第七章化学反应速率 (2)优秀PPT.ppt
第七章第七章 化学反应速率化学反应速率现在学习的是第1页，共62页化学反应速率化学反应速率C(金刚石金刚石)+O2(g)CO2(g)rGm,298O=-397.3(KJ/mol)E,并能发生有效并能发生有效碰撞的分子碰撞的分子.活化分子分数活化分子分数活化能：活化能：，VEa是化学反应之阻力是化学反应之阻力阴影面积阴影面积Ea，阴影面积阴影面积Ea=E-E现在学习的是第16页，共62页现在学习的是第17页，共62页1、正值，键能、正值，键能2、Ea仅与反应物本性、途径有关，仅与反应物本性、途径有关，与与C、T无关。无关。Ea特征：特征：3、Ea ，活化分子，活化分子%，V现在学习的是第18页，共62页二、过渡状态理论二、过渡状态理论ONO+COON O CO过渡态NO+CO2活化络合物现在学习的是第19页，共62页NO2+CONO+CO2ON O CO势势能能反应进程反应进程EaEarHm现在学习的是第20页，共62页活化能：活化能：反应的能垒反应的能垒Ea,V问：正向反应是吸热还是放热？问：正向反应是吸热还是放热？rHm=Ea-Ea练习题练习题现在学习的是第21页，共62页第三节第三节 浓度对速率的影响浓度对速率的影响n判断：判断：1、浓度、浓度，活化分子，活化分子 ，故，故V 。2、浓度、浓度，活化分子总数，活化分子总数 ，故，故V 。现在学习的是第22页，共62页一、化学反应速率方程式一、化学反应速率方程式质量作用定律：质量作用定律：元元反应：反应：aA+bBdD+eE速率方程式：速率方程式：V=kCAaCBbk速率常数，与反应物本性、速率常数，与反应物本性、T、催化剂有关，与催化剂有关，与C无关。无关。质量作用定律只适用于元反应质量作用定律只适用于元反应现在学习的是第23页，共62页例：例：元反应：元反应：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)V=kC(CO)C(H2O)复杂反应：复杂反应：H2(g)+I2(g)2HI(g)V=由实验确定由实验确定现在学习的是第24页，共62页 有一反应：有一反应：2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)实验证明：实验证明：V=kC(N2O5)是复杂反应吗？反应机理：反应机理：NO3NO+O2快快（B）（C）NO+NO3快快2NO2N2O5NO3+NO2慢慢（A）现在学习的是第25页，共62页练习题练习题二、反应分子数二、反应分子数元反应中反应物元反应中反应物系数之和系数之和CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)三、反应级数三、反应级数反应速率方程式中各反应物浓度反应速率方程式中各反应物浓度方次之和方次之和。现在学习的是第26页，共62页反应了浓度对反应速度的影响程度反应了浓度对反应速度的影响程度例：例：A+BD实验实验CACBV11112V4V22VV=kCACB2对对A为一级为一级对对B为二级为二级共三级共三级现在学习的是第27页，共62页例：例：2H2O22H2O+O2V=kC(H2O2)反应级数为反应级数为1 CO+Cl2COCl2V=kC(CO)C(Cl2)3/2反应级数为反应级数为2.5 NH3Fe12N2+32H2V=kC(NH3)0=k反应级数为反应级数为0现在学习的是第28页，共62页练习题练习题1、一级反应、一级反应(V=kC)COC=ktlgC=-kt2.303+lgCOt时的浓度初始浓度讨论：讨论：lgCt作图，是一条作图，是一条线。线。直直现在学习的是第29页，共62页 k与与C的单位是否无关？的单位是否无关？COC=tk1单位：单位：1时间时间 半衰期半衰期t1/2C=21CO时的时的tt1/2=k2=k0.693与CO无关现在学习的是第30页，共62页2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)V=kC(N2O5)例：反应例：反应服从速率方程式服从速率方程式设某温度时设某温度时k=1.68x10-2s-1,如在一个如在一个5.00L的容器中放入的容器中放入2.50mol N2O5,在在该温度下反应进行该温度下反应进行1.00min,问问N2O5的的剩余量及剩余量及O2的生成量各为多少？的生成量各为多少？是否基元反是否基元反应？应？是几级是几级反应？反应？现在学习的是第31页，共62页解：解：2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)初始初始1.00min2.5000X4X2.50-2X设设O2的生成量为的生成量为X molCO=2.505.00=0.500(mol/L)现在学习的是第32页，共62页lgC=-kt2.303+lgCON2O5的剩余浓度：的剩余浓度：C=0.182(mol/L)N2O5的剩余量：的剩余量：0.182x5.00=0.910(mol)2.50-2X=0.910X=0.795(mol)练习题练习题现在学习的是第33页，共62页第四节第四节 温度对化学反应速率的影响温度对化学反应速率的影响 n判断：判断：1、温度、温度，活化分子，活化分子 ，故，故V 。一、化学反应的温度因子一、化学反应的温度因子kt+10kt=24现在学习的是第34页，共62页的的分分子子分分数数动能动能EEEEa活化分子分数T1T2T2T1现在学习的是第35页，共62页二、阿累尼乌斯方程式二、阿累尼乌斯方程式k=Aexp(-Ea/RT)V=kCAaCBblgk=-2.203RTEa+lgA讨论：讨论：对某一反应，对某一反应，Ea，T，k，V.定定现在学习的是第36页，共62页 同温度下，同温度下，Ea大的反应大的反应k，.Vk2k1=EaR(T2-T1T1T2)例：丙酮二酸在水中的分解反应例：丙酮二酸在水中的分解反应10时时k10=1.08x10-4s-1，60 时时k60=5.48x10-2s-1，求，求V20/V10。现在学习的是第37页，共62页解：解：k60k10=EaR(T60-T10T10T60)k20k10=EaR(T20-T10T10T20)得：得：V20V10=k20k10=4.12练习题练习题现在学习的是第38页，共62页第五节第五节 催化剂对化学反应速率的影响催化剂对化学反应速率的影响蔗糖蔗糖+H2O转化酶，转化酶，37 无催化剂，无催化剂，8367产物产物一、催化剂和催化作用一、催化剂和催化作用特点：特点：1、反应前后，质量和组成不变、反应前后，质量和组成不变现在学习的是第39页，共62页2、用量少，作用大。、用量少，作用大。3、同时加速正、逆反应，提早达、同时加速正、逆反应，提早达平衡；平衡；但不改变但不改变K、rGm4、选择性高。、选择性高。二、催化作用原理二、催化作用原理1、均相催化理论、均相催化理论中间产物学说中间产物学说现在学习的是第40页，共62页例：乙醛的分解例：乙醛的分解 催化剂：催化剂：I2无无I2存在：存在：Ea=190.4 kJ/molCH3CHOCH4+CO有有I2存在：存在：Ea=136 kJ/molCH3CHO+I2CH3I+HI+COCH3I+HICH4+I2中间产物现在学习的是第41页，共62页kk=Aexp(-Ea /RT)Aexp(-Ea/RT)=3905中间产物学说：中间产物学说：由于形成中间产物而改变由于形成中间产物而改变了反应途径，了反应途径，降低了降低了Ea.现在学习的是第42页，共62页EaEaEa现在学习的是第43页，共62页练习题练习题2、多相催化理论、多相催化理论活化中心学说活化中心学说例：例：2HIH2+I2Ea=104.5 Pt,Ea=41.8固相活化中心学说：活化中心学说：化学吸附，化学吸附，Ea,V.现在学习的是第44页，共62页HIHI 活化中心Pt现在学习的是第45页，共62页三、生物催化剂三、生物催化剂酶酶底物底物产物产物酶酶（脂肪、淀粉）（脂肪、淀粉）特点特点选择性特别高选择性特别高须适当的须适当的pH、T现在学习的是第46页，共62页CO（NH2）2 +H202NH3+CO2无催化无催化 Ea=120 kJ/mol尿素酶催化尿素酶催化 Ea=46 kJ/mol kk=Aexp(-Ea /RT)Aexp(-Ea/RT)=9.4X1012现在学习的是第47页，共62页若要若要 V=V 则则T=？Aexp(-Ea /R 310)Aexp(-Ea/RT)=T=775K 或或502 现在学习的是第48页，共62页总结：总结：一、基本概念：一、基本概念：Ea、反应级数、元反应、反应级数、元反应二、影响二、影响V的因素：的因素：V=kCAaCBb=Aexp(-Ea/RT)CAaCBb1、浓度：（、浓度：（T定，定，Ea定）定）CA，CB，V现在学习的是第49页，共62页2、温度：、温度：（C定，定，Ea定）定）T，k，V.3、催化剂：、催化剂：（C定，定，T定）定）加入催化剂，加入催化剂，Ea，V.K、rGm不变。不变。现在学习的是第50页，共62页三、影响三、影响Ea、k 的因素的因素1、Ea：与反应物本性、催化剂有关，：与反应物本性、催化剂有关，与与C、T无关。无关。2、k：与反应物本性、：与反应物本性、T、催化剂有关，、催化剂有关，与与C无关。无关。四、四、k2k1=EaR(T2-T1T1T2)现在学习的是第51页，共62页五、一级反应：五、一级反应：lgC=-kt2.303+lgCOt1/2=k0.693现在学习的是第52页，共62页练习题练习题可逆反应可逆反应 AB+C，正向反应的，正向反应的活化能为活化能为Ea1,逆向反应的活化能为逆向反应的活化能为Ea2若正反应是吸热的，则若正反应是吸热的，则Ea1Ea2现在学习的是第53页，共62页练习题练习题对反应对反应A+B产物，有以下的实验产物，有以下的实验结果：结果：C（A）C（B）反应进行到反应进行到 某一某一程度所需时间程度所需时间t0.050.050.100.050.100.05444422现在学习的是第54页，共62页与上面实验结果相符合的速率方程式是与上面实验结果相符合的速率方程式是A、V=kC(B)B、V=kC(B)1/2C、V=kC(B)2D、V=k C(A)C(B)现在学习的是第55页，共62页练习题练习题1、实验测得、实验测得2ICl(g)+H2(g)I2(g)+2HCl(g)的的VCIClCH2,由此可由此可知此反应是知此反应是A、三分子反应，二级反应、三分子反应，二级反应B、二级反应、二级反应C、双分子反应，二级反应、双分子反应，二级反应D、一级反应、一级反应现在学习的是第56页，共62页2、当反应、当反应A2+B22AB的的V=kCA2CB2,可以得出此反应可以得出此反应A、一定是基元反应、一定是基元反应B、对、对A2是一级反应是一级反应C、一定是非基元反应、一定是非基元反应D、以上说法都不对、以上说法都不对现在学习的是第57页，共62页练习题练习题1、某反应、某反应A(g)2B(g)为一级为一级反应，当反应，当A的起始分压为的起始分压为101.3kPa时，时，反应掉反应掉30需需60s.当当A的起始分压为的起始分压为202.6kPa时，反应掉时，反应掉30需要的时间需要的时间为为A、25sB、30sC、60sD、120s现在学习的是第58页，共62页2、某药物在体内的分解反应为一级反、某药物在体内的分解反应为一级反应，已知给药后药物在血浆中的初始应，已知给药后药物在血浆中的初始质量浓度为质量浓度为8.2mg/L,经经4小时后，测小时后，测得药物的质量浓度为得药物的质量浓度为5.5 mg/L，求该，求该药物的半衰期。药物的半衰期。解：解：COC=tk15.5=418.2=0.10(h-1)现在学习的是第59页，共62页t1/2=k0.693=0.10.693=6.93(h)现在学习的是第60页，共62页练习题练习题1、一般情况下，不管是放热反应还、一般情况下，不管是放热反应还是吸热反应，温度升高，是吸热反应，温度升高，V都加快。都加快。2、对于一个化学反应来说，下列叙述、对于一个化学反应来说，下列叙述中正确的是中正确的是A、rHm愈负愈负,V。B、rGm愈小，愈小，VC、k愈小，愈小，V。D、Ea愈小，愈小，V。现在学习的是第61页，共62页练习题练习题1、如果催化剂能使、如果催化剂能使V正正增加三倍，增加三倍，那么必然也能使那么必然也能使V逆逆增加三倍。增加三倍。2、加入催化剂能使平衡常数增大。、加入催化剂能使平衡常数增大。X3、催化剂能使非自发反应变成自发反、催化剂能使非自发反应变成自发反应。应。X现在学习的是第62页，共62页
