物質(zhì)B的標準摩爾生成焓。H2(g)+ O2(g) H2O(g)212.3.5 標準摩爾生成焓標準摩爾生成焓(B,相態(tài),T) ，單位是kJmol-1fHm(H2O ,g,298.15K) = 241.82kJmol-1fHmfHm(參考態(tài)單質(zhì),T)=0整理ppt 在溫度T下, 物質(zhì)B (B= 1)完全氧化成指定產(chǎn)物時的標準摩爾焓變，稱為物質(zhì)B的標準摩爾燃燒焓。)g(COC2) l (OHH2)O(l2H(g)CO (g)OOH(l)CH2222332.3.6 標準摩爾燃燒焓標準摩爾燃燒焓(B,相態(tài),T) ，單位是kJmol-1cHm(CH3OH ,l,298.15K) = 726.5

25、1kJmol-1cHm0), g,CO(2TcHm0), l ,OH(2TcHm整理ppt2.4 Hess定律定律 化學反應不管是一步完成還是分幾步完成，其反應熱總是相同的。rHm,1rHm,2rHm+=或rHm=rHm,i 整理ppt例：已知下，反應：計算298.15K下，CO的標準摩爾生成焓。)(gCO (g)OC(s)(1)22(g)CO (g)OCO(g)(2)2221應用：1.利用方程式組合計算rHm(1) = 393.5kJmol-1rHm(2) = 282.98kJmol-1rHm整理ppt解：解法一：解法一：利用Hess定律)(gOC(s)2)g(CO)g(O221 gCO2途

26、徑1途徑2解法二：解法二：(g)CO(g)OC(s)22222)(gCO(g)OCO(g)11CO(g)(g)OC(s)22,3rHm,1rHm,2rHm,3rHm,1rHm,2rHm= 110.53kJmol-1,1rHm,2rHm,3rHm整理ppt2.5 反應熱的求算反應熱的求算2.5.1 由標準摩爾生成焓計算由標準摩爾生成焓計算 反應的標準摩爾焓變反應的標準摩爾焓變2.5.2 由標準摩爾燃燒焓計算由標準摩爾燃燒焓計算 反應的標準摩爾焓變反應的標準摩爾焓變整理ppt(g)5O(g)4NH23(g)6H(g)O5(g)2N222 gOH6)4NO(g2=490.25+6(-241.82)

27、-4 (-46.11)-0kJmol-1= 905.4 8kJmol-12.5.1 由標準摩爾生成焓計算由標準摩爾生成焓計算 反應的標準摩爾焓變反應的標準摩爾焓變rHm=?fHm(NH3,g)4fHm(O2,g)5fHm(NO,g)4fHm(H2O,g)6(NO,g)+4fHm(H2O,g)6fHm(NH3,g)+-4fHm(O2,g)5fHmrHm=整理ppt結(jié)論： aA + bB yY + zZ(B,相態(tài),T)fHmBrHm(T) =整理ppt)g(CO22.5.2 由標準摩爾燃燒焓計算由標準摩爾燃燒焓計算 反應的標準摩爾焓變反應的標準摩爾焓變cHm(C)cHm(CO)=-cHm(C)=,

28、1rHmcHm(CO)=,2rHm)(gOC(s)2)g(CO)g(O221,3rHm=-,3rHm,1rHm,2rHm整理ppt結(jié)論： aA + bB yY + zZ(B,相態(tài),T)-BrHm(T) =cHm整理ppt3.1 化學反應速率的概念化學反應速率的概念第三章第三章 化學動力學基礎(chǔ)化學動力學基礎(chǔ)3.5 催化劑與催化作用催化劑與催化作用3.4 反應速率理論和反應機理簡介反應速率理論和反應機理簡介3.3 溫度對反應速率的影響溫度對反應速率的影響 Arrhenius方程方程3.2 濃度對反應速率的影響濃度對反應速率的影響 速率方程速率方程整理ppt3.1 化學反應速率的概念化學反應速率的概

29、念 平均速率和瞬時速率平均速率和瞬時速率 定容反應速率定容反應速率整理ppt 平均速率和瞬時速率平均速率和瞬時速率1. 平均速率某一有限時間間隔內(nèi)濃度的變化量。 2NO2 (CCl4) + O2(g)例： N2O5(CCl4)211252152252)ON()ON()ON(ttccrtc)ON(52整理pptt/s00.0000.2003001.150.1806002.180.1619003.110.14412003.950.13018005.360.10424006.50.08430007.420.06842008.750.04454009.620.028660010.170.0187800

30、10.530.01211.20.0000mL/ )(O2STPV152Lmol/ONc11sLmol/r51029. 751046. 651080. 551021. 551069. 451079. 351004. 351003. 151044. 251059. 140，4中中N2O5的分解速率的分解速率N2O5(CCl4) 2NO2(CCl4)+ 1/2O2(g)整理pptt1= 0 s c1(N2O5) = 0.200 molL-1 t2=300 s c2(N2O5) = 0.180 molL-1s 300Lmol )ON(-152r5-1-16.67 10 mol Ls整理pptc(N2O

31、5)/(molL-1)t/s 時間間隔t趨于無限小時的平均速率的極限。0limtrr 2. 瞬時速率經(jīng)過A點切線斜率的負數(shù)為2700s時刻的瞬時速率。整理pptA點切線的斜率=5112.58 10 mol Ls s10)08 .55(Lmol)144. 00(2-15-1-125(N O )2.58 10 mol Lsrt1 = 0 s c1(N2O5)= 0.144 molL-1t2 = 5580 s c2(N2O5)= 0 molL-1整理ppt 定容反應速率定容反應速率 2NO2 (CCl4) + O2(g)例： N2O5(CCl4)21-125(N O ) mol L300 sct5-

32、1-16.67 10 mol Ls 24-1-11.33 10 mol L(NO )sct5-1-213.33 10 mol L)s(Oct整理pptr定容條件下的反應速率(molL-1s-1)ddrV t定容條件下，定義：對于一般的化學反應：BBB0BBBBddd1dddncrV tVttBBddddntt整理ppttzctyctbctacrddddddddZYBAaA(aq) + bB(aq) yY(aq) + zZ(aq)tprdd1BB對于定容的氣相反應：溶液中的化學反應：整理ppt3.2 濃度對反應速率的影響濃度對反應速率的影響 速率方程速率方程 化學反應速率方程化學反應速率方程 濃

33、度與時間的定量關(guān)系濃度與時間的定量關(guān)系 由實驗確定反應速率方程的由實驗確定反應速率方程的 簡單方法簡單方法初始速率法初始速率法整理ppt40，CCl4中N2O5分解反應的r:c( N2O5 )3.2.1 化學反應速率方程化學反應速率方程 N2O5的分解速率與N2O5濃度的比值是恒定的，即反應速率r與c(N2O5)成正比?？梢姡?ON(52kcr t /st /s018003002400600300090042001200540015s/ON:2cr41065.341060.341062.341061.341059.341069. 341062. 341064. 341068. 341061.

34、315s /ON:2cr整理ppt對于一般的化學反應：,反應級數(shù)：若=1，A為一級反應； =2，B為二級反應，則+=3，總反應級數(shù)為3。，必須通過實驗確定其值。通常a,b。 k 反應速率系數(shù)：零級反應 molL-1 s-1； 一級反應 s-1；二級反應 (molL -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。ZYBAzybaBAckcr 整理ppt)I ()OS(- 282ckcr)(O)NO(22cckr 22)NO(ckr 2-3-)H()BrO()Br(cckcr gCOgNO gCOgNO2500K2 gHI2gIgH22 gNO2gOgNO222a

35、qIaqSO2aqI3aqOS324282aqO3Haq3Braq6HaqBrOaqBr2235 gOHgNg2Hg2NO222)(H)NO(22cckr )I ()H(22ckcr 整理ppt例如：反應的有關(guān)實驗數(shù)據(jù)如下： gO2HgNg2Hg2NO22K10732 試驗編號12345)Lmol/(H12c)Lmol/(NO1 -c)sLmol/(11r7109 . 76102 . 35103 . 16104 . 66102 . 33.2.2 由實驗確定反應速率方程的由實驗確定反應速率方程的 簡單方法簡單方法初始速率法初始速率法整理ppt該反應的速率方程：)H(NO22cckr 對NO而言是

36、二級反應，對H2而言是一級反應。 試問如何求出反應速率系數(shù)？整理ppt中的分解速率方程為：在452CClON)ON()ON(5252kcr亦可寫為：tkccd)ON()ON(d5252ktcct)ON()ON(ln52052tcctkcct05252d)O(N)ON(d0一級反應）通式：()A()A(ln0ktcct 濃度與時間的定量關(guān)系濃度與時間的定量關(guān)系, )ON(d)ON(d5252kctc)A(ln)A(ln0cktct又：整理pptlnc-t 關(guān)系應為直線 -4.5-3.5-2.5-1.502000400060008000t/slnc(N2O5)整理ppt 當反應物A的轉(zhuǎn)化率為50%

37、時所需的反應時間稱為半衰期，用 表示。 2/ 1t對于一級反應,其半衰期為：,2102/1cct因半衰期：,ln/21021ktcctln則2121/lnktlnkkt6930221.ln/ln整理ppt零級、一級、二級反應的速率方程總結(jié)：零級、一級、二級反應的速率方程總結(jié)：*僅適用于只有一種反應物的二級反應。21kr )A(kcr 2)A(ckr )A(1)A(10cktct)A()A(0cktct)A(ln)A(ln0cktct)A(tc)A(lntc)A(1tckc2)A(0k693. 0)A(10kc*t1/2整理ppt3.3.1 Arrhenius方程方程3.3 溫度對反應速率的影響

38、溫度對反應速率的影響 Arrhenius方程方程3.3.3 對對Arrhenius方程的進一步分析方程的進一步分析3.3.2 Arrhenius方程方程的應用的應用整理ppt影響反應速率的因素有： k和cB 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。反應速率方程BAckcr 3.3.1 Arrhenius方程方程整理ppt410235. 0410469. 0410933. 041082. 141062. 341029. 631041. 331035. 331030. 331025. 331019. 331014. 31/skT/1 kln值不同溫度下的k(g)O21)(CClN

39、O2)(CClON242452整理pptArrhenius方程：方程：（指數(shù)形式）k0指前參量Ea實驗活化能，單位為kJmol-1。RTEkk/0ae lnk-1/T 圖 k-T 圖k-T 關(guān)系圖：整理ppt由Arrhenius方程可定義Ea：a0ln ln EkkRT對數(shù)形式：顯然lnk1/T為直線關(guān)系，a2dln dEkTRT2adln dkERTT則直線的截距為lnk0 。REa直線的斜率為 ，整理ppt1.已知T1k1， T2k2，求Ea 通?；罨艿臄?shù)值在40 400 kJmol-1 之間，多數(shù)為60250 kJmol-1 。21a1211lnTTREkk1a011/lnlnRTEk

40、kTT時，兩式相減，整理得到：3.3.2 Arrhenius方程方程的應用的應用2a022/lnlnRTEkkTT時，整理ppt2.由Ea計算反應速率系數(shù)例題： N2O5(g)2NO2 (g) +1/2O2(g)已知：T1=298.15K, k1=0.46910-4s-1 T2=318.15K, k2=6.2910-4s-1求：Ea及時的k3。1 -121221amolkJ102lnkkTTTTRE解：31a1311lnTTREkk133s1012. 6k整理ppt 2. 溫度升高，k增大，一般反應溫度每升高10，k將增大210倍；3.3.3 對對Arrhenius方程的進一步分析方程的進一步

41、分析 1. 在 ，Ea處于方程的指數(shù)項中，對k有顯著影響，在室溫下， Ea每增加4kJmol-1，k值降低約80%；RTEkk/0ae整理ppt 4. 對不同反應，升高相同溫度， Ea大的反應 k 增大的倍數(shù)多，因此升高溫度對反應慢的反應有明顯的加速作用。211212TTTTREkkaln 3. 根據(jù) 對同一反應，升高一定溫度，在高溫區(qū)值增加較少， 因此對于原本反應溫度不高的反應 ,可采用升溫的方法提高反應速率；整理ppt3.4.1 碰撞理論碰撞理論3.4 反應速率理論和反應機理簡介反應速率理論和反應機理簡介3.4.4 反應機理與元反應反應機理與元反應3.4.3 活化能與反應速率活化能與反應速

42、率3.4.2 活化絡合物理論活化絡合物理論 整理ppt 以氣體分子運動論為基礎(chǔ)，主要用于氣相雙分子反應。例如：反應發(fā)生反應的兩個基本前提： 發(fā)生碰撞的分子應有足夠高的能量發(fā)生碰撞的分子應有足夠高的能量 碰撞的幾何方位要適當碰撞的幾何方位要適當)g(O)g(NO)g(NO)g(O223)(ONO)(3ckcr 3.4.1 碰撞理論碰撞理論整理ppt能夠發(fā)生反應的碰撞為有效碰撞。能夠發(fā)生有效碰撞的分子為活化分子。整理ppt氣體分子的能量分布和活化能的比值（分子分數(shù)）總數(shù)與分子單位能量區(qū)間的分子數(shù)范圍內(nèi)表示具有能量NNEEEENN）（活化分子的能量分數(shù)陰影面積表示活化分子分子平均能量ckEE整理pp

43、t 以量子力學對反應過程中的能量變化的研究為依據(jù)，認為從反應物到生成物之間形成了勢能較高的活化絡合物，活化絡合物所處的狀態(tài)叫過渡態(tài)。例如反應：(g)O(g)NO(g)ONO(g)223其活化絡合物為 ，具有較高的勢能Eac 。它很不穩(wěn)定，很快分解為產(chǎn)物分子NO2和O2。 N O O O O3.4.2 活化絡合物理論活化絡合物理論(過渡態(tài)理論過渡態(tài)理論)整理ppt整理ppt化學反應過程中能量變化曲線化學反應過程中能量變化曲線整理pptE()反應物(始態(tài))勢能E()生成物(終態(tài))勢能正反應的活化能 Ea(正) =Eac - E()逆反應的活化能 Ea(逆) =Eac - E()rHm= E() -

44、 E()= Eac - Ea(逆) -Eac - Ea(正) rHm= Ea(正) - Ea(逆) Ea(正) Ea(逆)， rHm 0 ，為放熱反應；Ea(正) Ea(逆)， rHm 0 ，為吸熱反應。整理ppt Arrhenius活化能：由普通分子轉(zhuǎn)化為活化分子所需要的能量。3.4.3 活化能與反應速率活化能與反應速率Tolman活化能：k*aEEE反應物分子平均能量活化分子的平均能量k*EE 對于氣相雙分子簡單反應，碰撞理論已推算出：Ea=Ec+1/2RTEc 。 常把Ea看作在一定溫度范圍內(nèi)不受溫度的影響。整理ppt 溫度影響：當濃度一定，溫度升高，活化分子分數(shù)增多,反應速率增大。 濃度影響：當溫度一定，某反應的活化能也一定時, 濃度增大, 分子總數(shù)增加，活化分子數(shù)隨之增多,反應速率增大。整理ppt 意義：通過實驗一旦證實某一有確定反應物和生成物的反應為元反應,就可以根據(jù)化學反應計量方程式直接寫出其速率方程式。 反應機理：化學反應過程中經(jīng)歷的真實反應步驟的集合。 元反應：由反應物一步生成生成物的反應，沒有可用宏觀實驗方法檢測到的中間產(chǎn)物。 3ONO ckcr 則 gOgNOgOgNO22K5