第5章化学动力学初步.ppt

《第5章化学动力学初步.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、第5章化学动力学初步5.1化学反应速率5.2浓度对反应速率的影响5.3反应级数5.4反应机理5.5温度对化学反应速率的影响5.6基元反应的速率理论5.7催化剂与催化作用5.1化学反应速率(ChemicalReactionRates)宏观：热力学、动力学热力学：过程的能量交换(H)、过程的自发方向(G)、过程的限度(K)(△Gø=-RTlnK)—可能性。动力学：反应速率（快慢）、反应机理（怎样进行）—现实性。例：N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)△Hø=-92.22kJ.mol-1（放热）△Gø=-33.0kJ.mol-1△Gø=-RTl

2、nKK=6.1105但实际上，R.T.，常压，观察不到反应。反应速率和反应机理是化学动力学研究的核心问题。反应速率因不同的反应而异:火药爆炸—瞬间；中和反应—几秒；高温固相合成无机材料、有机合成、高分子合成—小时；橡胶老化—年；石油、煤的形成—几百万年…热力学不涉入时间，当然不涉及反应速率，也不涉及反应机理。一、反应速率定义—单位时间内反应物或产物浓度改变的量的绝对值。（一）平均速率和瞬间速率：例：H2O2(aq)=H2O(l)+½O2(g)测定实验中O2(g)的析出量，可计算H2O2浓度变化，并按下式计算出反应速率（平均速率）：=-(H2O

3、2)/t=-[c2(H2O2)–c1(H2O2)]/t计算结果列于教材p.107,表6.1.可见：t,c(H2O2),.I-H2O2(aq)→H2O(l)+½O2(g)教材p.107,表6.1.H2O2(aq)=H2O(l)+½O2(g)或:N2O5(g)=2NO2(g)+½O2(g)令（无限小），得瞬时速率：显然，和v的单位是作出H2O2的c—t曲线（教材p.108,图6.1)，得到0—40min的平均速率：某一时刻的瞬时速率可用该时间对应的曲线点上的斜率表示，并且可以得到：（二）t,c(H2O2),v（三）实验测定速率（净反应

4、速率）=

5、正反应速率-逆反应速率

6、（四）对于单向反应，反应的开始的瞬间的瞬时速率称为初速率v0.（五）测定反应速率的实验方法将在物理化学课程中学习。（六）由于一个反应可以用不同的反应物或产物作参照物浓度变化来表示反应速率，为了避免混乱，IUPAC建议对于反应：定义瞬时速率为：平均速率为：（5.1）（5.2）（5.1）、（5.2）式中，vi为计量系数a、b、d、c，且对反应物取负值，为正值。对产物取正值,以保证v和对于一个反应，在某一瞬间其v有确定值（不论以哪一种反应＿物或产物的浓度变化表示）；在某一时间间隔内，v也是定值。例：H2O2=H2O+½

7、O2分解反应(教材p.107表6-1)0–20min的＿V(H2O2)=c(H2O2)/[(-1)t]=(0.40–0.80)/[(-1)(20–0)]=0.020mol.dm-3.min-1＿V(O2)=c(H2O2)/[(½)t]=(0.20–0)/[(½)(20–0)]＿=0.020mol.dm-3.min-1=V(H2O2)N2O5(g)=2NO2(g)+½O2(g)浓度随时间变化曲线N2O5(g)=2NO2(g)+½O2(g)NO2浓度-时间关系二、影响反应速率的因素（一）不同反应的反应速率不同（取决于反应物本身的性质）（二）同

8、一反应1.浓度；2.气体反应：压力；3.温度；4.使用催化剂。5.2浓度对反应速率的影响一、速率方程（式）（动力学方程式）例：CO(g)+NO2(g)→CO2(g)+NO(g)该反应是基元反应（一步进行的反应）。瞬时速率定义式：v=-dc(NO2)/dt=-dc(CO)/dtCO(g)+NO2(g)→CO2(g)+NO(g)甲组乙组丙组(CO)/mol.dm-3(NO2)/mol.dm-3v0/mol.dm-3.s-1(CO)/mol.dm-3(NO2)/mol.dm-3v0/mol.dm-3.s-1(CO)/mol.dm-3(NO2)/mol.

9、dm-3v0/mol.dm-3.s-10.100.100.0050.100.200.0100.100.300.0150.200.100.0100.200.200.0200.200.300.0300.300.100.0150.300.200.0300.300.300.0450.400.100.0200.400.200.0400.400.300.060由浓度与初速率v0数据可见：1.从纵向看,甲、乙、丙各组内数据，不变，1倍，1倍：v∝cCO.2.从各横行看，各行内不变，1倍，1倍，v∝cNO2.合并写为：v=kcCOcNO2或：v=k(CO)(N

10、O2)速率方程式（动力学方程式）v=k(CO)(NO2)上式称为该反应的速率方程式，k称为“反应速率常数”，又称“比速常数”，意义是速率