第五章 化学动力学基础 [兼容模式]

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1、第五章化学动力学基础1基本要求：掌握化学反应速率的表示方法掌握化学反应碰撞理论与过渡态理论掌握浓度、温度对反应速率的影响及质量作用定律、速率方程等掌握阿伦尼乌斯公式及应用了解催化作用的原理25.1化学反应速率（Reactionrate）5.1.1化学反应的表示方法平均速率瞬时速率平均速率定义：表示化学反应中反应物转变成产物快慢程度的物理量，以单位时间内反应物浓度的减少或产物浓度的增加表示。常用单位：mol·L-1·S-1或mol·L-1·min-1等。3反应A→Btc(A)c(B)111tc(A)c(B)选用产物为正号222c2(B)-c1(B)Δc(B)r(B)==t2-t1

2、Δtc2(A)-c1(A)Δc(A)r(A)==t2-t1Δt选用反应物为负4如:某给定温度下,在密闭容器中氮气与氢气反应生成氨,各物质变化浓度如下:N+3H2NH223起始(mol/L)1.03.003秒后浓度(mol/L)0.72.10.6计算该反应速度。(反应速度为正值)5(0.71.0)-1-1r0.1(molLs)N23(2.13.0)-1-1r0.3(molLs)H23(0.60)-1-1r0.2(molLs)NH33由此可见，用不同物质表示同一反应的反应速率并不相同，使用起来不方便。6为了使反应速率有唯一值，现行的国际单位制建议用物质的

3、化学计量系数除以△c/△t，这样得到的速率就有唯一值。如上面的例子：(0.71.0)-1-1r0.1(molLs)N23(2.13.0)-1-1r0.1(molLs)H233(0.60)-1-1r0.1(molLs)NH33272.瞬时速率(Instantaneousrate)在某一瞬间的反应速度或化学反应在某一时刻的真正速度。上述氮和氢反应制氨气的瞬时速度可表示为：d[H]d[N]22rrH2N2dtdtd[NH]3rNH3dt8瞬时速率可以用作图的方法得到，以浓度为纵坐标，时间为横坐标，作c～t曲线，曲线上某一点的切线斜率的负值，就是

4、该点对应于横坐标t时刻的瞬时速率。1dc(A)1ac1高r---adtacba底边长9Question反应2W+X＝Y+Z哪种速率表达式是正确的？dc(X)dc(Y)a.dtdtdc(X)dc(W)b.dtdtdc(Z)dc(Y)c.dtdtdc(Z)dc(W)d.dtdt105.1.2化学反应历程Elementaryreactionsandnon-elementaryreactions（1）反应历程：一个反应由反应物到产物经历的一系列步骤(实际途径)。（2）基元反应：一步作用直接完成的反应。如：2NOCl=2NO+Cl2（3）非基元反应：由两个或两个以上基元反应构成的

5、总反应。11对于反应：NO(g)CO(g)NO(g)CO(g)22I.2NO(g)NO(g)NO(g)慢23II.NO(g)CO(g)NO(g)CO(g)快32212（4）一个基元反应构成的总反应宏观上称为简单反应，而非基元反应宏观上则称为复合反应（复杂反应）。（5）速控步（控制步骤）：复合反应的一系列基元反应中速度最慢的一步，该步反应决定总反应的速率。135.2反应速率理论简介（brieflyintroductorytoreactionratetheory）为了解释化学反应是怎样进行的？为什么不同的反应其速率不同？人们提出了不同的理论。其中最重要的、应用最广的是：双分子

6、碰撞理论过渡态理论145.2.1双分子碰撞理论（CollisionTheory）1918年，路易斯（G.N.Lewis)在气体分子运动理论基础上提出了双分子反应的有效碰撞理论。（1）理论内容①反应物分子间碰撞是反应的基础，碰撞的频率越高，反应机会越大；碰撞频率与浓度成正比。15②能量较高的分子间碰撞能引起化学反应能发生化学反应的碰撞叫有效碰撞；能发生有效碰撞的分子叫活化分子。活化分子能量的最低值(E*)与系统中反应物分c子的平均能量(E)之差称为活化能（E）。ra1EEErKJmolac16活化能就是把反应物分子变成活化分子所需的能量。单位：kJ.mol-1活化分子的平均能量E

7、*与反应物分子平均能量Er之差：Ea=E*-ErEaErE*气体分子的能量分布示意图171.不同反应有不同的Ea2.E大，活化分子分数越小，单a位时间内有效碰撞次数越少，反应速率越慢。反之，E越小，反应速率a越快。40400Ea/(kJ/mol)快反应一般速度慢反应（活化能与反应速率）18(2)有效碰撞的条件①碰撞粒子必须有足够的动能，来克服分子间的斥力；并破坏原有的化学键，形成新的化学键。②分子间的碰撞必须采取适当的取向才能发生有