第5章-化学反应速率

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1、第5章化学动力学初步化学热力学是从相对静止的观点，研究处于热力学平衡态的体系。它只能回答化学反应的可能性问题，而无法预测在给定条件下化学反应需要多长时间才能获得预期的产量，即化学反应的现实问题。第5章化学动力学初步化学动力学研究的三大任务和目的：化学反应的速率及其影响因素。任务一：目的一：为化学反应选择适合的条件，以提高反应速率。第5章化学动力学初步化学动力学研究的三大任务和目的：研究化学反应的机理，揭示决定反应速率的关键，即决速步。任务二：目的二：促进主反应的进行，抑制副反应的发生。第5章化学反应速率化学动力学研究的三大任务和目的：研究物质

2、的微观结构与反应能力间的关系，即建立反应的速率理论。任务三：目的三：预测各种化学反应的速率。第5章化学反应速率了解化学反应的消耗速率、生成速率和反应速率的概念及差别。理解化学反应速率的理论——碰撞理论、过渡状态理论，理解活化能与反应热的关系。理解基元反应、非基元反应、反应级数、反应分子数、反应机理等概念。掌握质量作用定律的意义及应用范围。掌握温度与反应速率的关系，并能用活化能和活化分子的概念解释浓度、温度、催化剂等对化学反应速率的影响。教学要求：第5章化学反应速率一、反应速率的定义二、浓度对反应速率的影响三、反应机理四、反应速率理论简介五、温

3、度对反应速率的影响六、催化剂对反应速率的影响教学内容：一、反应速率的定义对于反应物（reactant）来说，在恒容过程中，其浓度随时间的变化率（减小）定义为消耗速率（rateofconsumption）:1.消耗速率aA+bB=dD+eE式中，V是反应容器的体积，n是反应物的物质的量，c是反应物的摩尔浓度。（5-1）一、反应速率的定义1.消耗速率aA+bB=dD+eE≠当化学反应计量数不同时，不同反应物的消耗速率是不同的：一、反应速率的定义对于产物（product）来说，在恒容过程中，其浓度随时间的变化率（增加）定义为生成速率（rateofp

4、roduction）:2.生成速率aA+bB=dD+eE≠当化学反应计量数不同时，不同产物的生成速率是不同的：（5-2）一、反应速率的定义式中，μ是反应方程的化学计量数，对于反应物其值为负，对于产物其值为正。3.反应速率aA+bB=dD+eE（5-3）一、反应速率的定义3.反应速率aA+bB=dD+eE反应速率的SI单位是mol·dm3·s1一、反应速率的定义3.反应速率aA+bB=dD+eE反应速率（rateofreaction）既不是反应物的消耗速率，也不是产物的生成速率。因此，反应速率出现时，必须指定相应的反应计量方程式。相同的化学

5、反应可以有不同的反应速率。如果测量不同时刻下，反应物或产物的浓度，并绘制出浓度-时间曲线，那么曲线上任意一点的斜率就是该时刻的瞬时消耗速率或瞬时生成速率。一、反应速率的定义4.瞬时速率一、反应速率的定义5.平均速率瞬时速率是∆t趋近于0时平均速率的极限值。由于化学反应一般都不是匀速变化的，因此瞬时速率才是化学反应中某时刻的真实反应速率。二、浓度对反应速率的影响一般情况下，在其他条件不变时，增加反应物的浓度可以增大反应速率。速率方程速率常数反应级数反应物浓度与反应时间的关系1.速率方程把反应物的浓度同反应速率定量地联系起来的数学表达式称为速率方

6、程。NO2+CO→NO+CO2对于气体反应，也可以用气体的分压变化来表示反应速率：1.速率方程aA+bB=dD+eE2H2+2NO=2H2O+N2例如：1.速率方程aA+bB=dD+eE反应速率方程一般不能简单地从反应的计量方程式中获得，而必须由实验来确定，因为它与反应机理有关。速率方程中反应物A和B的浓度、浓度的幂指数m和n，以及速率常数kc均由实验测得。（5-4）2.速率常数aA+bB=dD+eE式中，kc称为速率常数（rateconstant），是一个由反应本质决定的，与浓度无关的比例系数。但kc也并不是一个绝对的常数，它与温度、反应介

7、质、催化剂等许多因素有关。（5-4）2.速率常数aA+bB=dD+eEkc也可以看作是，在给定条件下，各种反应物浓度皆为单位浓度（1mol·dm-3）时的反应速率，它是一个很重要的动力学量。要表征一个反应体系的速率特征，只有用kc才能摆脱浓度的制约，否则必须注明在什么浓度下的反应速率。kc的大小直接反映了速率的快慢和反应的难度。（5-4）2.速率常数aA+bB=dD+eEkc的量纲取决于反应级数。对于0级反应，k的单位为：mol·dm3·s1；1级反应为：s1；2级反应为：mol1·dm3·s1；3级反应为：mol2·dm6·s

8、1。（5-4）3.反应级数在反应速率方程中，各反应物浓度的指数之和称为该反应的反应级数。反应级数必须通过实验测定得到，它们与反应方程式没有必然的联系（基元反应除外）