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时间:2020-01-31
《化学2.2浓度与化学反应速率的关系.ppt》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、2化学反应速率本章学习目的与要求:1.化学反应速率的意义、能用化学反应进度的概念表示化学反应速率;2.理解和掌握浓度、温度等因素与化学反应速率的定量关系;3.理解基元反应、化学反应速率常数、反应级数的意义;4.学会用活化能、活化分子等概念解释化学反应速率的影响因素;5.了解多相反应、光化学反应、链反应的概念;2、2、1浓度与化学反应速率的关系1、基元反应与非基元反应定义:例:O2+H(g)=HO(g)+O(g)基元反应2NO+2H2=N2+2H2O非基元反应2NO+H2=N2+H2O2(慢)H2O2+H2=2H2O(快)2、基元反
2、应的速率方程式——质量作用定律(1)定律意义与表达式对于基元反应aA+bB=gG+dDv=kCAaCBb(2)特点:可以根据反应方程式直接写出表达式3、非基元反应的速率方程式(1)定律意义与表达式对于非基元反应aA+bB+┅gG+dD+┅v=kCAαCBβ┅(2)特点:式中α、β等指数是待定数;表达式不能直接根据反应式写出,必须由实验确定。(例P33)2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)(V2O5催化剂)v=kc(CO)(实际为一级反应)4、反应级数与N级反应意义:分级数、级数特点:值可为0、正整数、分数或负数取值与N级反应5
3、、速率常数kI意义:比例常数II影响因素:本性、温度、催化剂等、与反应物浓度大小无关。III单位:(浓度)1-n·(时间)-1例:一级反应:k1的SI单位S–1二级反应:k2的SI单位m3·mol—1·s—1结论:k的单位随反应级数而定IVk的大小实质:反应比速(意义)(数值相等、单位不同)V/[v]=k/[k]([v][k]表示V、K各自的单位)V应用:常用来比较相同条件下不同反应的速率大小或同一反应在不同温度、催化剂时的速率大小。6、一级反应中反应物浓度、反应时间、速率常数的关系式(1)表达式:对于一级反应:v=-dc/dt=
4、k1c积分后:ln(c/[c])=-k1t+ln(c0/[c])(注意解释各物理量的意义)(2)一级反应的特征:Iln(c/[c])t一次直线方程、直线斜率为–kII半衰期t1/2=0.693/k与反应物浓度无关(3)t1/2的应用I放射性元素的特征常数II基础科学研究的应用(4)例P34例2.1(分析、讲)2H2O2(l)=2H2O(l)+O2(g)H2O2分解是一级反应,k=0.0410min-1I若从0.500mol/dm3溶液开始分解,10分钟后,浓度是多少?IIH2O2在溶液中分解一半所需的时间?解:ln[c/[c]=-
5、0.0410min-1×10.0min+ln(0.500mol·dm-3/mol·dm-3)求得:c=0.332mol·dm-3t1/2=0.693/k=0.693/0.0410min-1=16.9min2、2、2温度与化学反应速率的关系1实验事实:牛奶在273K时48h不变酸、在300K时4h变酸(为什么?)2、理论解释:T↑、分子能量↑更多的分子参加反应,使反应速率↑3、半定量公式:范特荷夫规则:ΔT10KΔv2—4倍(液体1—2倍、气体2—4倍)4.定量公式:(1)表达式:k=Aexp(-Ea/RT)lg(k/[k])=-E
6、a/2.303RT+lg(A/[A])(2)公式中各物理量的意义:(不同的反应A、Ea不同(表2—1)、但在一定的温度范围内各为一定值)(3)公式的理解:I当T一定时、对于不同的反应、Ea↑k↓v↓反应就越慢;反之亦然。II对于同一反应(当反应物浓度相同时)T↑k↑v↑反应就越快;反之亦然。III可以根据不同T时的k,求反应的活化能T1时:lg(k1/[k])=-Ea/2.303RT1+lg(A/[A])T2时:lg(k2/[k])=-Ea/2.303RT2+lg(A/[A])两式相减有:lg(k2/k1)=Ea/2.303{[T
7、2–T1]/T2·T1}(4)计算示例(P35例2.2)例:已知反应H2S2O3=H2SO3+S(s)在浓度相同的条件下析出硫,T1=293K时需时t1=110S;T2=303K,需时t2=45.0S。求:该反应的活化能Ea、313K析出硫并达到同等程度浑浊时所需的时间。解:因为反应速度与反应所需的时间成反比k2/k1=v2/v1=t1/t2=110s/45.0s由lg(k2/k1)=Ea/2.303{[T2–T1]/T2·T1}得Ea=2.303R[T1·T2/(T2–T1)]lg(k2/k1)Ea=2.303×8.314[29
8、3×303/(303–293)]lg(110/45.0)=6.60×104(J/mol)当T3=313K时由lg(k3/k1)=Ea/2.303{[T3–T1]/T3·T1}lg(110s/t3)=Ea/2.303{[T2–T1]/T2·T1}求得
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