(理学)大学无机化学第3章-化学动力学基础

《(理学)大学无机化学第3章-化学动力学基础》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、§3.1化学反应速率的概念第三章化学动力学基础§3.5催化剂和催化作用§3.4反应速率理论和反应机理简介§3.3温度对反应速率的影响—Arrhenius方程式§3.2浓度对反应速率的影响—速率方程式§3.1化学反应速率的概念3.1.1定容反应的反应速率3.1.2平均速率与瞬时速率如果体积不变：3.1.1定容反应的反应速率aA+bByY+zZ对于定容的气相反应：对于一般的化学反应：3.1.2平均速率与瞬时速率1.平均速率某一有限时间间隔内浓度的变化量。40℃，5.00mLCCl4中N2O5的分解速率2N2O5(CCl4)2N2O4(C

2、Cl4)+O2(g)t1=0sc1(N2O5)=0.200mol·L-1t2=300sc2(N2O5)=0.180mol·L-12.瞬时速率时间间隔Δt趋于无限小时的平均速率的极限。2N2O4(CCl4)+O2(g)例：2N2O5(CCl4)为导数，它的几何意义是c-t曲线上某点的斜率。例如270s时的瞬时速率：A点的斜率=§3.2浓度对反应速率的影响—速率方程式3.2.1化学反应速率方程式3.2.3浓度与时间的定量关系3.2.2由实验确定反应速率方程的简单方法—初始速率法40℃，CCl4中N2O5分解反应的υ：c(N2O5)3.2.

3、1化学反应速率方程式N2O5的分解速率与N2O5浓度的比值是恒定的，即反应速率υ与c(N2O5)成正比。可见：对于一般的化学反应：α,β—反应级数：若α=1，A为一级反应；β=2，B为二级反应，则α+β=3，总反应级数为3。α，β必须通过实验确定其值。通常α≠a,β≠b。k—反应速率系数：零级反应mol·L-1·s-1；一级反应s-1；二级反应(mol·L-1)-1·s-1；k不随浓度而变，但受温度的影响，通常温度升高，k增大。例如：反应的有关实验数据如下：3.2.2由实验确定反应速率方程的简单方法—初始速率法该反应的速率方程式：对

4、NO而言是二级反应，对H2而言是一级反应。试问如何求出反应速率系数？亦可写为：3.2.3浓度与时间的定量关系lnc-t曲线应为直线当反应物A的转化率为50%时所需的反应时间称为半衰期，用表示。对于一级反应,其半衰期为：则半衰期：零级、一级、二级反应的速率方程总结：仅适用于只有一种反应物的二级反应。3.3.1Arrhenius方程式§3.3温度对反应速率的影响—Arrhenius方程式3.3.3对Arrhenius方程的进一步分析3.3.2Arrhenius方程式的应用影响反应速率的因素有两个：k和cBk与温度有关，T增大，一般k也增大

5、，但k~T不是线性关系。反应速率方程3.3.1Arrhenius方程式k-T关系图：lnk-1/T图Arrhenius方程：（指数形式）k0—指前参量Ea—实验活化能，单位为kJ·mol-1。k-T图显然为直线关系，直线的截距为lnk0。直线的斜率为，1.已知T1—k1，T2—k2，求Ea活化能的数量级在40~400kJ·mol-1，多数为60~250kJ·mol-1。两式相减，整理得到：3.3.2Arrhenius方程式的应用2.由Ea计算反应速率常数例题：2N2O5(g)2N2O4(g)+O2(g)已知：T1=298.15K,k

6、1=0.469×10-4s-1T2=318.15K,k2=6.29×10-4s-1求：Ea及338.15K时的k3。2.温度升高，k增大，一般反应温度每升高10℃，k将增大2~10倍；1.在，Ea处于方程的指数项中，对k有显著影响，在室温下，Ea每增加4kJmol-1，k值降低约80%；3.3.3对Arrhenius方程的进一步分析4.对不同反应，升高相同温度，Ea大的反应k增大的倍数多，因此升高温度对反应慢的反应有明显的加速作用。3.根据对同一反应，升高一定温度，在高温区值增加较少，因此对于原本反应温度不高的反应,可采用升温的方法

7、提高反应速率；3.4.1碰撞理论§3.4反应速率理论和反应机理简介3.4.4反应机理与元反应3.4.3活化能与反应速率3.4.2活化络合物理论(过渡态理论)以气体分子运动论为基础，主要用于气相双分子反应。例如：反应发生反应的两个基本前提：发生碰撞的分子应有足够高的能量碰撞的几何方位要适当3.4.1碰撞理论气体分子的能量分布和活化能EkEcE以量子力学对反应过程中的能量变化的研究为依据，认为从反应物到生成物之间形成了势能较高的活化络合物，活化络合物所处的状态叫过渡态。例如反应：其活化络合物为，具有较高的势能Eac。它很不稳定，很快分解为

8、产物分子NO2和O2。NOOOO3.4.2活化络合物理论(过渡态理论)化学反应过程中能量变化曲线Ea(逆)(正)(正)Ea(逆)EacEacE(Ⅰ)－反应物(始态)势能E(Ⅱ)－生成物(终态)势能正反应的活化能Ea(正)