第七章化学反应的速率

《第七章化学反应的速率》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第七章化学反应的速率（66页珍藏版）》请在文档大全上搜索。

1、第第7章章 化学反应的速率化学反应的速率Chapter 7 Primary of Chemical Reaction Kinetics(适于适于2010级本科学生级本科学生)化学化工系化学化工系 时文中教授时文中教授S内容及要求内容及要求 1 1化学反应速率的概念及其实验测定方法。化学反应速率的概念及其实验测定方法。 2 2了解反应速率理论：碰撞理论、过渡状态理论。了解反应速率理论：碰撞理论、过渡状态理论。 3 3了解基元反应、复杂反应、反应级数、反应分子数的了解基元反应、复杂反应、反应级数、反应分子数的概念。概念。 4 4掌握质量作用定律和化学反应的速率方程式。掌握质量作用定律和化学反应的速

2、率方程式。 5 5掌握浓度、温度及催化剂对反应速率的影响。掌握浓度、温度及催化剂对反应速率的影响。 6 6掌握温度与反应速率关系的阿仑尼乌斯经验公式，并掌握温度与反应速率关系的阿仑尼乌斯经验公式，并能用活化分子、活化能等概念解释浓度、温度、催化剂等能用活化分子、活化能等概念解释浓度、温度、催化剂等外界因素对反应速率的影响。外界因素对反应速率的影响。教学重点与难点教学重点与难点重重 点：点： 1.反应机理的概念，有效碰撞理论，过渡状态理论，活化能、活化分子反应机理的概念，有效碰撞理论，过渡状态理论，活化能、活化分子的概念及其意义。的概念及其意义。 2 .浓度、温度、催化剂对化学反应速率的影响及浓

3、度、温度对化学反浓度、温度、催化剂对化学反应速率的影响及浓度、温度对化学反应速率影响的定量关系：质量作用定律，化学反应的温度因子，阿仑尼乌应速率影响的定量关系：质量作用定律，化学反应的温度因子，阿仑尼乌斯方程及其应用。斯方程及其应用。难难 点：点： 1.1.有效碰撞理论，过渡状态理论，活化能、活化分子的概念。有效碰撞理论，过渡状态理论，活化能、活化分子的概念。 2.2.质量作用定律，阿仑尼乌斯方程。质量作用定律，阿仑尼乌斯方程。教学安排教学安排第一讲：化学反应速率及其速率理论第一讲：化学反应速率及其速率理论(2h)第二讲：影响化学反应速率的因素第二讲：影响化学反应速率的因素(2h) 7-1-1

4、 化学反应速率的概念化学反应速率的概念 是指一定条件下单位时间内某化学反应的反应物转变为生是指一定条件下单位时间内某化学反应的反应物转变为生成物的速率。成物的速率。 对于均匀体系的恒容对于均匀体系的恒容(V不变不变)反应，惯用单位时间内反应物反应，惯用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示，而且习取正值。浓度浓度的减少或生成物浓度的增加来表示，而且习取正值。浓度单位通常用单位通常用molL-1，时间单位可用秒，时间单位可用秒(s)、分、分(min)或小时或小时(h)等等表示。速率的单位可为表示。速率的单位可为molL-1s-1、molL-1min-1、molL-1h-1。7-化学反

5、应速率及其表示化学反应速率及其表示 mL/O2STPV152Lmol/ONc11sLmol/r51029. 751046. 651080. 551021. 551069. 451079. 351004. 351003. 151044. 251059. 140，5.00mLCCl4中中N2O5的分解速率的分解速率N2O5(CCl4) 2NO2(CCl4)+ 1/2O2(g)0limtrr 7-1-2 反应速率的表示反应速率的表示 瞬时速率瞬时速率 某一时刻的反应速率、瞬时速率某一时刻的反应速率、瞬时速率; ; 时间间隔t趋于无限小时的平均速率的极限。r = 斜率斜率 = - cctttCctr

6、r = lim= lim = = (c)(c)产产tt0 0ttdC产产dtr r = lim = lim = - = -(c)-(c)反反tt0 0ttdC反反dtA点切线的斜率点切线的斜率=5112.58 10 mol Ls s10)08 .55(Lmol)144. 00(2-15-1-125(N O )2.58 10 mol Lsrt1 = 0 s c1(N2O5)= 0.144 molL-1t2 = 5580 s c2(N2O5)= 0 molL-1瞬间反应速率瞬间反应速率. .一般用作图法求得。一般用作图法求得。 平均速率平均速率 tcVi1212p1212R)PP( )RR(ttr

7、ttrtON)O(NVttONON)O(NV52521215225252tNONOV)(22tOOV)(22例如：例如：N2O5NO2+O2t1= 0 s c1(N2O5) = 0.200 molL-1 t2=300 s c2(N2O5) = 0.180 molL-1s 300Lmol )ON(-152r5-1-16.67 10 mol Ls对于一般反应：对于一般反应： aA + bB = dD +eE 不同物质表示的反应速度间的关系不同物质表示的反应速度间的关系r(A) : r(B) : r(D) : r(E) = a : b : d : e = = = r(A) r(B) r(D) r(E

8、)abder(A) = - dCA dt（余者类推）（余者类推）注意注意: 反应速率不管大小反应速率不管大小,总取正值总取正值; 反应速率是有单位的物理量反应速率是有单位的物理量.一、实验方法一、实验方法 测定反应体系中某测定反应体系中某一组分在各个反应时刻一组分在各个反应时刻的浓度的浓度 根据表根据表7-1作被作被测组分的浓度测组分的浓度时时间图间图 图图7-1曲线上曲线上各点的斜率就是各点的斜率就是该点的反应速度该点的反应速度表表 N2O5分解反应速度分解反应速度 （340K）二、实验要求二、实验要求 反应的速度不能太快，因为太快，浓度不能测定准确反应的速度不能太快，因为太快，浓度不能测定

9、准确| | | | |0 1 2 3 4 0.160 -0.120 -0.080 -0.040 -V = 斜率斜率 = - ct化学反应速度的实验测定化学反应速度的实验测定7-2-1 有效碰撞理论要点有效碰撞理论要点 1918年年,Lewis,w.用气体运动分子论分析了化学反应过程用气体运动分子论分析了化学反应过程, 提出提出了有效碰撞理论：了有效碰撞理论： 反应分子间只有发生相互碰撞反应分子间只有发生相互碰撞,才可能发生反应；才可能发生反应； 能发生反应的碰撞称为有效碰撞能发生反应的碰撞称为有效碰撞,大部分碰撞为无效碰撞。大部分碰撞为无效碰撞。 发生反应的两个基本前提发生反应的两个基本前提:

10、 :发生碰撞的分子应有足够高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. .7-2 反应速率理论简介反应速率理论简介 对应对应2HIH2+2I,若每次碰撞都反应若每次碰撞都反应,T=500,c (HI) =1.010-3 mol dm-1, d (HI) =4.010-10m. 则理论碰撞次数和实际碰撞次数各为多少？则理论碰撞次数和实际碰撞次数各为多少？ 以碰撞频率公式计算：以碰撞频率公式计算：r实实=1.210-8 moldm-1s-1 两者相差两者相差1012倍倍114sdmmol107.6r这里，这里，Z 碰撞频率，碰撞频率， P 取向因子，取向

11、因子，f 能量因子能量因子112822sdm次104.6MRTdN2ZEa-RTePZ.f.PZr= 能够发生有效碰撞的分子称为活化分子能够发生有效碰撞的分子称为活化分子.分子发生化学分子发生化学反应需要克服反应需要克服活化能活化能(活化分子的平均能量与反应物分子平均活化分子的平均能量与反应物分子平均能量之差值，称为活化能。能量之差值，称为活化能。) (1) 分子之间的斥力分子之间的斥力; (2) 分子中原子之间的键能。分子中原子之间的键能。 因此因此,作只有具有较高能量的活化分子之间发生的有效相互作只有具有较高能量的活化分子之间发生的有效相互碰撞碰撞,才导致化学反应的发生。才导致化学反应的发