化學反應速率03

1、第第2章章 化學反應的速率化學反應的速率Chapter 2 Chemical Reaction Rate 基本內(nèi)容2.1 化學反應速率的定義及其表示方法2.2 反應速率理論簡介2.3 影響反應速率的因素學習目標：學習目標：1. 掌握化學反應速率掌握化學反應速率 的概念、及化學反的概念、及化學反 應速率應速率 的表示方法的表示方法 2. 掌握有效碰撞理論，了解過渡狀態(tài)理論，理解活化能、活化分子的概掌握有效碰撞理論，了解過渡狀態(tài)理論，理解活化能、活化分子的概念及其意義念及其意義重點、難點：重點、難點：1. 化學反應速率化學反應速率 的表示方法的表示方法 2. 有效碰撞理論的理解有效碰撞理論的理解爆

2、炸反應爆炸反應酸堿反應酸堿反應燃燒反應燃燒反應反應速度較快反應速度較快煤的形成煤的形成 石石油油 天然天然氣氣需要千萬年的轉(zhuǎn)化需要千萬年的轉(zhuǎn)化 不同的化學反應快慢是不一樣的。怎么樣來比較和描述不同反應的快慢呢？ 化學反應速率是用來衡量化學反應進行快慢程度的一個物理量。 我們研究化學反應速率的目的和意義是什么？ 控制反應速率，使反應按我們希望的速度進行。2.1 化學反應速率的定義及其表示方法化學反應速率可選用反應系統(tǒng)中任一物質(zhì)濃度的變化來表示，因為反應過程中各物質(zhì)變化量之間的關(guān)系與化學反應式中的計量系數(shù)間的關(guān)系是一定的。以合成氨反應為例：其反應速率可分別表示為：起始濃度起始濃度(mol/L)(m

3、ol/L)2s2s末濃度末濃度(mol/L)(mol/L) 22332NHN H變化濃度變化濃度(mol/L)(mol/L) 三步法三步法0.50.51.51.50 00.20.20.20.20.30.30.10.10.40.41.21.21 -1 -3Lmol1 . 0s2/mol0-2 . 0tc)(sLNHv）（1 -1 -2Lmol15. 0s2/mol5 . 1-2 . 1-tc-)(sLHv）（1 -1 -2Lmol05. 0s2/mol5 . 0-4 . 0-tc-)(sLNv）（問題 結(jié)論結(jié)論v1 1、用不同的物質(zhì)來表示反應速率。、用不同的物質(zhì)來表示反應速率。例1、反應4NH3

4、 + 5O2 = 4NO + 6H2O 在5L的密閉容器中進行，30s后，NO的物質(zhì)的量增加了0.3mol，則此反應的平均速率可表示為：A、v (O2)=0.01 mol/Ls B、 v (NO)=0.008 mol/LsC、 v (H2O)=0.003 mol/Ls D、 v (NH3)=0.002 mol/Ls v (NO)=0.3/（530） =0.002 mol/Ls答案：CD2 2、比較反應速率的大小、比較反應速率的大小例2、反應A + 3B = 2C + 2D在四種不同情況下的反應速率分別為VA = 0.15molL-1s-1 VB = 0.6molL-1s-1 Vc = 0.4m

5、olL-1s-1 VD = 0.45molL-1s-1 則該反應在不同條件下速率快慢順序是 03 3、根據(jù)各物質(zhì)的反應速率之比寫出化學方程式。、根據(jù)各物質(zhì)的反應速率之比寫出化學方程式。例3、某溫度下，濃度都是1mol/L的兩種氣體X2和Y2，在密閉容器中反應生成氣體Z，經(jīng)過t min后，測得物質(zhì)的量濃度分別為：c(X2)=0.4mol/L，c(Y2)=0.8mol/L ，c(Z)=0.4mol/L，則該反應的反應方程式可表示為：14瞬瞬 時時 速速 率率 反應速率為一變量，需以微分形式表達。 將時間間隔無限縮小(t 0) ，平均速率的極限值即反應在時刻t的瞬時速率。（A為反應物）為反應物）反應

6、物反應物A 產(chǎn)物產(chǎn)物BdtdctcAAt 0lim 15整個反應的瞬時速率整個反應的瞬時速率 對一般的化學反應：對一般的化學反應： a A + bB = cC + dDdtdcddtdccdtdcbdtdcaDCBA1111 2.2 反應速率理論簡介一、一、 分子碰撞理論分子碰撞理論二、二、 過渡狀態(tài)理論（活化配合過渡狀態(tài)理論（活化配合物理論）物理論）17反應是通過反應物分子彼此反應是通過反應物分子彼此碰撞碰撞而發(fā)生的，其中而發(fā)生的，其中能發(fā)生反應的碰撞稱為能發(fā)生反應的碰撞稱為有效碰撞有效碰撞。發(fā)生有效碰撞的分子稱為發(fā)生有效碰撞的分子稱為活化分子活化分子?；罨肿拥?。活化分子的百分數(shù)越大，有效

7、碰撞數(shù)越多，反應速率也越大。百分數(shù)越大，有效碰撞數(shù)越多，反應速率也越大。一、一、 有效碰撞理論有效碰撞理論活化分子必須具有的最低能量(E0)與整個反應物分子的平均能量()之差，稱為實驗活化能或Arrhenius活化能，簡稱活化能(Ea)。18有效碰撞理論中的活化能有效碰撞理論中的活化能19發(fā)生有效碰撞的條件發(fā)生有效碰撞的條件反應物分子必須具有反應物分子必須具有足夠大的能量足夠大的能量。 只有能量足夠大的分子在碰撞時，才能以足夠大只有能量足夠大的分子在碰撞時，才能以足夠大的動能去克服上述的電性排斥力，而導致原有化學的動能去克服上述的電性排斥力，而導致原有化學鍵的斷裂和新化學鍵的形成。鍵的斷裂和新

8、化學鍵的形成。反應物分子要以適當?shù)姆磻锓肿右赃m當?shù)目臻g取向空間取向而發(fā)生碰撞。而發(fā)生碰撞。如：如： NO+O3= NO2+O2 NO和和O3分子要發(fā)生定向碰撞，即分子要發(fā)生定向碰撞，即O3中的中的O原子與原子與NO中的中的N原子相碰才能發(fā)生反應。原子相碰才能發(fā)生反應。20NO(g) + O3 = NO2(g) +O2(g)與間的碰撞21有效碰撞理論總結(jié)有效碰撞理論總結(jié)只有能量足夠，方位合適的分子的碰撞才是有效碰撞。22分子能量分布曲線分子能量分布曲線23碰撞理論的優(yōu)、缺點碰撞理論的優(yōu)、缺點優(yōu)點：直觀、明了，易于接受;缺點：模型過于簡單。把分子簡單地看成沒缺點：模型過于簡單。把分子簡單地看成

9、沒有內(nèi)部結(jié)構(gòu)的剛性球體，要么碰撞發(fā)生反應，有內(nèi)部結(jié)構(gòu)的剛性球體，要么碰撞發(fā)生反應，要么發(fā)生彈性碰撞。要么發(fā)生彈性碰撞。“活化分子活化分子”本身的物本身的物理圖像模糊。理圖像模糊。241. 由反應物分子變?yōu)楫a(chǎn)物分子的化學反應并不完由反應物分子變?yōu)楫a(chǎn)物分子的化學反應并不完全是簡單的幾何碰撞，而是舊鍵的破壞與新鍵全是簡單的幾何碰撞，而是舊鍵的破壞與新鍵的生成的的生成的連續(xù)過程連續(xù)過程。2. 當具有足夠能量的分子以適當?shù)目臻g取向靠近當具有足夠能量的分子以適當?shù)目臻g取向靠近時，要進行化學鍵重排，能量重新分配，形成時，要進行化學鍵重排，能量重新分配，形成一個過渡狀態(tài)的一個過渡狀態(tài)的活化配合物活化配合物。二

10、、過渡態(tài)理論二、過渡態(tài)理論25如如: A+ B-C ABC = A-B +C 反應物反應物 活化配合物活化配合物 產(chǎn)物產(chǎn)物 在活化配合物中，原有化學鍵被削弱但未完在活化配合物中，原有化學鍵被削弱但未完全斷裂，新的化學鍵開始形成但尚未完全形成全斷裂，新的化學鍵開始形成但尚未完全形成（用虛線表示）。（用虛線表示）。3. 過渡狀態(tài)的活化配合物是一種過渡狀態(tài)的活化配合物是一種不穩(wěn)定狀態(tài)不穩(wěn)定狀態(tài)?？尚??？尚纬缮晌铮部苫氐椒磻?。成生成物，也可回到反應物。26EnergyReaction coordinateReactantsProducts27活化配合物的濃度：濃度越大，反應速率越大?；罨浜衔锓?/p>

11、解成產(chǎn)物的幾率：幾率越大，反應速率越大。活化配合物分解成反應物的速率：速率越小，反應速率越大。4.4.反應速率與下列三個因素有關(guān)反應速率與下列三個因素有關(guān): :28反應進程勢能圖反應進程勢能圖 1.H = E正正 E逆逆 2. 微觀可逆性原理微觀可逆性原理29 反應物分子須經(jīng)過一個活化中間狀態(tài)才能轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物，該中間狀態(tài)即活化分子。 由普通反應物分子轉(zhuǎn)變?yōu)榛罨肿有栉盏哪芰考椿罨蹺a。 根據(jù)活化能的大小，和反應能量變化曲線，可以知道反應是吸熱的還是放熱的，以及反應速率的相對快慢。30缺點：活化配合物的結(jié)構(gòu)無法確定，方法過于復雜，應用受到限制。過渡態(tài)理論的優(yōu)、缺點過渡態(tài)理論的優(yōu)、缺點優(yōu)點：吸收

12、了碰撞理論中合理的部分，給活化能一個明確的模型；將微觀結(jié)構(gòu)與反應速率理論結(jié)合起來，這是比碰撞理論先進的一面。32瞬瞬 時時 速速 率率 反應速率為一變量，需以微分形式表達。 將時間間隔無限縮小(t 0) ，平均速率的極限值即反應在時刻t的瞬時速率。（A為反應物）為反應物）反應物反應物A 產(chǎn)物產(chǎn)物BdtdctcAAt 0lim 2.2 反應速率理論簡介一、一、 分子碰撞理論分子碰撞理論二、二、 過渡狀態(tài)理論（活化配合過渡狀態(tài)理論（活化配合物理論）物理論）34反應是通過反應物分子彼此反應是通過反應物分子彼此碰撞碰撞而發(fā)生的，其中而發(fā)生的，其中能發(fā)生反應的碰撞稱為能發(fā)生反應的碰撞稱為有效碰撞有效碰撞。發(fā)生有效碰撞的分子稱為發(fā)生有效碰撞的分子稱為活化分子活化分子?；罨肿拥??；罨肿拥陌俜謹?shù)越大，有效碰撞數(shù)越多，反應速率也越大。百分數(shù)越大，有效碰撞數(shù)越多，反應速率也越大。一、一、 有效碰撞理論有效碰撞理論活化分子必須具有的最低能量(E0)與整個反應物分子的平均能量()之差，稱為實驗活化能或Arrhenius活化能，簡稱活化能(Ea)。35有效碰撞理論中的活化能有效碰撞理論中的活化能36NO(g) + O3 = NO2(g) +O2(g)與間的碰撞371. 由反應物分子變?yōu)楫a(chǎn)物分子的化學反應