化学反应速率与化学动力学

《化学反应速率与化学动力学》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第4章化学反应速率与化学动力学的初步概念一、要点1．反应速率单位时间内反应物或生成物浓度改变量的正值。又有平均速率和瞬时速率之分。2．碰撞理论1918年Lewis运用气体分子运动论的成果提出的一种反应速率理论。它假设：①原子、分子或离子只有相互碰撞才能发生反应，即碰撞是反应的先决条件；②只有少部分碰撞能导致化学反应，大多数反应物微粒碰撞后发生反弹而与化学反应无缘。3．有效碰撞能导致化学反应发生的碰撞，反之则为无效碰撞。4．活化能对于基元反应，活化分子的平均能量与反应物分子平均能量之差，常用Ea表示；对于复杂反应，Ea的直接物理意义就会含糊了，因此，由实验求得的Ea也叫作“表

2、现活化能”。5．过渡状态理论20世纪30年代，在量子力学和统计力学发展基础上，由Eyring等人提出的另一种反应速率理论。它认为反应物并不只是通过简单碰撞就能变成生成物，而是要经过一个中间过渡状态，即反应物分子首先形成活化络合物，通常它是一种短暂的高能态的“过渡区物种”，既能与原来的反应物建立热力学的平衡，又能进一步解离变为产物。6．基元反应亦称为简单反应或元反应。指反应物分子在有效碰撞中一步直接转化为产物的反应。7．复杂反应亦称非基元反应。即由两个或多个基元反应步骤完成的反应。8．速率方程化学反应速率υ同反应物、产物浓度c的函数关系式υ=f(cA、cB⋯)经验表明，不少反

3、应其速率方程具有fgυ=kcA⋅cBL的形式，其中k、f、g在一定条件下，对给定反应是确定的常数。基元反应的速率方程可由“质量作用定律”导出，复杂反应的速率方程只能由实验来确定。9．速率常数上述速率方程式中的比例常数k。对不同的反应，k的数值各异，对指定的反应，k是与浓度无关而与反应温度和催化剂等因素有关的数值。k在数值上等于各浓度均为1个单位时的反应速率，因此有时也称k为“比速率”。k是有单位的量：−1−1υ(mol⋅L⋅S)k=fg−1ncA⋅cBL(mol⋅L)10．质量作用定律19世纪中期由Guldberg和Waage提出，指基元反应中反应物浓度对反应速率影响的定量

4、关系“基元反应的速率与反应物以系数为方次的浓度项乘积成正比”，即可依此定律方便地写出基元反应的速率方程式。11．反应级数上述速率方程式中浓度项的指数f、g等称为参加反应的各组分A、B、⋯⋯的级数，反应式总的反应级数(n)则是A和B的级数之和，即n=f+g+⋯⋯当n=0时称为零级反应，n=1时称为一级反应、n=2时称为二级反应n不一定都是正整数，它可以是分数，也可以是负数。12．阿累尼乌斯经验公式1889年，Arrhenius由实验数据总结出速率常数k与反应温度T(K)的关系式：Ealnk=−+BRTEa−或k=AeRT式中，A为常数，称为指前因子，B为另一常数。13．均相反

5、应和多相反应前者指反应物处在同一相(气相或液相)中的反应，后者指不同相中的反应。14．催化剂和催化作用催化剂是一种能改变反应速率，但不改变化学反应的平衡位置，而且在反应结束时，其本身的质量和组成都不发生变化的物质。催化剂在化学反应中的这种作用称为催化作用。通常把能加快反应速率的催化剂称为正催化剂，而把减慢反应速率的负催化剂称为阻化剂或抑制剂。15．反应分子数指基元反应中发生反应所必需的分子(原子或离子)的数目。16．化学反应机理描述化学反应实际进行的历程，或者说反应是由哪些基元反应组成的。二、习题及答案4-1Distinguishclearlybetween(a)theco

6、llisiontheoryandthetransitionstatetheory;(b)effectiveandineffectivecollisions;(c)activationenergyandheatofreaction;(d)homogeneousandheterogeneouscatalysts;(e)acatalysts,apromoterandaninhibitor;(f)physicalandchemicaladsorption;(g)molecularityandreactionorder.(h)unimolecularandbimolecularpro

7、cess.区别下列概念：(a)碰撞理论和过渡态理论；(b)有效碰撞与无效碰撞；(c)活化能与反应热；(d)均相催化剂与多相催化剂；(e)催化剂、助催化剂与阻化剂；(f)物理吸附与化学吸附；(g)反应分子数与反应级数；(h)单分子过程和双分子过程。解答(a)碰撞理论和过渡态理论是描述反应速率理论的两个不同理论：碰撞理论：1918年Lewis运用气体分子运动论的成果提出的一种反应速率理论。它假设：①原子、分子或离子只有相互碰撞才能发生反应，即碰撞是反应的先决条件；②只有少部分碰撞能导致化学反应，大多数反应物微粒碰撞后发