五节化学反应速率.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第五节,化学反应速率,普通化学 第一章,第1页,第1页,一、化学反应速率表示办法,第2页,第2页,1、什么是“化学反应速率”？,单位时间内化学进度改变,或：化学反应进度随时间改变率,化学反应速率：,=d,/dt (瞬时速率）,=/t （平均速率）,第3页,第3页,举例阐明：,3H,2,(g)+N,2,(g)=2NH,3,(g),t=0 s (mol)3.0 1.0 0.0,t=0.1 s(mol)1.5 0.5 1.0,以H,2,计算反应进度,=,n,H2,/,H2,=(1.5-3.0)mol/-3=0.5 mol,计算其反应速率,：,=0.5 mol/0.1 s,=5.0 mol/s,第4页,第4页,注意关键点：,a.反应速率单位：mol s-1,b.反应速率与物质选择无关。,c.数学概念上分清平均速率与瞬时速率不同。,第5页,第5页,2、基于浓度化学反应速率：,a.,什么是？，它与化学反应速率之间关系？,定义式：,v=,单位体积内化学反应进度随时间改变率。,b.单位：mol.dm,-3,.s,-1,c.与老式用反应物浓度随时间改变来表示反应速率有区别，这种基于浓度化学反应速率，是由化学反应进度衍生出来，其数值与物质选择无关，,1 dc,B,B,dt,1 dn,B,B,Vdt,-,-,1 d,V dt,-,-,V,第6页,第6页,二、影响化学反应速率原因,浓度 温度 催化剂,第7页,第7页,1、浓度对化学反应速率影响质量作用定律,大量试验结果总结，科学家发觉：对于一些简朴化学反应，反应速度与反应物浓度有下列关系：,a A+b B=d D+e E,v=k c,A,a,c,B,b,此式称作为：反应速率方程式，或质量作用定律。,k反应速率常数，反应了化学反应在速率方面特性，与浓度无关，而与温度、催化剂等相关。,(a+b)称作为反应级数。,第8页,第8页,举例阐明：,SO,2,Cl,2,(g)=SO,2,(g)+Cl,2,(g),v=k c,SO2 Cl2,(a+b)=1,一级反应,NO,2,+CO=NO+CO,2,v=k c,NO2,c,CO,(a+b)=2 二级反应,2NO+Cl,2,=2NOCl (亚硝酰氯),v=k c,NO,2,c,Cl2,(a+b)=3 三级反应,第9页,第9页,简朴 反应，指是那些一步完毕化学反应，我们把这些特殊反应称为,基元反应,。,但是，并非所有反应都和前述简朴反应同样，依据方程式就能写出其速率表示式。大多数化学反应都是,复杂反应,，也就是分几步完毕反应。复杂反应速率方程式，,只可由试验拟定,。,aA+bB=dD+eE,v=k c,A,x,c,B,y,其中：(x+y)值称作为反应级数，并不一定等于其计量,系数(a,b)，且能够是小数。,第10页,第10页,举例阐明：,2 NO+2 H,2,=N,2,+2 H,2,O,试验显示，该反应为一三级反应：,v=k c,NO,2,c,H2,复杂反应不象简朴反应那样一步完毕，而是多步完毕。其中最慢一步决定了整个反应速率。,2 NO+H,2,=N,2,+H,2,O,2,（慢）v=k c,NO,2,c,H2,H,2,O,2,+H,2,=2H,2,O （快）,第11页,第11页,又比如：,CHCl,3,(g)+Cl,2,(g)=CCl,4,(g)+HCl(g),v=k c,CHCl3,c,Cl2,1/2,该反应是一个复杂反应，其中反应级数 (x+y)=1.5，为小数。,第12页,第12页,2、温度对化学反应速率影响,温度对化学反应速率影响非常明显，经常温度增长若干度，化学反应速率就能提升一个数量级，也就是化学反应速率随温度呈指数形式增大。1887年瑞典化学家Arrhenius总结了大量试验数据，发觉化学反应速率常数与温度有下列关系：,上式称为“阿伦尼乌斯公式”。,式中：R=8.315 J Mol,-1,K,-1,摩尔气体常数。,Ea,活化能，将在下一节详细简介。,第13页,第13页,“阿伦尼乌斯公式”用途：,1、对某一个实际反应，可用“阿伦尼乌斯公式”，求取其活化能。,方法：,在不同温度下测量其反应速率常数，然后以lgk对1/T作图，可得一条直线。此直线斜率为-Ea/2.303,截距为A。,2、假如我们已知反应活化能和某一温度下反应速率，利用此公式，也可求得另一温度下反应速率。,第14页,第14页,比如：试验测得化学反应在600800K之间反应速率常数：,CO+NO,2,=CO,2,+NO,温度(T)600 650 700 750 800,速率常数(k)0.028 0.22 1.30 6.0 23,1/T(10,-3,)1.667 1.538 1.429 1.333 1.250,lg k -1.553 -0.658 0.114 0.778 1.362,第15页,第15页,Ea/2.303R=6995.8,Ea=133.910,3,(J/mol),第16页,第16页,3、化学反应活化能 E,a,(Energy of Activation),(1)气体分子运动论,分子热运动：方向、速,率、能量各不相同。,分子之间，分子与器壁之间,不断发生弹性碰撞，产生压力。,化学反应，依赖于这,种分子碰撞而得以发生。,第17页,第17页,A+BC =A-B-C =AB+C,反应物 活化络合物 产物,（中间过度态）,B,C,A,第18页,第18页,活化分子,第19页,第19页,活化能：反应物分子所含有平均能量与发生有效碰撞所需最低分子能量之间差。,活化络合物,反应物,生成物,Ea,反应中释放能量,反应历程,能量,第20页,第20页,用活化能概念，解释浓度、温度对化学反应速率影响：,当反应物浓度增长时，活化分子数量增长，反应速率自然随之增大。,当反应温度升高时，分子碰撞次数增长，同时反应物分子中。活化分子所占百分比升高，因而反应速率增大。,第21页,第21页,4、催化剂,什么是催化剂（正催化剂、负催化剂），什么是催化作用？,参与化学反应，改改变学反应速率，但在化学反应前后，本身性质、数量、构成保持不变，这样一些物质称作为催化剂。,使化学反应速率增大正催化剂，普通说催化剂均指正催化剂。与此相反，使化学反应速率减小催化剂负催化剂。如塑料防老化剂、阻燃剂等。,第22页,第22页,在合成氨反应中催化剂减少活化能示意图,第23页,第23页,催化剂作用原理,提供活化中心,是活化络合物一部分,改变了化学反应详细历程,减少了活化能,催化剂主要应用,化工生产,生物催化剂酶、维生素,第24页,第24页,