化学反应速率及表示方法精选PPT.ppt
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1、化学反应速率及表示方法第1页,此课件共34页哦无机化学第2页,此课件共34页哦无机化学第3页,此课件共34页哦无机化学第4页,此课件共34页哦无机化学第5页,此课件共34页哦无机化学第6页,此课件共34页哦无机化学4.1化学反应速率及表示方法1.化学反应速率的概念化学反应速率的概念化学反应速率,是指在一个特定的反应中,化学反应速率,是指在一个特定的反应中,物质(反应物或生成物)的浓度随时间物质(反应物或生成物)的浓度随时间的变化率。所以具有的变化率。所以具有“浓度浓度 时间时间-1-1”的的量纲。浓度常用物质的量浓度(量纲。浓度常用物质的量浓度(mol/Lmol/L)表示。时间单位视反应中反应
2、快慢用秒表示。时间单位视反应中反应快慢用秒(s)(s)、分、分(min)(min)、小时(、小时(h h)表示。)表示。第7页,此课件共34页哦某一瞬间反应的实际速率,代表了化学反应的真正速某一瞬间反应的实际速率,代表了化学反应的真正速率。根据实际数据作率。根据实际数据作Ct曲线,曲线上某一点的斜率曲线,曲线上某一点的斜率(求微分)即该瞬时的反应速率。(求微分)即该瞬时的反应速率。应注意的是:应注意的是:公式前要加公式前要加“”号,随时间量增加用号,随时间量增加用“”,随时随时间量减小,用间量减小,用“”。在同一化学反应中用不同的物质的浓度变化来表示反在同一化学反应中用不同的物质的浓度变化来表
3、示反应速率时,其数值是不同的。在表示化学反应速率时,应速率时,其数值是不同的。在表示化学反应速率时,一定要注明是哪一种物质:一定要注明是哪一种物质:第8页,此课件共34页哦aA+bBcC+dDcC+dD为了避免用不同物的浓质度变化表示反应速为了避免用不同物的浓质度变化表示反应速率而得到不同的数值,也可以用反应进度来率而得到不同的数值,也可以用反应进度来定义反应速率。反应进度定义反应速率。反应进度()()的定义是:设的定义是:设B B为反应中的某一反应物或生成物,则为反应中的某一反应物或生成物,则第9页,此课件共34页哦 物质B的反应系数;反应进度为 时反应物中物质B的物质的量(mol);反应进
4、度为0时反应物中物质B的物质的量(mol)。反应进度随时间的变化率称为转化率,即转化速率,单位mols1:第10页,此课件共34页哦按按IUPAC的推荐,用的推荐,用 作为反应速率的另一种表示作为反应速率的另一种表示方法,其定义是:方法,其定义是:式中式中V为反应体系的体积,为反应体系的体积,的单位(的单位(molL)。按)。按上述定上述定义,反,反应速率的量速率的量值意意义物物质B无关。无关。对附反附反应物来物来说(前面加(前面加“”),它是反),它是反应物的消耗速率;物的消耗速率;对生生产物来物来说,它是生,它是生产物的生成速率。物的生成速率。第11页,此课件共34页哦无机化学4.2 基元
5、反应和反应级数1质量作用定律(也称反应速率定律)质量作用定律(也称反应速率定律)一定温度下:某基元反应一定温度下:某基元反应 aA+bBcC+dD 上式称速率方程式,式中上式称速率方程式,式中k为反反应速率常数,它速率常数,它取决于反取决于反应物的性物的性质及温度,与反及温度,与反应物物浓度无度无关。关。第12页,此课件共34页哦无机化学2.基元反应反应物分子只经过一步反应就直接转变为生产物分反应物分子只经过一步反应就直接转变为生产物分子,称为基元反应。实验证明质量作用定律只适子,称为基元反应。实验证明质量作用定律只适用于基元反应,因为基元反应直接代表了反应物用于基元反应,因为基元反应直接代表
6、了反应物分子间的相互作用。实验还表明:绝大多数反应分子间的相互作用。实验还表明:绝大多数反应都不是基元反应,是几个连续步骤的复合反应。都不是基元反应,是几个连续步骤的复合反应。质量作用定律可适用于其中每一步基元反应,但质量作用定律可适用于其中每一步基元反应,但不适用于总反应,因为总反应代表的是以的总体不适用于总反应,因为总反应代表的是以的总体计量关系,并不代表反应的真正历程。计量关系,并不代表反应的真正历程。第13页,此课件共34页哦无机化学3.反应历程根据实验现象,从理论上推测的复合反应的各步反根据实验现象,从理论上推测的复合反应的各步反应(各基元反应),叫做反应历程(或反应机理)应(各基元
7、反应),叫做反应历程(或反应机理)。反应历程是指组成一个复合反应的基元反应的。反应历程是指组成一个复合反应的基元反应的序列。序列。用速率方程验证反应历程,将多步反应中的最慢反用速率方程验证反应历程,将多步反应中的最慢反应速率作为控制总速率的反应,并将该反应当作应速率作为控制总速率的反应,并将该反应当作基元反应,然后用反应浓度来替换该速率方程中基元反应,然后用反应浓度来替换该速率方程中的中间体浓度,如果所得方程和速率方程一致,的中间体浓度,如果所得方程和速率方程一致,则上述历程可能是正确的。则上述历程可能是正确的。第14页,此课件共34页哦无机化学4.反应的级数当基元反应为当基元反应为aA+bB
8、cC+dD时,在,在质量作量作用定律用定律 中,反中,反应物物浓度的指数度的指数(a、b)称)称为参加反参加反应的各的各组分(分(A、B)的)的级数。基元反数。基元反应的的总级数(数(n)则是各反是各反应物物级数数之和:之和:n=a+b 当当n=0为“零零级反反应”;当;当n=1为“一一级反反应”,n=2为“二二级反反应”,其余,其余类推。推。n可以可以为整整数、分数,也可以是数、分数,也可以是负数。数。应该注意的是:反注意的是:反应级数是由数是由实验确定的。确定的。第15页,此课件共34页哦无机化学(1)零级反应的特征)零级反应的特征 整个反应过程中反应速率为整个反应过程中反应速率为一常数,
9、与反应物和反应经历的时间无关。一常数,与反应物和反应经历的时间无关。B(反应物反应物)P(生生产物物)反反应物物浓度随度随时间的的变化关系化关系为(对上式上式积分分):B=B0+kt 式中:式中:B0为反反应物物B的起始的起始浓度。零度。零级反反应不多,不多,常常见的零的零级反反应是在固体表面是在固体表面发生的多相催化反生的多相催化反应。如氨在金属如氨在金属钨(W)表面的分解反)表面的分解反应。第16页,此课件共34页哦无机化学(2)一级反应的特征)一级反应的特征 反应速率与反应物浓度反应速率与反应物浓度的一次方成正比。的一次方成正比。B(反应物反应物)P(生生产物物)第17页,此课件共34页
10、哦若以若以lgBt作图可得到一条直线,其斜率为(作图可得到一条直线,其斜率为(k/2.303),可求得),可求得k值,值,k的量纲为:时间的量纲为:时间1。这。这就是一级反应所具有的基本特征之一。就是一级反应所具有的基本特征之一。当反应物浓度消耗一半时所需要的时间称为反应的当反应物浓度消耗一半时所需要的时间称为反应的“半衰期半衰期”,这时,这时B=B0/2;t=。一级反应的。一级反应的半衰期为:半衰期为:一级反应的半衰期与反应物浓度无关而与速率常数一级反应的半衰期与反应物浓度无关而与速率常数的二次方成正比。若反应物有两种,则反应速率与的二次方成正比。若反应物有两种,则反应速率与两种反应物浓度的
11、乘积成正比。两种反应物浓度的乘积成正比。第18页,此课件共34页哦(3)二级反应的特征)二级反应的特征 反应速率与反应物浓度的二次方成正比。若反应物反应速率与反应物浓度的二次方成正比。若反应物有两种,则反应速率与两种反应物浓度的乘积成正比。有两种,则反应速率与两种反应物浓度的乘积成正比。2 B(反应物反应物)P(生生产物物)以以 t作作图可得到一条直可得到一条直线,其斜率,其斜率为k第19页,此课件共34页哦无机化学4.3 反应速率理论1、碰撞理论、碰撞理论2、过度状态理论、过度状态理论第20页,此课件共34页哦无机化学1、碰撞理论(1)理论要点)理论要点化学反应发生的首要条件是反应物分子间必
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