五節(jié)化學(xué)反應(yīng)速率

1、五節(jié)化學(xué)反應(yīng)速率第五節(jié)化學(xué)反應(yīng)速率化學(xué)反應(yīng)速率普通化學(xué) 第一章一、化學(xué)反應(yīng)速率的表示方法1、什么是“化學(xué)反應(yīng)速率”？ 單位時(shí)間內(nèi)化學(xué)進(jìn)度的變化 或：化學(xué)反應(yīng)進(jìn)度隨時(shí)間的變化率化學(xué)反應(yīng)速率： = d / dt (瞬時(shí)速率）瞬時(shí)速率） = / t （平均速率）（平均速率）舉例說(shuō)明：3H2 (g) + N2 (g) = 2NH3 (g)t = 0 s (mol) 3.0 1.0 0.0 t = 0.1 s (mol) 1.5 0.5 1.0以H2計(jì)算反應(yīng)進(jìn)度 = nH2 / H2 = (1.5- 3.0) mol / -3 = 0.5 mol計(jì)算其反應(yīng)速率： = 0.5 mol / 0.1 s =

2、5.0 mol / s注意要點(diǎn)：a.反應(yīng)速率的單位：mol s-1b.反應(yīng)速率與物質(zhì)的選擇無(wú)關(guān)。c.數(shù)學(xué)概念上分清平均速率與瞬時(shí)速率的不同。2、基于濃度的化學(xué)反應(yīng)速率： a. 什么是？，它與化學(xué)反應(yīng)速率之間的關(guān)系？ 定義式： v = = = =單位體積內(nèi)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)度隨時(shí)間的變化率。 b. 單位：mol.dm-3.s-1 c. 與傳統(tǒng)的用反應(yīng)物濃度隨時(shí)間變化來(lái)表示反應(yīng)速率有區(qū)別，這種基于濃度的化學(xué)反應(yīng)速率，是由化學(xué)反應(yīng)進(jìn)度衍生出來(lái)的，其數(shù)值與物質(zhì)的選擇無(wú)關(guān)， 1 dcB B dt 1 dnB B Vdt - 1 d V dt - V二、影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素 1、濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響質(zhì)量作用

3、定律大量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)：對(duì)于一些簡(jiǎn)單的化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)速度與反應(yīng)物的濃度有如下的關(guān)系： a A + b B = d D + e E v = k cAa cBb 此式稱作為：反應(yīng)速率方程式，或質(zhì)量作用定律。 k反應(yīng)速率常數(shù)，反映了化學(xué)反應(yīng)在速率方面的特征，與濃度無(wú)關(guān)，而與溫度、催化劑等有關(guān)。 (a+b)稱作為反應(yīng)級(jí)數(shù)。舉例說(shuō)明： SO2Cl2 (g) = SO2 (g) + Cl2 (g) v = k c SO2 Cl2 , (a+b)=1, 一級(jí)反應(yīng) NO2 + CO = NO + CO2 v = k c NO2 cCO, (a+b)=2 二級(jí)反應(yīng) 2NO + Cl2 = 2NOCl

4、 (亞硝酰氯) v = k c NO2 c Cl2, (a+b)=3 三級(jí)反應(yīng) 簡(jiǎn)單 反應(yīng)，指的是那些一步完成的化學(xué)反應(yīng)，我們把這些特殊的反應(yīng)稱為基元反應(yīng)基元反應(yīng)。 但是，并非所有的反應(yīng)都和前述簡(jiǎn)單反應(yīng)一樣，根據(jù)方程式就能寫(xiě)出其速率表達(dá)式。大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)都是復(fù)雜復(fù)雜反應(yīng)反應(yīng)，也就是分幾步完成的反應(yīng)。復(fù)雜反應(yīng)速率方程式，只可由實(shí)驗(yàn)確定只可由實(shí)驗(yàn)確定。 aA + bB = dD + eE v = k cAxcBy 其中：(x+y)值稱作為反應(yīng)級(jí)數(shù)，并不一定等于其計(jì)量 系數(shù)(a,b)，且可以是小數(shù)。舉例說(shuō)明： 2 NO + 2 H2 = N2 + 2 H2O 實(shí)驗(yàn)顯示，該反應(yīng)為一三級(jí)反應(yīng)： v =

5、k cNO2 c H2, 復(fù)雜反應(yīng)不象簡(jiǎn)單反應(yīng)那樣一步完成，而是多步完成的。其中最慢的一步?jīng)Q定了整個(gè)反應(yīng)的速率。 2 NO + H2 = N2 + H2O2 （慢） v = k cNO2 cH2 H2O2 + H2 = 2H2O （快）又例如：CHCl3 (g) + Cl2 (g) = CCl4 (g) + HCl (g) v = k cCHCl3 cCl21/2 該反應(yīng)是一個(gè)復(fù)雜反應(yīng)，其中反應(yīng)級(jí)數(shù) (x+y)=1.5，為小數(shù)。2、溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響 溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響非常明顯，常常溫度增加若干度，化學(xué)反應(yīng)速率就能提高一個(gè)數(shù)量級(jí)，也就是化學(xué)反應(yīng)速率隨溫度呈指數(shù)形式增大。1887年瑞

6、典化學(xué)家Arrhenius總結(jié)了大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)與溫度有如下的關(guān)系： 上式稱為“阿倫尼烏斯公式”。式中： R=8.315 J Mol-1 K-1, 摩爾氣體常數(shù)。 Ea, 活化能，將在下一節(jié)詳細(xì)介紹。 “阿倫尼烏斯公式”的用途：1、對(duì)某一個(gè)實(shí)際反應(yīng)，可用“阿倫尼烏斯公式”，求取其活化能。 方法： 在不同的溫度下測(cè)量其反應(yīng)速率常數(shù)，然后以lgk對(duì)1/T作圖，可得一條直線。此直線的斜率為-Ea/2.303, 截距為A。2、 如果我們已知反應(yīng)的活化能和某一溫度下的反應(yīng)速率，利用此公式，也可求得另一溫度下的反應(yīng)速率。例如：實(shí)驗(yàn)測(cè)得化學(xué)反應(yīng)在600800K之間的反應(yīng)速率常數(shù)： CO

7、+ NO2 = CO2 + NO溫度 (T) 600 650 700 750 800速率常數(shù) (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 1.362lgk = 10.106 - 6995.8(1/T)-2-10120.00120.00140.00160.00181/Tlg kEa/2.303R =6995.8Ea = 133.9103 (J / mol)3、化學(xué)反應(yīng)的活化能 Ea (Energy of Activation) (1)氣體分子

8、運(yùn)動(dòng)論 分子的熱運(yùn)動(dòng)：方向、速 率、 能量各不相同。 分子之間，分子與器壁之間 不斷發(fā)生彈性碰撞，產(chǎn)生壓力。 化學(xué)反應(yīng)，依賴于這 種分子碰撞而得以發(fā)生。A+BC = A-B-C = AB+C反應(yīng)物 活化絡(luò)合物 產(chǎn)物 （中間過(guò)度態(tài)）BCA活化分子活化能：反應(yīng)物分子所具有的平均能量與發(fā)生有效碰撞所需的最低分子能量之間的差?；罨j(luò)合物反應(yīng)物生成物Ea反應(yīng)中釋放能量反應(yīng)歷程能量 用活化能的概念，解釋濃度、溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響： 當(dāng)反應(yīng)物的濃度增加時(shí)，活化分子的數(shù)量增加，反應(yīng)速率自然隨之增大。 當(dāng)反應(yīng)溫度升高時(shí)，分子碰撞的次數(shù)增加，同時(shí)反應(yīng)物分子中?；罨肿铀嫉谋壤?，因而反應(yīng)速率增大。4、催化劑什么是催化劑（正催化劑、負(fù)催化劑），什么是催化作用？參加化學(xué)反應(yīng)，改變化學(xué)反應(yīng)的速率，但在化學(xué)反應(yīng)的前后，本身的性質(zhì)、數(shù)量、組成保持不變，這樣一些物質(zhì)稱作為催化劑。使化學(xué)反應(yīng)速率增大正催化劑，一般說(shuō)催化劑均指正催化劑。與此相反，使化學(xué)反應(yīng)