第二章 化學(xué)反應(yīng)速率

第2章化學(xué)反應(yīng)速率Chapter2ChemicalReactionRate反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究反應(yīng)速率(宏觀現(xiàn)象)反應(yīng)機(jī)理(微觀認(rèn)識(shí))12.1化學(xué)反應(yīng)速率的表示方法1.若化學(xué)反應(yīng)計(jì)量式為：體積一定時(shí),有限量的變化:2：測(cè)定方法濃度的測(cè)定滴定物理方法：壓力、顏色、體積、折光率等物理量2例:

起始1.03.00mol.dm-32s后0.82.40.4結(jié)論:反應(yīng)速率v與物質(zhì)的選擇無(wú)關(guān)32.2反應(yīng)速率理論(碰撞理論)1.有效碰撞一定的方向足夠的能量(活化分子)2.活化能EaEa一般為60~250kJ.mol-142.3影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素

●內(nèi)因：反應(yīng)速率首先決定于反應(yīng)物本身的性質(zhì)●外因：濃度溫度催化劑接觸面積白磷在純氧氣中燃燒白磷在含20%的氧氣中燃燒52.3.1濃度的影響1.基元反應(yīng)和非基元反應(yīng)反應(yīng)物分子直接碰撞而發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)稱為基元反應(yīng)，它是一步完成的反應(yīng)，故又稱簡(jiǎn)單反應(yīng)。如O2+H(g)＝HO(g)+O(g)由兩個(gè)或兩個(gè)以上的基元反應(yīng)構(gòu)成的化學(xué)反應(yīng)，稱為非基元反應(yīng)，又稱復(fù)合反應(yīng)。如反應(yīng)2NO+O2＝2NO2有人認(rèn)為它是由下列兩個(gè)基元反應(yīng)構(gòu)成的，因此是復(fù)合反應(yīng)2NO+O2＝N2O2

（快）N2O2+O2＝2NO2

（慢）62.質(zhì)量作用定律當(dāng)溫度不變時(shí)，若反應(yīng)aA+bB=gG+dD基元反應(yīng)：則有v=kcAacBb此式稱為化學(xué)反應(yīng)速率方程式，又稱質(zhì)量作用定律表達(dá)式。

k叫做速率常數(shù)。取決于反應(yīng)物的本性，反應(yīng)溫度和催化劑等，但與濃度無(wú)關(guān)。非基元反應(yīng):

其反應(yīng)速率方程式可寫為下式

v=kcA

cB

若是基元反應(yīng)，則＝a=b若是非基元反應(yīng)，則不一定＝a=b7稱為A的分級(jí)數(shù)，稱為B的分級(jí)數(shù)，分別表示A、B的濃度對(duì)反應(yīng)速率影響的程度?？偡磻?yīng)級(jí)數(shù)：n

=++基元反應(yīng)：0，1，2，3，4非基元反應(yīng)：可以是分?jǐn)?shù)，正整數(shù)，0或負(fù)數(shù)(由實(shí)驗(yàn)確定)n例：

8初速率法求速率方程

（例如，P37.CO在V2O5表面的燃燒反應(yīng)）對(duì)反應(yīng)2CO

(g)+O2(g)=2CO2(g)，測(cè)得各初始濃度下對(duì)應(yīng)的反應(yīng)速率由v=kcAα

·cB

β可得:v1=k(0.1mol·dm-3

)α(0.1mol·dm-3

)βv2=k(0.2mol·dm-3

)α(0.1mol·dm-3

)βv3=k(0.1mol·dm-3

)α(0.2mol·dm-3

)β∵v2／v1=2=(0.2mol·dm-3

)α/(0.1mol·dm-3

)α=2α，得出α=1∵v3／v1=1=(0.2mol·dm-3

)β

/(0.1mol·dm-3

)β

=2β，得出β=0∴

該反應(yīng)的速率方程為：v=kc（CO）初濃度初濃度

反應(yīng)速率（mol·dm-3)（mol·dm-3)(mol·dm-3

·s-1)試驗(yàn)序號(hào)CO

O2測(cè)試數(shù)據(jù)10.10.1v120.20.1v2=2v130.1

0.2

v3=

v19速率常數(shù)k的單位對(duì)于n級(jí)反應(yīng)，Kn的單位是［濃度]1-n·［時(shí)間]-1n=0零級(jí)反應(yīng)v=k0

(mol·dm-3·s-1)

n=1一級(jí)反應(yīng)v=k1C

(s-1)n=2二級(jí)反應(yīng)v=k1C2(mol-1·

dm3·

s-1)

103.一級(jí)反應(yīng)lnc0t一級(jí)反應(yīng)的直線關(guān)系得：或：11故一級(jí)反應(yīng)的半衰期為:反應(yīng)進(jìn)行到一半時(shí)，P38例題２.1用途：14C考古122.3.2溫度的影響溫度升高，大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)的速度加快，因?yàn)榉肿舆\(yùn)動(dòng)速率加快,反應(yīng)物分子間碰撞頻率增大。圖１是最常見的反應(yīng)類型。（一）五種典型反應(yīng)類型13(二)Arrhenius

方程兩邊去自然對(duì)數(shù)得：1889年Arrhenius提出了k與T之間的定量關(guān)系指前因子活化能換成常用對(duì)數(shù)得：14(1)/(2)得:兩邊取自然對(duì)數(shù):此式可用于求活化能或求速率常數(shù)P３9例題２.２在不同溫度T1,T2，根據(jù)Arrhenius公式，有活化能的求取15存在少量就能加快反應(yīng)而本身最后并無(wú)損耗的物質(zhì).(1)催化劑2.3.3催化作用(２)催化作用產(chǎn)生原因改變反應(yīng)歷程，降低活化能16(3)催化作用的特點(diǎn)：●選擇性●高效性●容易中毒。例：合成NH3，T=298.15K，無(wú)催化劑Ea1=254kJ.mol-1，F(xiàn)e催化Ea2=146kJ.mol-1，問反應(yīng)速率增大了多少倍？解：(2)-(1)得：

172.4幾種反應(yīng)類型2.3.1多相反應(yīng)1.粉塵爆炸:人們很難看到煤塊或面粉爆炸的報(bào)導(dǎo),但煤礦和面粉廠的粉塵爆炸卻不乏其例.2.鐵與鹽酸的反應(yīng)相：體系中具有相同物理化學(xué)性質(zhì)的部分多相反應(yīng)事例：鐵粉鐵釘18●鏈引發(fā)：產(chǎn)生自由基●鏈傳遞：自由基的再生（鏈增長(zhǎng)）●鏈終止：自由基的銷毀三個(gè)階段2.3.2鏈反應(yīng)（自由基反應(yīng)）P44-45空氣中可燃?xì)怏w的爆炸極限P46表2-2多相反應(yīng)特點(diǎn)：(1)多相反應(yīng)速率不包括固體和液態(tài)純物質(zhì)的濃度；(2)固體和液態(tài)純物質(zhì)參加的反應(yīng)，其接觸面積不可忽視19光化反應(yīng)特性:

①反應(yīng)速率主要決定于照射光的強(qiáng)度；②反應(yīng)速率受溫度影響較??；③光化反應(yīng)比熱化學(xué)反應(yīng)更具有選擇性。例如光合作用P43.由于光、電都是有序能量，所以體系可以吸收光能或電能在ΔG>0條件下發(fā)生光（電）化學(xué)反應(yīng)。

2.3.3光化學(xué)反應(yīng)有些自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)可以發(fā)光,