大学4化学反应速率.ppt

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1、Chapter-4化学反应速率(ChemicalReactionRate)反应速率反应机理2NO(g)+2CO(g)→N2(g)+2CO2(g)若该反应能发生，则可解决尾气污染问题。实际上，尽管该反应的限度很大，但反应速率极慢，不能付诸实用。研制该反应的催化剂是当今人们非常感兴趣的课题。rGm(298)＝−334kJ⋅mol−1?本章要求：1.掌握反应速率方程、速率常数、反应级数、活化能等基本概念2.了解浓度、温度、催化剂对反应速率的影响，掌握质量作用定律和Arrhenius公式3.了解反应速率理论基本内容4-

2、1反应速率的定义化学反应速率是指在一定条件下反应物转化为生成物的速率，通常用单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增加来表示。速率：没有方向，都为正值1.平均速率反应aA+bB═gG+hH2.瞬时速率反应aA+bB═gG+hH4-2反应速率与反应物浓度的关系1.速率方程aA+bB═gG+hH速率常数(rateconstant)，与反应物浓度无关，只与反应的本性和温度、催化剂有关。书写速率方程式时注意：（1）若反应物是气体，可用气体分压代替浓度，如（2）反应物中有固体或纯液体，且不与其它反应物互溶，则其浓度不列入方

3、程式。例有一化学反应:aA+bB═cC,在298K时将A、B溶液按不同比例混合,得到下列实验数据：c(A)(mol.dm-3)0.100.200.10c(B)(mol.dm-3)0.100.100.20r(mol.dm-3.s-1)0.0120.0240.048求该反应的速率方程和速率常数k。2.反应级数(orderofreaction)(1)表明浓度对反应速率的影响。(2)由实验测定，与反应条件有关。(3)可以是正、负数，整数、分数或零，有的反应无法用简单数字来表示级数。反应级数=m+n反应物的级数r=k零级反应

4、r=kc(A)一级反应r=kc(A)c(D)二级反应r=kc2(A)c(D)三级反应r=kc-2(A)c(D)负一级反应r=kc1/2(A)c(D)1.5级反应无简单级数级数k的量纲零级浓度.时间-1一级时间-1二级浓度-1.时间-1三级浓度-2.时间-1反应物分子一步直接转化为生成物分子的反应4-3反应机理1.基元反应(elementaryreaction)若正反应是基元反应，则逆反应也是基元反应。复杂反应所经历的所有基元步骤称为反应机理，也称反应历程。aA+bB═gG+hH基元反应：基元反应的反应速率定律（质量

5、作用定律）一定温度时，基元反应的反应速率与各反应物浓度以计量系数为幂的乘积成正比，即反应分子数——在基元反应或非基元反应的基元步骤中，发生反应所需要的微粒的数目。反应分子数反应级数基元反应反应机理反应过程的实质反应速率与反应物浓度的关系已知未知2.反应机理反应历程中最慢的一个基元步骤决定了整个反应的速率，称为控速步骤。控速步骤（rate-determiningstep）如A2+B═A2B的反应机理为：(1)A2═2A(慢)(2)2A+B═A2B(快)则速率方程为r=kc(A2)H2+I2→2HI实验事实：(1)r=

6、kc(H2)c(I2)二级反应(2)用波长578nm光照可加速反应速率，且该波长的光只能使I2分子解离。反应机理：(1)I2⇋2I(快)(2)2I+H2→2HI(慢)4-4反应物浓度与时间的关系1.零级反应A→P半衰期2.一级反应A→P3.二级反应A+B→Pc(A)0=c(B)0时反应级数速率方程c(A)~t关系式半衰期0124-5反应速率理论简介1.碰撞理论(collisiontheory)以气体分子运动论为基础，仅适用于简单的气体双分子反应。（1）反应物分子的碰撞是反应进行的先决条件，反应速率与碰撞频率成正比。

7、ZAB＝Z0c(A)c(B)（2）只有能量足够大的“分子组”相碰才是有效碰撞。反应体系中能量较高且能发生反应的分子称为活化分子，活化分子的最低能量与体系中分子的平均能量之差称为活化能(activatedenergy)。能量因子（3）分子碰撞时必须处于有利方位才能发生有效碰撞。只有能量足够、方位适宜的分子对相碰才能发生有效碰撞。慢2.过渡状态理论(transitionstatetheory)反应物分子在相互接近时必须先经过一个中间过渡状态,即形成一种活化配合物,然后再转化为产物。A+BC[A…B…C]AB+C快活化配

8、合物活化能：反应活化过程吸收的能量,或者说，活化配合物的最低能量与反应物平均能量之差。NOTE:碰撞理论着眼于相撞分子组的平动能，而过渡状态理论着眼于分子相互作用的位能。它们都能说明一些实验现象，但理论计算与实验结果相符的还只限于很少的几个简单反应。溶液相和固相反应溶液反应中溶质分子不能自由运动，所以碰撞机会少得多。但溶剂却能发挥特殊的作用，当溶质分子经扩散