(精品)第三章　化学从ΧρЩppt.ppt

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1、 第三章第三章 化学反应动力学基础化学反应动力学基础3.1 化学反应速率的概念化学反应速率的概念3.2 浓度对反应速率的影响浓度对反应速率的影响 速率方程式速率方程式3.3 温度对反应速率的影响温度对反应速率的影响 Arrhenius方程式方程式3.4 反应速率理论和反应机理简介反应速率理论和反应机理简介 3.5 催化剂和催化作用催化剂和催化作用3.1.1 化学反应的转化速率3.1.2 定容反应的反应速率如果体积不变3.1 3.1 化学反应速率化学反应速率对于一般的化学反应：aA +bB yY +zZ对于定容的气相反应3.1.3 平均速率与瞬时速率3.2.1 化学反应速率方程式40，CCl4中

2、N2O5分解反应的：c(N2O5)3.2 浓度对反应速率的影响浓度对反应速率的影响速率方程式速率方程式对于一般的化学反应,-反应级数 k-反应速率系数 零级反应 molL-1 s-1 一级反应 s-1 二级反应 (molL-1)-1 s-1 可见（通过实验确定其值）()()22HcIkcc=3.2.2 速率方程的确定初始速率法研究反应:的速率方程可知:3.2.3 浓度与时间的定量关系浓度与时间的定量关系N2O5在CCl4中的分解速率方程为：lnc-t 关系应为直线半衰期：当反应物A的转化率为50%时所需的反应时间称为半衰期，用 表示。对于一级反应,其半衰期为：ln则 lnln零级、：一级、二级

3、反应的速率方程总结零级、：一级、二级反应的速率方程总结*t1/2*仅适用于只有一种反应物的二级反应。k与温度有关,T增大,一般k也增大,但kT不是线性关系。反应速率方程 影响反应速率的因素有两个:k和3.3.1 Arrhenius方程式3.3 温度对反应速率的影响温度对反应速率的影响 ArrheniusArrhenius方程方程k-t 关系图 k-t 图 lnk-1/t 图Arrhenius方程方程由Arrhenius方程可定义 :显然 为直线关系，直线的斜率为 ，直线的截距为 。3.3.2 Arrhenius方程的应用方程的应用1.已知求2.求出 后可以推知 时的R活化能的数量级在 多数 为

4、R 与 具有相同的量纲,对反应级数不同的反应,其单位不同。由Ea计算反应速率系数例题：N2O5(g)2NO2(g)+1/2O2(g)已知：T1=298.15K,k1=0.46910-4s-1T2=318.15K,k2=6.2910-4s-1求：Ea及338.15K时的k3。3.3.3 Arrhenius方程的进一步分析方程的进一步分析 1 处于方程的指数项中,对k有显著影响,在室温下,每增加 ,k值降低约80%；2 温度升高,k增大,一般反应温度每升高 k将增大210倍；4 对不同反应,升高相同温度,Ea.大的反应k增大的倍数多,因此升高温度对反应慢的反应有明显的加速作用。3 对同一反应,升高

5、一定温度,在高温区值增加较少,因此对于原本反应温度不高的反应,可采用升温的方法提高反应速率；3.4 反应速率理论和反应机理简介宏观方法:研究反应速率与浓度、温度的关系微观方法:对宏观实验现象的解释包括碰撞理论和活化络合物理论等3.4.1 3.4.1 碰撞理论碰撞理论3.4.2 3.4.2 活化络合物理论活化络合物理论(过渡态理论过渡态理论 )3.4.3 3.4.3 活化能与反应速率活化能与反应速率3.4.4 3.4.4 反应机理与元反应反应机理与元反应3.4.1 3.4.1 碰撞理论碰撞理论 以气体分子运动论为基础,主要用于气相双分子反应对于反应发生反应的两个基本前提:发生碰撞的分子应有足够高

6、的能量发生碰撞的分子应有足够高的能量 碰撞的几何方位要适当碰撞的几何方位要适当NONO2 2与与O O3 3反应的示意图反应的示意图3.4.2 3.4.2 活化络合物理论活化络合物理论(过渡态理论过渡态理论 )以量子化学对反应过程中的能量变化的研究为依据,认为从反应物种到生成物种之间存在一个过渡态.对反应：NO+O3 NO2+O2 O N O O O.无机化学5版电子教案2第三章swf化学反应过程中能量变化曲线化学反应过程中能量变化曲线3.4.3 3.4.3 活化能与反应速率活化能与反应速率浓度影响当温度一定，某反应的活化能也一定时,反应系统的活化分子数也一定,浓度增大,活化分子数增多,反应速

7、率增大;温度影响当浓度一定,温度升高，活化分子数百分数增多,反应速率增加。3.4.4 3.4.4 反应机理与元反应反应机理与元反应反应机理:化学反应过程中经历的真实反应步 骤的集合元反应:由反应物一步生成生成物的反应,没有可用实验方法检测到的中间产物意义:通过实验一旦证实某一有确定反应物和生成物的反应为元反应,就可以根据化学反 应计量方程式直接写出其速率方程式,如则为元反应复合反应:由两个或两个以上的反应组合而成的总反应。在复合反应中,可用实验检测到中间产物的存在,但它被后面的一步或几步反应消耗掉(与副反应或副产物不同)如:为由下列两步组成的复合反应(快)(慢)反应机理的研究是一个十分复杂而艰

8、难的任务，其意义在于：若清楚反应是如何进行的，则可以有效控制反应的快慢，以获得期望产物。一般的过程是：采用分子光谱等研究手段检测反应过程中的中间产物,据此推断反应历程，再以实验获得的速率方程验证，一个合理的反应机理应满足：全部元反应的加和应为化学计量反应方程式全部元反应的加和应为化学计量反应方程式由反应机理得出的速率方程应与实验所得一致由反应机理得出的速率方程应与实验所得一致例题 一氧化氮被还原为氮气和水:根据光谱学研究提出的反应机理是:依据这一反应机理推断其速率方程式,并确定相关物种的反应级数(快,平衡)(慢)(快)k1k2k1k-1解:按照速率控制步骤(最慢的一步)是中间产物，根据第一步的

9、快速平衡，该反应对NO是二级反应,对 是一级反应代入则3.5 催化剂与催化作用催化剂:存在少量就能加快反应而本身最后并 无损耗的物质。催化作用的特点：只能对热力学上可能发生 的反应起作用通过改变反应途径以缩短达到平衡的时间只有在特定的条件下催化剂才能表现活性通过改变催化剂可以改变反应方向催化剂对反应活化能的影响催化剂对反应活化能的影响活化能降低使活化反应分子数增加活化能降低使活化反应分子数增加均相催化、多相催化和酶催化均相催化、多相催化和酶催化均相催化:催化剂与反应物种在同一相中的催 反应多相催化:催化剂与反应物种不属于同一物相 的催化反应酶催化:以酶为催化剂的反应特点:高效 高选择性 条件温和