化学反应动力学—化学反应速率

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1、补充：化学反应动力学基础——反应速率与反应机理什么是化学动力学？化学反应速率的含义及其表示法浓度与反应速率：微分速率方程与反应级数温度与反应速率：活化能与反应速率理论反应机理催化作用化学动力学前沿话题AhmedZewail(Caltech,USA)1999年度诺贝尔化学奖获得者"forhisstudiesofthetransitionstatesofchemicalreactionsusingfemtosecondspectroscopy”http://nobelprize.org/1，什么是化

2、学动力学瞬间完成的炸药爆炸反应大西洋底泰坦尼克号船首的腐蚀过程NO,CONO(g)+CO(g)→1/2N2(g)+CO2(g)？Gө(298)＝334kJmol1rmK＝1.91060(298K)p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。化学平衡和反应速率对于合成氨反应，是化学反应问题的两大不可分割的方面，N2(g)+3H2(g)→2NH3(g)均十分重要。Gө(298)＝33

3、kJmol1rmKө＝6.1105(298K)p化学热力学判断常温常压下反应能进行，且转化率很高，但实际反应速率太慢，毫无工业价值。●化学动力学的任务：1)化学反应的速率问题2)化学反应的机理问题2化学反应速率的含义及其表示法化学反应速度是用来表示化学反应进行快慢程度的标量。通常可以用反应物浓度或产物浓度随时间的变化率来表示。在一般化学反应式中，反应物与生成物的计量系数不相同，因而用反应物或生成物浓度随时间的变化率表示同一反应的速率时，其数值就会不同。在高中化学里，如反应2NO＋O2NO

4、我们说该反应的反应速率22是以反应各物质的前后浓度变化和时间的比值来衡量，可用下式来表示:CNO()nNO()或tt但这种反应速率只能称为平均反应速率，即是指单位时间内单位体积内物质的量的改变。化学反应速率的含义及其表示法●反应速率的定义：单位时间内反应物或生成物浓度改变量的正值。一般用v表示。IHO(aq)→HO(l)+1/2O(g)室温2222Δ(HO)t(H2O2)反应速率,－22Δt331minmoldmmoldmmin00.80200.400.40/20=0.02

5、0400.200.20/20=0.010600.100.10/20=0.0050800.0500.050/20=0.0025我们现在学习的反应速率应当是瞬时反应速率，即是某一点上浓度与时间的比值，也就是经过这一点的切线的斜率。如下图：RPd[R]rRdtd[P]rpdt●从平均速率到瞬时速率：(HO)-22v＝－(平均速率)t(HO)22v＝limt0td(HO)22＝－dt(化学反应在t时刻的瞬时速率)●用反应物浓度变化和用生成物浓度变化表示的差异——现行国际单位制的

6、建议aA＋bBcC+dD1d(A)1d(B)1d(C)1d(D)v＝＝＝＝adtbdtcdtddt按此规定，一个化学反应就只有一个反应速率值。●净反应速率和初速率化学反应有可逆性，所以实验测定的反应速率实际上是正向速率和逆向速率之差，即净反应速率。有些化学反应逆速率非常小，可看作是单向反应。可逆反应到达平衡状态时，正向反应速率和逆向反应速率相等，此时净反应速率等于零，平衡浓度不再随时间变化。我们把反应刚开始一霎那的瞬时速率称为初速率，记作v。0反应速率测定方法反应速率的测定，是通过测定反应物

7、（或产物）浓度随时间变化而得到的化学法是用化学分析的方法来测物理法是测定反应系统的某些定不同时间反应物（或产物）的与浓度相关的物理性质（如：浓度。所用的方法应该是越迅速压力、体积、颜色、旋光度、越好，分析时可采用骤冷、稀释、折光率、电导、介电常数、电移去催化剂或加入阻化剂使反应动势等）。物理法较化学法迅减慢或停止。化学法的特点是直速而方便，可用自动的连续的接测出浓度随时间变化的绝对值，记录装置。测量时不必减慢或但费时、操作不变。停止化学反应。3浓度与反应速率——微分速率方程和反应级数(1)微分速

8、率方程——以HO分解反应为例，可知反应速率与反22应物浓度密切相关，实验结果表明：(HO)/(mol•dm-3)0.400.200.1022vd(H2O2)/(moldm3min1)0.0140.00750.0038dtd(HO)22v＝－＝k(HO)dt22式中比例常数k叫作反应速率常数，可看作浓度为1moldm－3时的反应速率。上式表示反应速率与反应物浓度的关系，叫微分速率方程。CO(g)+NO(g)CO(g)+NO(g)22反应物的浓度与初速率(673K)甲组乙组丙组(CO