第三章化學(xué)反應(yīng)速率(上)2014109(3課時(shí))

第三章化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡3.1化學(xué)反應(yīng)速率3.1.1化學(xué)反應(yīng)速率的概念3.1.2化學(xué)反應(yīng)速率的表示方法3.1.2.1平均速率

3.1.2.2瞬時(shí)速率3.1.3反應(yīng)機(jī)理3.1.4化學(xué)反應(yīng)速率理論3.1.4.1有效碰撞理論3.1.4.2過(guò)渡態(tài)理論3.1.5影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素3.1.5.1濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響3.1.5.2溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響3.1.5.3催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響186318891917193518651913概念之間的關(guān)系濃度溫度催化劑反應(yīng)機(jī)理（基元反應(yīng)等）有效碰撞理論過(guò)渡態(tài)理論活化分子、活化能現(xiàn)象本質(zhì)化學(xué)反應(yīng)速率瞬時(shí)速率平均速率泰坦尼克號(hào)殘骸與“泰坦尼克”號(hào)船首欄桿相連的冰柱狀鐵銹，正在慢慢侵蝕這艘沉船蝴蝶蝴蝶是變溫動(dòng)物，它們從環(huán)境中汲取能量，因此天氣溫暖時(shí)，它們的新陳代謝和運(yùn)動(dòng)速度都會(huì)更快?！芭d登堡”飛艇爆炸事件1937年5月，德國(guó)“興登堡”號(hào)飛艇順利飛躍大西洋，正要在美國(guó)新澤西州萊克赫斯特基地著陸時(shí)，因引燃泄漏的氫氣引發(fā)大火。飛艇在34秒內(nèi)被焚毀。3.1.1化學(xué)反應(yīng)速率的概念化學(xué)反應(yīng)速率：

單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少或產(chǎn)物濃度的增加。即單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物或產(chǎn)物濃度改變量的正值?；瘜W(xué)反應(yīng)速率單位：mol·dm-3·s-1

或mol·dm-3·min-1等。3.1.2化學(xué)反應(yīng)速率的表示方法3.1.2.1平均速率

3.1.2.2瞬時(shí)速率3.1.2.1平均速率V課本p37例題3.1解：2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)T=0s,5.00mol·dm-300T=200s,1.56mol·dm-36.87mol·dm-31.72mol·dm-3vN2O5=1.72×10-2mol·dm-3·s-1vNO2=3.44×10-2mol·dm-3·s-1vO2=0.86×10-2mol·dm-3·s-1結(jié)果說(shuō)明：(1)用不同物種表示的反應(yīng)速率數(shù)值不同。(2)三種化合物的反應(yīng)速率之比等于它們的計(jì)量系數(shù)之比?；瘜W(xué)反應(yīng)平均速率定義式某化學(xué)反應(yīng)的平均速率用B物質(zhì)表示的平均速率練習(xí)某化學(xué)反應(yīng)2A+2B=3C，開(kāi)始時(shí)容器內(nèi)只有4mol·dm-3A和4mol·dm-3B，1秒鐘后A的濃度下降到1mol·dm-3，該反應(yīng)的速率為？1.5mol·dm-3·s-1A的反應(yīng)速率是？3mol·dm-3·s-13.1.2.2瞬時(shí)速率瞬時(shí)速率定義為：平均速率的極值?？捎勺鲌D法求得，還可通過(guò)“反應(yīng)速率方程式”求得。某化學(xué)反應(yīng)的瞬時(shí)速率用B物質(zhì)表示化學(xué)反應(yīng)瞬時(shí)速率01002005003004005.004.003.002.001.00作圖法求瞬時(shí)速率經(jīng)過(guò)A點(diǎn)切線斜率的負(fù)數(shù)為200s時(shí)刻的瞬時(shí)速率。A3.1.5影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素3.1.5.1濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響

1863年，挪威化學(xué)家古德博格（1836-1902）和瓦格（1833-1900）發(fā)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)的速度與反應(yīng)物濃度成正比。v=Ac40℃，CCl4中N2O5分解反應(yīng)的速率與濃度比v:c(N2O5)實(shí)驗(yàn)：N2O5的分解速率與N2O5濃度的比值是恒定的，即反應(yīng)速率v與c(N2O5)成正比?？梢?jiàn)：反應(yīng)速率方程式對(duì)于一般反應(yīng)：反應(yīng)速率方程：用以表示反應(yīng)物濃度與反應(yīng)速率之間的定量關(guān)系v：瞬時(shí)速率k：速率常數(shù)。由反應(yīng)的性質(zhì)和溫度決定，與濃度無(wú)關(guān)。影響k的因素：反應(yīng)本身、反應(yīng)溫度、催化劑cA、cB：反應(yīng)物的瞬時(shí)濃度（區(qū)別：初始濃度）x、y：反應(yīng)物濃度的指數(shù)x+y：該化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)級(jí)數(shù)，必須由實(shí)驗(yàn)測(cè)定得到！級(jí)數(shù)反應(yīng)一級(jí)反應(yīng)：凡是反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度的一次方成正比的都是一級(jí)反應(yīng)。二級(jí)反應(yīng)：凡是反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度的二次方成正比的都是二級(jí)反應(yīng)。三級(jí)反應(yīng)：凡是反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度的3次方成正比的都是三級(jí)反應(yīng)。零級(jí)反應(yīng)：凡反應(yīng)速率與濃度無(wú)關(guān)的均屬零級(jí)反應(yīng)。分?jǐn)?shù)級(jí)反應(yīng)“沒(méi)有反應(yīng)級(jí)數(shù)的反應(yīng)”？注意：反應(yīng)級(jí)數(shù)可為0和分?jǐn)?shù)。如：2Na+H2O2NaOH+H2

，v=k；如：H2+Cl2

2HCl，v=kcH2cCl21/2；速率方程較復(fù)雜、不屬v=kcAxcBy形式的反應(yīng)，沒(méi)有反應(yīng)級(jí)數(shù)！如：H2+Br2

2HBr能否根據(jù)反應(yīng)物的計(jì)量系數(shù)確定反應(yīng)的級(jí)數(shù)？零級(jí)反應(yīng)一級(jí)反應(yīng)二級(jí)反應(yīng)三級(jí)反應(yīng)1.5級(jí)反應(yīng)例如：反應(yīng)物的初始濃度c和反應(yīng)初始速率v如下，求反應(yīng)級(jí)數(shù)。反應(yīng)級(jí)數(shù)的求算——初始速率法該反應(yīng)的速率方程：

對(duì)NO而言是二級(jí)反應(yīng)，對(duì)H2而言是一級(jí)反應(yīng)。

試問(wèn)如何求出反應(yīng)速率常數(shù)k？k有單位嗎？速率常數(shù)的單位與反應(yīng)級(jí)數(shù)的關(guān)系反應(yīng)級(jí)數(shù)k的單位x+y=0mol·dm-3·s-1

x+y=1s-1

x+y=2mol-1·dm3·s-1

x+y=3mol-2·dm6·s-1

反應(yīng)物的計(jì)量系數(shù)與反應(yīng)級(jí)數(shù)有無(wú)關(guān)系？

1867年，挪威化學(xué)家古德博格和瓦格提出質(zhì)量作用定律。質(zhì)量作用定律恒溫下，基元反應(yīng)的反應(yīng)速度與各反應(yīng)物濃度的系數(shù)次方的乘積成正比。稱(chēng)為基元反應(yīng)的質(zhì)量作用定律。對(duì)基元反應(yīng)：反應(yīng)速率方程：基元反應(yīng)基元反應(yīng)：一步完成的化學(xué)反應(yīng)。非基元反應(yīng)：兩步或兩步以上基元反應(yīng)構(gòu)成的化學(xué)反應(yīng)，也叫復(fù)雜反應(yīng)。反應(yīng)機(jī)理：指化學(xué)反應(yīng)所經(jīng)歷的途徑，也叫反應(yīng)歷程。例如：基元反應(yīng)反應(yīng)速率方程式：如果計(jì)量系數(shù)變?yōu)?，反應(yīng)級(jí)數(shù)變嗎？問(wèn)題：反過(guò)來(lái)可以嗎？即，已知反應(yīng)級(jí)數(shù)等于化學(xué)反應(yīng)計(jì)量系數(shù)，是否可以判定這是一個(gè)基元反應(yīng)？例如：分解反應(yīng)N2O5

2NO2+1/2O2

=k·cN2O5復(fù)雜反應(yīng)的速率方程和反應(yīng)級(jí)數(shù)如何表示？例如，對(duì)于反應(yīng)反應(yīng)機(jī)理：定速步驟所以：反應(yīng)級(jí)數(shù)是2+1=3（慢）（快）反應(yīng)速率方程式：又如，N2O5的分解反應(yīng)N2O5

2NO2+1/2O2

反應(yīng)機(jī)理：N2O5

N2O3+O2（慢）N2O3NO2+NO（快）2NO+O2

2NO2（快）∵第一步基元反應(yīng)是定速步驟，總反應(yīng)的速率方程式由該步?jīng)Q定?！嗥渌俾史匠淌綖椋?/p>

=k·cN2O5概念間的關(guān)系反應(yīng)機(jī)理反應(yīng)速率方程式反應(yīng)級(jí)數(shù)基元反應(yīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定得到，符合質(zhì)量作用定律等于分子反應(yīng)方程式中反應(yīng)物的計(jì)量系數(shù)之和復(fù)雜反應(yīng)（非基元反應(yīng)）實(shí)驗(yàn)測(cè)定得到，由定速步驟決定與反應(yīng)物的計(jì)量系數(shù)無(wú)關(guān)練習(xí)乙醛的分解反應(yīng)CH3CHO(g)→CH4(g)+CO(g)乙醛濃度(mol?dm-3)0.100.200.30反應(yīng)速率(mol?dm-3?s-1)0.0200.0810.182用上述數(shù)據(jù)判定：a)此反應(yīng)的反應(yīng)級(jí)數(shù)；b)速率常數(shù)k；c)當(dāng)CH3CHO的濃度為0.15mol?dm-3時(shí)，ν=?解：

a)根據(jù)反應(yīng)速率的定義：v=kcAn