§3.1化学反应速率的概念.ppt

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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(CCl4)+

2、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)3.2.1化学反应速率方程式

3、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。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NO而言是二级反应，对H2而言是一级

4、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，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：Arrhenius方程：（指数形式）k0—指前参量Ea—实验

5、活化能，单位为kJ·mol-1。由Arrhenius方程可定义Ea：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,k1=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

6、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

7、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(

8、Ⅱ)－生成物(终态)势能正反应的活化能Ea(正)=Eac-E(Ⅰ)逆反应的活化能Ea(逆)=Eac-E(Ⅱ)ΔrHm=E(Ⅱ)-E(Ⅰ)=[Eac-E