基礎(chǔ)化學(xué)第六章化學(xué)反應(yīng)速率

第六章化學(xué)反應(yīng)速率

熱力學(xué)研究的重點(diǎn)：①反應(yīng)的方向性；②反應(yīng)進(jìn)行的程度

動(dòng)力學(xué)研究的重點(diǎn)：①化學(xué)反應(yīng)速率；②反應(yīng)歷程（反應(yīng)機(jī)理）研究化學(xué)反應(yīng)速率的目的：為日常生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)如：Fe與O2

Fe2O3

尋求減慢反應(yīng)的方法藥品的變質(zhì)尋求減慢反應(yīng)的方法照片感光尋求加快反應(yīng)的方法合成NH3尋求加快反應(yīng)的方法1§6.1化學(xué)反應(yīng)速率的表示方法一、化學(xué)反應(yīng)速率的表示法：

用單位時(shí)間內(nèi)，反應(yīng)物濃度的減少或生成物濃度的增加來(lái)表示。a.單位：濃度時(shí)間-1如：mol

L-1

s-1(mol

L-1

min-1或mol

L-1

h-1)b.是正值c.可用任一物質(zhì)濃度的變化來(lái)表示2例：2N2O5=4NO2+O2

t1c1c1’c1’’

t2c2c2’c2’’二、平均速率3例：將0.160molN2O5放在1L容器中，340K時(shí)，每隔1min測(cè)得反應(yīng)物濃度如下：在t=0和2min內(nèi)：在t=1和3min內(nèi)：4三、瞬時(shí)速率：化學(xué)反應(yīng)在某一瞬間的真實(shí)速率上例中，在t=2min時(shí)測(cè)得速率為

=0.028mol

L-1

min-12N2O5=4NO2+O251、通式：對(duì)任一反應(yīng)：aA+bB=dD+eE，或62、計(jì)算：根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)畫(huà)出反應(yīng)物或產(chǎn)物的濃度隨時(shí)間變化的曲線，就可計(jì)算出任意時(shí)間t的瞬時(shí)速率。A

7§6.2反應(yīng)速率理論簡(jiǎn)介一、碰撞理論（Lewis）化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生是反應(yīng)物分子之間發(fā)生有效碰撞的結(jié)果。1、有效碰撞的條件：①反應(yīng)物分子能量足夠高；②碰撞時(shí)要有合適的取向。

CO(g)+NO2(g)=CO2(g)+NO(g)碰撞方向不對(duì)，不能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)√8碰撞理論優(yōu)點(diǎn)：a.直觀，b.適用于簡(jiǎn)單分子的反應(yīng)（特別是氣體雙分子反應(yīng)）2、活化分子：能夠發(fā)生有效碰撞的分子①反應(yīng)速率正比于活化分子的數(shù)目；②活化分子的平均能量高于反應(yīng)物分子的平均能量。9二、過(guò)渡狀態(tài)理論（Eyring）10①正反應(yīng)活化能:Ea=E*-E②逆反應(yīng)活化能:Ea’=E*-E’③反應(yīng)熱:

rH=E’–E=Ea–Ea’11Ea(逆)(正)(正)Ea(逆)Ea<Ea’Ea>Ea’>0<0反應(yīng)物

反應(yīng)物

產(chǎn)物

產(chǎn)物

放熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)12

④活化能越大，活化絡(luò)合物越難形成，反應(yīng)速率越??；活化能越小，活化分子數(shù)目越多，反應(yīng)速率越大；因此，活化能是影響化學(xué)反應(yīng)速率的內(nèi)因。

Ea

<40kJ

mol

–1,反應(yīng)極快；

Ea

>400kJ

mol

–1,反應(yīng)很慢。⑤溫度增加使分子平均能量提高，運(yùn)動(dòng)速率加快，使有效碰撞次數(shù)增加，加快反應(yīng)，但一般不改變活化能。13影響反應(yīng)速率的因素

內(nèi)因：即反應(yīng)的本質(zhì)，包括：①反應(yīng)活化能；②反應(yīng)物的結(jié)構(gòu)等外因：①濃度（壓力）：通常反應(yīng)物的濃度越大，反應(yīng)速率越快；②溫度：通常溫度越高，反應(yīng)速率越快；③催化劑：正催化劑能加快反應(yīng)速率。14§6.3濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響一、基元反應(yīng)和非基元反應(yīng)：1、基元反應(yīng)：一步完成的化學(xué)反應(yīng)。（簡(jiǎn)單反應(yīng)）如：NO2+CO=NO+CO22NO2=2NO+O2

2、非基元反應(yīng)：由兩個(gè)或兩個(gè)以上的基元反應(yīng)組成的化學(xué)反應(yīng)。

（復(fù)雜反應(yīng)）絕大多數(shù)反應(yīng)是非基元反應(yīng)。如反應(yīng)：A2+B→A2B分兩個(gè)基元步驟完成：第一步：A2→2A（快反應(yīng)）第二步：2A+B→A2B（慢反應(yīng)）速控步驟總反應(yīng)速率基本上等于最慢一步反應(yīng)的速率15二、質(zhì)量作用定律：一定溫度下，基元反應(yīng)的反應(yīng)速率與各反應(yīng)物濃度系數(shù)次方的乘積成正比。1、速率方程式：aA+bB=dD+eE

(基元反應(yīng))

=k

cAa

cBb2、反應(yīng)速率常數(shù)：k

（濃度1－(a+b)時(shí)間-1)a.物理意義：?jiǎn)挝粷舛葧r(shí)的反應(yīng)速率；b.k的大小與反應(yīng)的本性有關(guān)，在其它條件相同的情況下，k越大，反應(yīng)越快；c.k與濃度無(wú)關(guān)；k與溫度有關(guān)。16三、復(fù)雜反應(yīng)（非基元反應(yīng)）aA+bB=dD+eE

=k

cAm

cBn例：2H2+2NO=2H2O+N2

，不同溫度下對(duì)其反應(yīng)速率進(jìn)行了測(cè)定，所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：

c(H2)

c2(NO)17從實(shí)驗(yàn)1、2、3看，NO濃度不變，

c(H2)從實(shí)驗(yàn)4、5、6看，H2濃度不變，

c2(NO)

∴

=k

c(H2)

c2(NO)

k

c2(H2)

c2(NO)

注意：（1）m、n通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得。復(fù)雜反應(yīng)的速率方程必須根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果獲得，而不能直接從反應(yīng)方程式得到。（2），利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可求k。18四、反應(yīng)級(jí)數(shù)：反應(yīng)速率方程式中各反應(yīng)物濃度項(xiàng)的方次之和。如上例：2H2+2NO=2H2O+N2

=k

c(H2)

c2(NO)三級(jí)反應(yīng)即：反應(yīng)物H2的級(jí)數(shù)為1，NO的級(jí)數(shù)為2

CO(g)+NO2(g)=CO2(g)+NO(g)

=k

c