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《大学化学 第五章 化学反应的速率》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第五章化学反应的速率§本章摘要§1.反应速率概念 平均速率 瞬时速率2.反应速率理论 碰撞理论 过渡状态理论 3.浓度对反应速率的影响 基元反应和微观可逆性原理 质量作用定律 复杂反应的速率方程 速率常数k 4.温度对反应速率的影响 Arrhenius(阿仑尼乌斯)公式 活化能 5.催化剂对反应速率的影响 催化剂 催化反应的特点 热力学解决了化学反应的可能性问题,但化学反应实际上的发生,却是动力学研究的范畴.化学反应的速率,即是动力学的基础.自发过程是否一定进行得很快? 实际上,速率相当慢!
2、实际上,反应速率相当快! 热力学可能性;动力学现实性§1.反应速率概念 化学反应有快有慢,木材的氧化,点燃则反应极快;而在潮湿空气中的氧化则很慢.的确有快慢之分.但要表征这种快慢,则要有速率的概念.化学反应的速率,是以单位时间内浓度的改变量为基础来研究的.如此,化学反应速率的单位为: 我们以反应2N2O5－4NO2+O2为例加以研究. 一.平均速率 测得：一般来说,这两段的平均速率并不相等.也可以用N2O5浓度的变化表示该反应的速率.因为N2O5是反应物,故要用其减少量,以保证速率为正值,所以有:以O
3、2浓度变化表示反应速率,则在t1—t2这段时里的平均速率为:在t2—t3这段时里的平均速率为:在同一段时间里,和反映的是同一问题,但数值并不相等.关键是物质前面的化学计量数不一样。要掌握它们之间的数量关系。 二瞬时速率 在研究影响反应速率的因素时,经常要用到某一时刻的反应速率.这时,用平均速率就显得粗糙,因为这段时间里,速率在变化,影响因素也在变化.先考虑一下平均速率的意义:，割线AB的斜率 要求得在t1—t2之间某一时刻t0的反应速率,可以在t0两侧选时间间隔t0-—t0+,越小,间隔越小,则两点间
4、的平均速率越接近t0时的速率t0.当->0时,割线变成切线,则: 割线的极限是切线,所以割线AB的极限是切线k;故t0时刻曲线切线的斜率是t0时的瞬时速率vto. 从瞬时速率的定义,可以归纳出瞬时速率的求法:(1)做浓度—时间曲线图;(2)在指定时间的曲线位置上做切线;(3)求出切线的斜率(用做图法,量出线段长,求出比值) 对于反应aA+bB=gG+hH某时刻的瞬时速率之间,乃有如此的关系: 最有实际意义和理论意义的瞬时速率是初始速率v0§3.浓度对反应速率的影响 一.基元反应和微观可逆性
5、原理 经过一次碰撞即可完成的反应,叫基元反应。前面提到的:NO2+CO=NO+CO2在高温下,经反应物一次碰撞,即可完成反应,故为基元反应.从反应进程—势能图上,我们可以得出结论,如果正反应是基元反应,则其逆反应也必然是基元反应,且正逆反应经过同一活化络合物作为过渡态.这就是微观可逆性原理. H2+I2=2HI,不是基元反应,它的反应机理为: a)I2=2I b)I+I+H2=2HI 所以 H2+I2=2HI称为复杂反应,其中a)和b)两步都是基元反应,称为复杂反应的基元步骤. 二质量作用定
6、律 在空气中即将熄灭的余烬的火柴,放到纯氧中会复燃.说明浓度大的体系,活化分子组的数目比浓度小的体系多,有效碰撞次数增加,反应加快,结果,余烬的火柴复燃. 在基元反应中,或在非基元反应的基元步骤中,反应速率和反应物浓度之间,有严格的数量关系,即遵循质量作用定律. aA+bB=gG+hH 基元反应 则： 恒温下,基元反应的速率同反应物浓度幂的连积成正比,幂指数等于反应方程式中的化学计量数.这就是质量作用定律.上式也叫做速度定律表示式. 质量作用定律的表达式,经常称为反应速率方程,速率方程中,[
7、A],[B]表示某时刻反应物的浓度,vi是以物质i的浓度表示的反应瞬时速率,即反应物为[A],[B]时的瞬时速率。 ki是速率常数,在反应过程中不随浓度变化,但ki是温度的函数,不同温度下,ki不同. a和b之和,称为这个基元反应的反应级数,可以说,该反应是(a+b)级反应.也可以说,反应对A是a级的;对B是b级的. 在基元反应中,由a个A分子和b个B分子,经一次碰撞完成反应,我们说,这个反应的的分子数是(a+b),或说这个反应是(a+b)分子反应.例1写出下列基元反应的速率方程,指出反应级数和反应分子
8、数. SO2Cl2=SO2+Cl2 (1) 2NO2=2NO+O2 (2) NO2+CO=NO+CO2 (3) 解:(1)vi=ki[SO2Cl2]一级反应单分子反应 (2)vi=ki[NO2]二级反应双分子反应 (3)vi=ki[NO2][CO]二级反应双分子反应 或:反应级数为2,反应分子数为2 只有基元反应,才能说反应分子数! 在基元反应中,反应级数和反应分子数数值相
