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2速率第二章化学反应速率与反应动力学的初步概念随着空气中二氧化硫浓度的增加使得酸雨的浓度也在增加。结果,文物被腐蚀的速度也在加快.汽车尾气中含有两种有毒气体CO与NO:CO(g)+NO(g)=CO2(g)+1/2N2(g)第一节化学反应速率的定义及表示方法expressionmethodofchemicalreactionrate一、定义二、表示方法在某条件下,合成氨反应过程中,各物质浓度变化情况如下:N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)初始浓度(mol.L-1)1.03.002s后浓度(mol.L-1)0.82.4...

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第二章化学反应速率与反应动力学的初步概念随着空气中二氧化硫浓度的增加使得酸雨的浓度也在增加。结果,文物被腐蚀的速度也在加快.汽车尾气中含有两种有毒气体CO与NO:CO(g)+NO(g)=CO2(g)+1/2N2(g)第一节化学反应速率的定义及 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示方法expressionmethodofchemicalreactionrate一、定义二、表示方法在某条件下,合成氨反应过程中,各物质浓度变化情况如下:N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)初始浓度(mol.L-1)1.03.002s后浓度(mol.L-1)0.82.40.4若用生成物浓度的变化来表示反应速率:v(NH3)=△c(NH3)/△t=(0.4-0)mol·L-1·s-1/2s=0.2mol·L-1·s-1若用反应物浓度的变化来表示反应速率:v(N2)=-△c(N2)/△t=0.1mol·L-1·s-1v(H2)=-△c(H2)/△t=0.3mol·L-1·s-1对于一般的化学反应:aA+bB=cC+dD反应的平均速率(averagerate):v=-1/a·△c(A)/△t=-1/b·△c(B)/△t=1/c·△c(C)/△t=1/d·△c(D)/△t反应的瞬时速率(instaneousrate):v=-1/a·dc(A)/dt=-1/b·dc(B)/dt=1/c·dc(C)/dt=1/d·dc(D)/dt实际工作中如何选择,往往取决于哪一种物质更易通过试验监测其浓度变化瞬时速率只能用作图的方法得到,例如对于反应(45℃)2N2O5→4NO2+O2N2+3H2=2NH3(如是瞬时速率改号成微分形式)对于反应:2x+3y=4z,下列关系正确的是:反应物质本身的结构性质浓度温度催化剂第二节影响反应速率的因素①增加反应物浓度,反应速率加快。(加快多少?是都加快吗?)②提高温度反应速率的增大,加快多少?(定量计算)③催化剂能够改变,是怎样改变的?(催化原理是什么?)1、化学反应的机理反应机理:化学反应从始态到终态所经历的途径。H2(g)+I2(g)=2HI(g)第一步I2=2I(快速平衡)基元反应第二步2I+H2=2HI(慢)基元反应基元反应是由反应物分子间直接作用,一步转化为产物的反应非基元反应由二个或二个以上基元反应构成的反应。一、浓度对反应速率的影响(1)、基元反应的速率方程对基元反应:在恒温下,基元反应的速率与各反应物浓度方次成正比,其中方次的次数为反应物在反应式中的计量系数。如基元反应:NO2+CO=NO+CO2v=kc(NO2)·c(CO)(质量作用定律)aA+bB=dD+eEv=kca(A)cb(B)在一定温度下,表明反应物浓度与反应速率之间定量关系的方程。2)k:反应速率常数。k是某一化学反应在一定温度的特征常数,与浓度无关。所以k对浓度来说是常数.3)a:A的反应级数b:B的反应级数总反应级数:a+b1)v:某一时刻反应的瞬时速率c(A),c(B)是某一时刻A、B的浓度。m+n0零级反应1一级反应2二级反应3三级反应k的单位:mol·l-1·s-1s-1mol-1·l·s-1mol-2·l2·s-1对于非基元反应:aA+bB=dD其速率方程可表示为一般形式:v=κcm(A)cn(B)(反应级数与计量系数可能相等,也可能不相等)质量作用定律只适应于基元反应。已知基元反应式就能写出其速率方程。非基元反应则不能。非基元反应的反应级数必需由实验测定。一个反应是否基元反应必需由实验测定。例反应:2A+B=AB的速率方程式为:v=kc(A)2c(B)此反应一定为基元反应。()在非基元反应中,最慢的一步基元反应决定总反应的反应速率,故称最慢的一步基元反应为决速步骤I2=2I(快)2I+H2=2HI(慢)v=kc2(I)c(H2)某些化学反应的速率方程反应级数可以是整数、分数、零化学反应速率方程反应级数2NO+2H2=N2+2H2Ov=kc2(NO)c(H2)3NO2+CO=NO+CO2v=kc(NO2)c(CO)22H2O2=2H2O+O2v=kc(H2O2)1CH3CHO=CH4+COv=kc3/2(CH3CHO)3/22N2O=2N2+O2v=k0反应级数大小说明什么?反应级数越大,浓度对反应速率的影响越大,对于m=0,n=0反应:例:反应A+B=Cc(A)初/mol·L-1c(B)初/mol·L-1v初/mol·L-1·s-11.01.01.2×10-22.01.02.3×10-21.02.04.8×10-22、非基元反应速率方程的求解:解:写出一般的速率方程v=kcm(A).cn(B)v1=k(1.0)m(1.0)n=1.2×10-2①v2=k(2.0)m(1.0)n=2.3×10-2②恒温k值相同v3=k(1.0)m(2.0)n=4.8×10-2③①式/②式①式/③式将m、n代入方程(任何一个都行)求出k值,代入①式1.2×10-2=k(1.0)(1.0)2k=1.2×10-2(mol-2·L2·s-1)m=0.94≈1n=2m+n=1+2=3总反应三级反应R:摩尔气体常数T:热力学温度Ea:活化能只与反应的本质有关,与浓度、温度无关。k:速率常数著名的阿仑尼斯经验公式:A:与温度浓度无关的前因子二、温度对反应速率的影响lnk1=–EaRT1+lnA2.303R•=Ea(T2—T1)T1T2k2k1lglnk2=–EaRT2+lnA此式可用于计算Ea、k1或k2。例实验测定了不同温度下反应S2O82-+3I–=2SO42–+I3–的反应速率常数如下表:T/K273283293303k/mol-1•l•s-18.210-42.010-34.110-38.310-3试求:(1)反应的活化能(2)298k的速率常数k三、催化剂对反应速率的影响催化剂:能显著改变化学反应速率,而本身的质量、组成和化学性质在反应前后保持不变的物质。催化作用的特点:●只能对热力学上可能发生的反应起作用●通过改变反应途径以缩短达到平衡的时间●只有在特定的条件下催化剂才能表现活性●通过改变催化剂可以改变反应方向在影响反应速率的三个主要因素中,催化剂的作用要比浓度、温度显著得多。根本原因:催化剂改变了反应途径,降低了反应的活化能。催化剂等同地降低了正、逆反应的活化能。即:一种催化剂对正逆反应速率的影响是一样的!催化剂的特点1.催化剂具有特殊的选择性;2.催化剂具有程度不同的活性;3.少量的杂质可强烈影响催化剂的活性。这些杂质可起助催化剂或毒物两方面的作用。4.催化剂不影响化学平衡。催化反应的分类:◆均相催化:催化剂与反应物种在同一相中的催化反应◆多相催化:催化剂与反应物种不属于同一物相的催化反应◆酶催化:以酶为催化剂的反应,其特点是①高效②高选择性③条件温和第三节反应速率理论简介一、碰撞理论1、反应物分子要发生反应的首要条件是反应物分子间要发生碰撞。根据气体分子运动论计算:c=1mol/L的HI在700K时进行热分解反应。1L的容积内每秒碰撞次数为3.4×1034次因此,理论反应速率=5.6×1010mol/L.s实际反应速率=1.6×10-3mol/L.sf又称能量因子(活化分子百分数)2.只有那些具有足够能量的反应物分子(活化分子)的碰撞,才能发生反应。根据麦克斯韦—波尔兹曼分子能量分布,在一定温度下1.活化分子的平均能量与反应物分子平均能量之差。2.活化分子最低能量与反应物分子平均能量之差。3.碰撞分子间导致发生化学反应所需的最低能量。活化能:(定义目前尚无统一看法)3、碰撞必须沿一定方向进行。P:方位因子.P越大,碰撞的方位越有利。有效碰撞:具有足够能量,且具有正确方向的碰撞。A=PZo浓度的影响k不变,反应物分子数增大。温度的影响Tfk,反应分子数不变。催化剂的影响Ea改变,f变,k变,反应分子数不变。碰撞理论:★比较直观地解释了一些简单的气体双原子反应的反应速率与活化能的关系。★但没有从分子内部的结构及运动揭示活化能的意义。●定义:以量子化学对反应过程中的能量变化研究为依据,认为运动着的两种(或多种)反应物分子逐渐接近并落入对方的影响范围之内而形成的处于反应物与产物之间的一种结合状态.过渡态理论过渡态理论碰撞理论与过渡态理论是相互补充的两种理论。虽然后者远不如前者那么直观,但对处理复杂分子间的反应却更有前途Ea和△rH的关系化学反应过程中能量的变化不同的化学反应有不同大小的活化能,活化能可通过实验测定,也可通过计算得到▲离子反应和沉淀反应的Ea都很小▲一般认为Ea小于63kJ·mol-1的为快速反应▲小于40kJ·mol-1和大于400kJ·mol-1的都很难测定出本章要点了解化学反应速率的表示方法及基元反应、非基元反应等基本概念了解浓度对反应速率的影响,理解质量作用定律、速率方程及速率常数、反应级数等了解温度对反应速率的影响,掌握阿仑尼乌斯方程的应用了解催化作用原理了解反应速率的碰撞理论要点:活化能、能量因子、方位因子等概念.练习1、对于一个给定条件下的反应,随着反应的进行A.k变小B.变小C.逆反应速率变小D.反应物浓度变小2、零级反应的速率A.为0B.与反应物浓度成正比C.与反应物浓度无关D.与产物浓度成正比3、当反应A2+B2→2AB的速率方程为v=kc(A)c(B)时,得出结论得知:A.一定是基元反应B.一定不是基元反应C.不能肯定是否基元反应D.对A来说是零级反应4.反应物起始浓度和压力不变时,若升高反应温度,反应的活化能,速度常数k。若加入正催化剂,则Ea,k。作业:4,8
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