第二章化学的反应速率PPT讲稿.ppt

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1、第二章化学的反应速率第1页，共21页，编辑于2022年，星期二2.1 化学反应速率的表示方法化学反应速率的表示方法1.若化学反应计量式为：若化学反应计量式为：体积一定时体积一定时,有限量的变化有限量的变化:2：测定方法：测定方法 浓度的测定浓度的测定 滴定滴定 物理方法：压力、颜色、体积、物理方法：压力、颜色、体积、折光率等物理量折光率等物理量第2页，共21页，编辑于2022年，星期二例例:起始起始 1.0 3.0 0 mol.dm-32s后后 0.8 2.4 0.4结论结论:反应速率反应速率v v与物质的选择无关与物质的选择无关第3页，共21页，编辑于2022年，星期二2.2 反应速率理论反

2、应速率理论(碰撞理论碰撞理论)1.1.有效碰撞有效碰撞一定的方向 足够的能量(活化分子)2.活化能EaEa一般为60250kJ.mol-1第4页，共21页，编辑于2022年，星期二2.3 影响化学反应速率的因素影响化学反应速率的因素 内因：内因：反应速率首先决定于反应物本身的性质反应速率首先决定于反应物本身的性质 外因：外因：浓度浓度 温度温度 催化剂催化剂 接触面积接触面积白磷在纯氧气中燃烧白磷在纯氧气中燃烧白磷在含白磷在含20%的氧气中燃烧的氧气中燃烧第5页，共21页，编辑于2022年，星期二2.2.3.1 3.1 浓度的影响浓度的影响1.1.基元反应和非基元反应基元反应和非基元反应反反应

3、应物物分分子子直直接接碰碰撞撞而而发发生生的的化化学学反反应应称称为为基基元元反反应应，它它是是一一步步完成的反应，故又称完成的反应，故又称简单反应简单反应。如。如 O O2 2+H(g)+H(g)HO(g)+O(g)HO(g)+O(g)由由两两个个或或两两个个以以上上的的基基元元反反应应构构成成的的化化学学反反应应，称称为为非非基基元元反反应应，又又称称复合反应复合反应。如反应。如反应2NO+O2NO+O2 2 2NO2NO2 2有人认为它是由下列两个基元反应构成的，因此是复合反应有人认为它是由下列两个基元反应构成的，因此是复合反应2NO+O2NO+O2 2 N N2 2O O2 2 （快）

4、（快）N N2 2O O2 2+O+O2 2 2NO2NO2 2 （慢）（慢）第6页，共21页，编辑于2022年，星期二2.质质量作用定律量作用定律当温度不变时，若反应当温度不变时，若反应aA+bB=gG+dD基元反应基元反应：则有：则有 v=kcv=kcA Aa ac cB Bb b此式称为化学反应速率方程式，又称此式称为化学反应速率方程式，又称质量作用定律表达式质量作用定律表达式。k叫做叫做速率常速率常数数。取。取决决于反于反应应物的本性，反物的本性，反应应温温度和催化度和催化剂剂等，等，但但与与浓浓度无度无关关。非基元反应非基元反应:其反应速率方程式可写为下式其反应速率方程式可写为下式

5、v=kcv=kcA A c cB B 若是基元反应，则若是基元反应，则 a a =b=b若是若是非基元反应非基元反应，则不一定，则不一定 a a =b=b第7页，共21页，编辑于2022年，星期二 称为称为A的分级数，的分级数，称为称为B的分级数，分别表示的分级数，分别表示A、B的浓度的浓度对反应速率影响的程度。对反应速率影响的程度。总反应级数：总反应级数：n=+基元反应：基元反应：0，1，2，3，4非基元反应：可以是分数，正整数，非基元反应：可以是分数，正整数，0或负数或负数(由实验确定由实验确定)n例：例：第8页，共21页，编辑于2022年，星期二初速率法求速率方程初速率法求速率方程（例如

6、，例如，P37.CO在在V2O5表面的燃烧反应）表面的燃烧反应）对反应对反应 2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)，测得各初始浓度下对应的反应速率测得各初始浓度下对应的反应速率由由 v=k cA cB 可得可得:v1=k(0.1 mol dm-3)(0.1 mol dm-3 )v2=k(0.2 mol dm-3)(0.1 mol dm-3 )v3=k(0.1 mol dm-3)(0.2 mol dm-3 )v2 v1=2=(0.2 mol dm-3)/(0.1 mol dm-3)=2，得出得出=1 v3v1=1=(0.2 mol dm-3)/(0.1 mol dm-3)=2 ，得出得出=0

7、 该反应的速率方程为：该反应的速率方程为：v=k c（CO）初浓度初浓度初浓度初浓度 反应速率反应速率 （mol dm-3)（mol dm-3)(mol dm-3 s-1)试验序号试验序号 CO O2 测试数据 1 0.1 0.1 v1 2 0.2 0.1 v2=2v1 3 0.1 0.2 v3=v1第9页，共21页，编辑于2022年，星期二速率常数速率常数k的单位的单位对于对于n级反应，级反应，Kn的单位是浓度的单位是浓度1-n 时间时间-1n=0 零级反应零级反应v=k0 (moldm-3 s-1)n=1 一级反应一级反应 v=k1C (s-1)n=2 二级反应二级反应 v=k1C2 (m

8、ol-1 dm3 s-1)第10页，共21页，编辑于2022年，星期二3.一级反应lnc0t一级反应的直线关系一级反应的直线关系得：得：或：或：第11页，共21页，编辑于2022年，星期二故一级反应的半衰期为故一级反应的半衰期为:反应进行到一半时，反应进行到一半时，P P 38 38 例题.1用途：用途：14C考古考古第12页，共21页，编辑于2022年，星期二2.2.3.2 3.2 温度的影响温度的影响温度升高，大多数化学反应的速度加快，因为分子运动速率加快温度升高，大多数化学反应的速度加快，因为分子运动速率加快,反应物分子间碰反应物分子间碰撞频率增大。图是最常见的反应类型。撞频率增大。图是

9、最常见的反应类型。（一）五种典型反应类型一）五种典型反应类型第13页，共21页，编辑于2022年，星期二(二二)Arrhenius 方程方程 两边去自然对数得：两边去自然对数得：1889年年Arrhenius提出了提出了k与与T之间的定量关系之间的定量关系指前因子指前因子活化能活化能换成常用对数得：换成常用对数得：第14页，共21页，编辑于2022年，星期二(1)/(2)得得:两边取自然对数两边取自然对数:此式可用于求活化能或求速率常数此式可用于求活化能或求速率常数P P9 9 例题.在不同温度在不同温度T1,T2，根据根据Arrhenius公式，公式，有有活化能的求取活化能的求取第15页，共

10、21页，编辑于2022年，星期二存在少量就能加快反应而本身最后并无损耗的物质存在少量就能加快反应而本身最后并无损耗的物质.(1)催化剂催化剂2.2.3.33.3催化作用催化作用()催化作用产生原因催化作用产生原因改变反应历程，降低活化能改变反应历程，降低活化能第16页，共21页，编辑于2022年，星期二(3)催化作用的特点催化作用的特点：选择性选择性高效性高效性容易中毒。容易中毒。例：合成例：合成NH3，T=298.15K，无催化剂，无催化剂Ea1=254kJ.mol-1，Fe催化催化Ea2=146kJ.mol-1，问反应速率增大了多少倍？，问反应速率增大了多少倍？解：解：(2)-(1)得：得

11、：第17页，共21页，编辑于2022年，星期二2.2.4 4 几种反应类型几种反应类型2.3.1 2.3.1 多相反应多相反应 1.粉尘爆炸粉尘爆炸:人们很难看到煤块或面粉爆炸的报导人们很难看到煤块或面粉爆炸的报导,但煤矿和面但煤矿和面粉厂的粉尘爆炸却不乏其例粉厂的粉尘爆炸却不乏其例.2.铁与盐酸的反应铁与盐酸的反应相：体系中具有相同物理化学性质的部分相：体系中具有相同物理化学性质的部分多相反应事例：多相反应事例：铁粉铁粉铁钉铁钉第18页，共21页，编辑于2022年，星期二 链引发：产生自由基链引发：产生自由基 链传递：自由基的再生链传递：自由基的再生 （链增长）（链增长）链终止：自由基的销毁

12、链终止：自由基的销毁三个阶段三个阶段2.3.2 2.3.2 链反应（自由基反应）链反应（自由基反应）P44-45空气中可燃气体的爆炸极限空气中可燃气体的爆炸极限P46 表表2-2多相反应特点：多相反应特点：(1)多相反应速率不包括固体和液态纯物质的浓度；多相反应速率不包括固体和液态纯物质的浓度；(2)固体和液态纯物质参加的反应，其接触面积不可忽视固体和液态纯物质参加的反应，其接触面积不可忽视第19页，共21页，编辑于2022年，星期二光化反应特性光化反应特性:反应速率主要决定于照射光的强度；反应速率主要决定于照射光的强度；反应速率受温度影响较小；反应速率受温度影响较小；光化反应比热化学反应更具

13、有选择性。光化反应比热化学反应更具有选择性。例如光合作用例如光合作用 P P43.43.由于光、电都是有序能量，所以体系可以吸收光能或电能由于光、电都是有序能量，所以体系可以吸收光能或电能在在G 0G 0条件下发生光（电）化学反应条件下发生光（电）化学反应。2.3.3 2.3.3 光化学反应光化学反应 有些自发进行的化学反应可以发光有些自发进行的化学反应可以发光,将化学能转变为光能将化学能转变为光能,称为化学发光称为化学发光;而在光的照射下而在光的照射下,某些非自发过程可以进行某些非自发过程可以进行,此时光能转变为化学能此时光能转变为化学能,在光在光的作用下进行的化学反应称为光化学反应。的作用下进行的化学反应称为光化学反应。第20页，共21页，编辑于2022年，星期二本章小结本章小结:重要关系式重要关系式浓度变化时求速率变化情况浓度变化时求速率变化情况(基元反应基元反应=a,=b)vcc t(一级反应一级反应)求某反应时间反应物的浓度求某反应时间反应物的浓度由半衰期求速率常数由半衰期求速率常数k T Ea速率常数、温度、活化能速率常数、温度、活化能之间的换算之间的换算第21页，共21页，编辑于2022年，星期二