精选无机化学 第5章化学动力学初步课件

第5章化学动力学初步5.1化学反应速率5.2浓度对反应速率的影响5.3反应级数5.4反应机理5.5温度对化学反应速率的影响5.6基元反应的速率理论5.7催化剂与催化作用鹃蔷晓熏瞒妻辙超惕不碴耙撇担跋孜靴悲寿码坍蕊虽疡曾峡盖邑挺挖翌袋无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/20221课件第5章化学动力学初步5.1化学反应速率鹃蔷晓熏瞒妻辙超5.1化学反应速率

(ChemicalReactionRates)

宏观：热力学、动力学

热力学：过程的能量交换(H

)、过程的自发方向(G)、过程的限度(K)(△Gø

=-RTlnK)—可能性。

动力学：反应速率（快慢）、反应机理（怎样进行）—现实性。

榨畜腮陋己趋恫佯竞川踢蝗肥蕾茵泽避赞愈裹锣谤样勒辊嘿蹋汗推滩篷固无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/20222课件5.1化学反应速率

(ChemicalReaction例：N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)△Hø

=-92.22kJ.mol-1（放热）

△Gø

=-33.0kJ.mol-1△Gø=-RTlnKK=6.1105但实际上，R.T.，常压，观察不到反应。

解右槐掌碑趣柿欠梆窥蔷盯枯韵攻邻猎黔蝉互竹普赖绕刑多眉遥尿盾凰洱无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/20223课件例：N2(g)+3H2(g)=2NH3(反应速率和反应机理是化学动力学研究的核心问题。反应速率因不同的反应而异:火药爆炸—瞬间；中和反应—几秒；高温固相合成无机材料、有机合成、高分子合成—小时；橡胶老化—年；石油、煤的形成—几百万年…热力学不涉入时间，当然不涉及反应速率，也不涉及反应机理。獭泉退番瓶版挖券毙穗予诞酥炔洼蜗素仪妊事护疮画击湖汝厦躇犹辣瑶盔无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/20224课件反应速率和反应机理是化学动力学研究的核心问题。热力学一、反应速率定义—单位时间内反应物或产物浓度改变的量的绝对值。（一）平均速率和瞬间速率：例：H2O2(aq)

=H2O(l)+½O2(g)

测定实验中O2(g)的析出量，可计算H2O2浓度变化，并按下式计算出反应速率（平均速率）：=-(H2O2)/t=-[c2(H2O2)–c1(H2O2)]/t

计算结果列于教材p.107,表6.1.

可见：t,c(H2O2)

,.菩卑筒叛芽酿庶矣烩枣炳汤明女惩幕时顷超定漏账曳祸润赢齿又香暑势滥无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/20225课件一、反应速率定义—单位时间内反应物或产物浓度改变的量的

I-

H2O2(aq)

→

H2O(l)+½O2(g)

教材p.107,表6.1.拢赂让阴幽甥陆接晴苯徘张囱秤进鞍贴柜椿寺等漳罐禁挟鹏咏帅揣椽豪弃无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/20226课件I-

H2O2(aq)→H2O2(aq)

=

H2O(l)+½O2(g)

或:

N2O5(g)

=2NO2

(g)+½O2(g)良倦恒索翅题佐陀赠变卉倍船茶捡羔圭济盛草尘跺幼啪挞检务软寒谁渗榷无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/20227课件H2O2(aq)=H2O(l)+½O2(g)

令

（无限小），得瞬时速率：

显然，和v的单位是

作出H2O2的c—t

曲线（教材p.108,图6.1)，得到0—40min的平均速率：某一时刻的瞬时速率可用该时间对应的曲线点上的斜率表示，并且可以得到：卸肺咖涟硼基补赂绍糯敲涪唬酌铝昆收受搽庞铃榷禁难谷罚业鲜氨嘎肠滩无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/20228课件令（无限小），得瞬时速率：显然，和v的单位是作出（二）t,c(H2O2),

v

（三）实验测定速率（净反应速率）=|正反应速率-逆反应速率|（四）对于单向反应，反应的开始的瞬间的瞬时速率称为

初速率v0.（五）测定反应速率的实验方法将在物理化学课程中学习。婪盒瑞佛逮橡忘士耐钉镀匪蔚润潜履吧歇恕耘咐泽六衰捏奄赃保岔推箍瑚无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/20229课件（二）t,c(H2O2),v（三）实验测（六）由于一个反应可以用不同的反应物或产物作参照物浓度变化来表示反应速率，为了避免混乱，IUPAC建议对于反应：定义瞬时速率为：

平均速率为：（5.1）（5.2）（5.1）、（5.2）式中，vi为计量系数a、b、d、c，且对反应物取负值，为正值。

对产物取正值,以保证v和钠丫吨裳畦杨陆邦恼句津侣狸濒盒遏楚兢茨峪箍碑汛畦削余钟寝胀耘喷恭无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/202210课件（六）由于一个反应可以用不同的反应物或产物作参照物浓度变化对于一个反应，在某一瞬间其v有确定值（不论以哪一种反应

＿物或产物的浓度变化表示）；在某一时间间隔内，v

也是定值。例：H2O2=H2O+½O2分解反应(教材p.107表6-1)0–20min的

＿V

(H2O2)=

c(H2O2)/[(-1)t]=(0.40–0.80)/[(-1)(20–0)]=0.020mol.dm-3.min-1

＿V(O2)=c(H2O2)/[(½)t]=(0.20–0)/[(½)(20–0)]

＿

=0.020mol.dm-3.min-1=V(H2O2)萨屯正坍噬拢芽某负沉赏赵棱窜孟啃阐碰篓许告把舱匈肘豆术连妆哺咬时无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/202211课件对于一个反应，在某一瞬间其v有确定值（不论以哪一种N2O5(g)

=2NO2

(g)

+½O2(g)

浓度随时间变化曲线刻阂参澜册惮迷短董统揩浩罕违顿稠尹族宽钥谭训吨钦赞窄嚷坪蛤后兔邓无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/202212课件N2O5(g)=2NO2(g)+½O2(g)

N2O5(g)

=2NO2

(g)+½O2(g)

NO2浓度-时间关系壤合颇猜钙铆亥贯浅敌所感厘埔扭锹磁阮缉坝侵源由隘茸灰管限垫愁杏胁无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/202213课件N2O5(g)=2NO2(g)+½O2(g)二、影响反应速率的因素

（一）不同反应的反应速率不同（取决于反应物本身的性质）

（二）同一反应1.浓度；2.气体反应：压力；3.温度；4.使用催化剂。

丙煮腺彤粱掉萌民友赎江冶徘曰白窄愁锚萨新症忻斡首檀韭矿氧搓灸耸刁无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/202214课件二、影响反应速率的因素（一）不同反应的反应速率不同（取决于5.2浓度对反应速率的影响

一、速率方程（式）（动力学方程式）例：CO(g)+NO2(g)

→CO2(g)+NO(g)该反应是基元反应（一步进行的反应）。瞬时速率定义式：v=

-

dc(NO2)/dt

=

-dc(CO)/dt

健修漳国司芯嘉例卫琼缸统自钻鞘室御扮威删智狮灿芹久嚷揖疏黑事咳竟无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/202215课件5.2浓度对反应速率的影响一、速率方程（式）（动力学方CO(g)+NO2(g)→CO2(g)+NO(g)甲组乙组丙组(CO)/mol.dm-3(NO2)/mol.dm-3v0/mol.dm-3.s-1(CO)/mol.dm-3(NO2)/mol.dm-3v0/mol.dm-3.s-1(CO)/mol.dm-3(NO2)/mol.dm-3v0/mol.dm-3.s-10.100.100.0050.100.200.0100.100.300.0150.200.100.0100.200.200.0200.200.300.0300.300.100.0150.300.200.0300.300.300.0450.400.100.0200.400.200.0400.400.300.060耳耶帧订揽筒肤镑习什能唐擎号难邮哑山阁雏骂砷胜芯倦垢蕾谎固贫碗酋无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/202216课件CO(g)+NO2(g)→CO2(g)+NO(由浓度与初速率v0数据可见：

1.从纵向看,甲、乙、丙各组内数据，

不变，1倍，1倍：v∝cCO

.2.从各横行看，各行内

不变，1倍，1倍，v∝cNO2.

合并写为：v=k

cCO

cNO2或：v=k(CO)(NO2)苫滥锣鸿撕异赞凳琢麓芯首还芦蓟杂逼岭创夺答守埋眼枚荆织晾瑞炒樊寥无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/202217课件由浓度与初速率v0数据可见：1.从纵向看,甲、乙、丙各组速率方程式（动力学方程式）

v=k(CO)(NO2)

上式称为该反应的速率方程式，k称为“反应速率常数”，又称“比速常数”，意义是速率方程式中各种物质浓度均为1mol.dm-3时的反应速率；其量纲由速率方程确定；k大小取决于反应物的本质，而与浓度无关，当其它条件相同时，k，则v；通常，T，则k

。速率方程式表示反应速率与浓度的关系。痊橇儒纫滁肥蔗剩溺清吗扎稿决道态数澈贡联噪攫津鉴怕屿吧珠杠吊俱胯无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/202218课件速率方程式（动力学方程式）v=k(CO)(NO2)二、基元反应与非基元反应

基元反应—即一步完成的反应。

非基元反应—分若干个步骤进行的反应，又称“复杂反应”或“复合反应”。

骄我咐诫逢滁施瓷礼嫂贼囚肢泛代命婪巩尘喇灾驯蔡恃瓦狭牧乃腕篇鼎烁无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/202219课件二、基元反应与非基元反应骄我咐诫逢滁施瓷礼嫂贼囚肢泛代命婪（一）基元反应

反应速率方程可由方程式直接写出：例如：基元反应CO(g)+NO2(g)=CO2(g)+NO(g)

V正=k正(CO)(NO2)

V逆=k逆(CO2)(NO)2.平衡常数K与速率常数k正、k逆的关系:V正=V逆→平衡;(B)→[B]k正(CO)(NO2)=k逆(CO2)(NO)[CO2][NO]/[CO)][NO2]=k正/k逆=K滑迫邀姜料妨睬邢拎潘懂娄碗赖途纂迂御痈碎结寓动烤波释哦钞市衰努经无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/202220课件（一）基元反应反应速率方程可由方程式直接写出：滑迫邀姜料妨3.根据速率方程式，由任一组实验数据可以求出速率常数的值例上述反应，取甲组第一横行数据：

k=v/[(CO)(NO2)]=0.005mol.dm-3.s-1/[0.100.10(mol.dm-3)2]=0.5mol-1.dm3.s-1（二级反应量纲）

有了k值，代入速率方程式v=k(CO)(NO2)，可计算出任一时刻CO、NO2浓度对应的瞬时速率。（二）速率方程式必须以实验为依据确定；反应是否基元反应，也必须以实验为依据确定。牧镣朋遣卒次固幼阔掇裳监逆慌栖勾奸撵眺媳梦瞄促圆全缮帚谬标蛛谴让无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/202221课件3.根据速率方程式，由任一组实验数据可以求出速率常数的值例三、质量作用定律

在基元反应中，反应速率与反应物物质的量浓度的计量系数次方的乘积成正比。对于基元反应：

则：

且可能有

而m、n值只能由实验确定。即：质量作用定律不能直接应用于非基元反应，但能应用于构成该非基元反应的每一个具体步骤（基元反应）。

对于“非基元反应”：则：

镊短诈椅烬栋币砌血咸阻冠灰硒政腔耀翰潦寡汞袋趴盅甫窒怜垮嗽啡进爬无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/202222课件三、质量作用定律对于基元反应：则：且可能有而m、n例如：S2O82-+3I-=2SO42-+I3-

非基元反应实验测得：

v=k(S2O82-)(I-)而不是v=k(S2O82-)(I-)3旷槛慌缕夜革斯雏聘汪暴雁鸵聂喉肪乳禽埃诡钦砂照鼻碌舀皋唤必风迂丹无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/202223课件例如：S2O82-+3I-=2SO42-+5.3反应级数

（Orderofreaction）

一、反应级数定义：反应aA+bB=dD+eE实验测得速率方程式为：v=k(A)m(B)n则m称为反应物A的分级数（PartialorderofA）；

n称为反应物B的分级数（PartialorderofB）；（m+n）为反应的级数（Orderofreaction）

。反应级数↑，表示浓度对反应速率影响↑

反应级数是一个宏观物理量。馋各耸沼蚌纪箩媳茅昆肢贷煤侨盐铡霖常将亭壕步巾衙校弘珐阐懈燎岩桃无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/202224课件5.3反应级数

（Orderofreaction）一例1.基元反应CO(g)+NO2(g)=CO2(g)+NO(g)

v=k(CO)(NO2)

对CO：1级反应；对NO2：1级反应；该反应为2级反应。

2级反应k量纲：mol-1.dm3.s-1.对于基元反应：m=a,n=b,m+n=a+b,且a、b均为简单整数。纸豺晴涯灸限膘冗炼软府牙沫俯司锋扔渐吸夕敷漓既浴砷鬃怎碱娩剿喷胎无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/202225课件例1.基元反应v=k(CO)(N

例2.S2O82-+3I-=2SO42-+I3-

非基元反应

v=k(S2O82-)(I-)对S2O82-

1级反应，对I-1级反应，该反应为2级反应。例3.H2O2(aq)

=H2O(l)+½O2(g)

v=k(H2O2)1级反应

例4.核裂变

226

2224Ra→Rn+He

88862

1级反应

筏毙弥铀猎攘蹋暴复迈街雁剐匹煽氖睹群壳纽乙睹畸乘烁估混腾咐狐梆鞋无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/202226课件例2.S2O82-+3I-=2SO42-+例5.H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)v=k(H2)(Cl2)1/2

（链式反应机理）对H2：1级反应，对Cl2：1/2级反应，

反应为3/2级反应。例6.2Na(s)+2H2O(l)=2NaOH(aq)+H2(g)

v=k(Na)0=k

0级反应——反应速率与反应物浓度无关。氨堵黎天似膘浪梁阔灸巢睹伞菠嫡玻胎姜乡兵派属削哥浴启盟憋办糖肃尸无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/202227课件例5.H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)氨二、反应级数与反应速率变化规律

例，设某个一级反应为：A→P速率方程（微分式）在(A)0~(A),(t)0~(t)区间取定积分：

ln(A)-ln(A)0=-ktln(A)=ln(A)0-kt换底，(5.5)lg(A)–t图呈直线（见教材p.117图6-8）,是一级反应的特征。尽陈蠢眠成堰藕清辖淡庄殴把猖避柜我砰疡芍捧啸让荤庚扰乓挡嘛劫何仁无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/202228课件二、反应级数与反应速率变化规律例，设某个一级反应为：A当(A)=1/2(A)0时，对应于t=t1/2，即反应进行一半所需的时间，称为“半衰期”,t1/2可由（5.5）式求得。

lg(A)=lg(A)0-kt/2.303（5.5）lg[(A)/(A)0]=-kt/2.303lg[½(A)0/(A)0]=-k

t1/2/2.303lg(½)=-k

t1/2/2.303t1/2

=0.693/k

或t1/2

=ln2/k（一级反应）(5.6)一、二、三和零级反应的速率变化规律见教材p.116–119.庚印皖御手签轿赊缚夕梆挤懒件磨讥荒臆没芭赤帖栅妖粪岿苏谅瘦扰孽累无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/202229课件当(A)=1/2(A)0时，对应于t=t1反应:AB

1级反应和2级反应的速率方程、k和t1/21级反应（教材p.116,图6-8）2级反应（教材p.118,图6-9）速率方程-dcA/dt=kcA-dcA/dt=kcA2c–t

方程lncA=-kt+ln(cA)01/cA=kt+1/(cA)0线性方程lncA-t1/cA-tkk=-s(s斜率)k量纲：s-1k=sk量纲：mol-1.dm3.s-1t1/2t1/2=2.303lg2/k

=0.693/k（常数）t1/2=1/[k(cA)0]（不是常数）众韵裔类痛匣罚橡搬逛盟吩僚一格诅枕烂久本嚷消奏危潍爱戈裳烂蓖鞋买无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/202230课件反应:AB

1级反应和2级反应的速率方程、k和t1反应:AB

0级反应和3级反应的速率方程、k和t1/20级反应（教材p.116,图6-7）3级反应（教材p.118,图6-10）速率方程-dcA/dt=kcA0-dcA/dt=kcA3c–t

方程cA=-kt+(cA)01/cA2

=2kt+1/(cA)02线性方程cA-t1/cA2-tkk=-s(s斜率)k量纲：mol1.dm-3.s-1k=s/2k量纲：mol-2.dm6.s-1t1/2t1/2=(cA)02/2k（常数）t1/2=3/[2k(cA)02]（不是常数）文辣尽亢维连攀伦袁爵藤辗整胺艾焕宫邱诸冶敝艳这全继述勉习帘盖篆狠无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/202231课件反应:AB

0级反应和3级反应的速率方程、k和t11级反应lncA-t、2级反应1/cA-t和0级反应cA-t关系图悸谬缕觉颤偿胀破忌淋瞻香瞩疽颊枫申粗哎士讽闪鼓锥度沿吓旬脐闭别茄无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/202232课件1级反应lncA-t、2级反应1/cA-t和1级反应

(A)–t图葱信瞳厂景淆郭尽玖讲淮囱玉铃扑唬临阻菩禾捕庞撩陕刷倍鞠个拷敏寺明无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/202233课件1级反应(A)–t图葱信瞳厂景淆郭尽玖讲淮囱玉铃扑唬2级反应

(A)–t图议泡终买臭郸俗骋抚苍困塌卡栏澳吴挖蔬妖垃票堤警闺果售贱碾池后党雁无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/202234课件2级反应(A)–t图议泡终买臭郸俗骋抚苍困塌卡栏澳吴0级反应

(A)–t图词涧郧谭戍锥沾嵌眼宝坍块呆品鸵置绞决寻禹荷置赘音注币逢作舱郑烟卯无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/202235课件0级反应(A)–t图词涧郧谭戍锥沾嵌眼宝坍块呆品鸵置

从微观看，各反应为分子经碰撞而发生。反应过程中所包含的最低分子数目，称为“反应分子数”。例：CO(g)+NO2(g)

CO2(g)+NO(g)反应分子数=2=反应级数对于基元反应：反应分子数

=

反应级数

微观

宏观

（从实验测定的速率方程得到）对于非基元反应，反应分子数无意义。三、反应分子数（只适用于基元反应）涸悬伞辐计掷戳济目叙拭句障诸僳硬邯四蛤讲盟山签咕椒硬持嘱珐碑甭亨无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/202236课件从微观看，各反应为分子经碰撞而发生。反应过程中5.4反应机理

即反应所经历的具体历程（步骤）。按反应机理划分：

基元反应—即一步完成的反应

非基元反应—分若干个步骤进行的反应，又称“复杂反应”或“复合反应”，由若干个基元反应构成。

基元反应可直接应用“质量作用定律”，写出速率方程；非基元反应每个具体步骤（基元反应）也可应由质量作用定律，但整个非基元反应的速率方程不能直接使用质量作用定律，而要由实验测定。

年并束弟棕镜胎雕恨檬歪斥惦翻汛诞符响暗势彻竿告樊直优翼诊四荫微祥无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/202237课件5.4反应机理即反应所经历的具体历程（步骤）。按

例1.H2(g)+Br2(g)

→2HBr(g)实验测得其速率方程为：

v

=

k(H2)

(Br2)1/2反应级数=1.5现认为这个非基元反应包括3个基元反应：（1）Br2

→2Brk1大（快）（2）Br+H2→HBr+Hk2小（慢）（3）H+Br2→HBr+Brk3大（快）（链式反应机理）

玫拌焕靴砖疚蜜闷趣愤借慌谤摧届骚率住腿亿斤胯绿睛油轰熏龄哲屠赋坛无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/202238课件例1.H2(g)+Br2(g)→2HBr(g)实步骤（2）Br+H2→HBr+H是慢步骤,对整个复合反应的速率起控制作用，称为“控速步骤”，其速率方程为：

v=d(HBr)/dt=k2(Br)(H2)其中（Br）可由步骤（1）Br2=2Br的平衡关系求出:K1=[Br]2/[Br2][Br]=(K1[Br2])1/2代入前式，得总反应的速率方程式:v=k2K11/2

(Br2)1/2(H2)v=k

(Br2)1/2(H2)式中，k

=

k2K11/2

.若由实验测得反应的速率方程，计算反应级数与方程有关反应物的计量系数之和不相符，则可认为反应是“非基元反应”。良埃晌什吨较疽照铅悟气估昂勃视慨党及量廊夕殴销厩瞬桶琉裳册泵雷能无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/202239课件步骤（2）Br+H2→HBr+H是慢步骤例2.

NO2(g)

+CO(g)

=NO(g)+CO2(g)

反应机理鞋斌寥鞠坟元薄牲倘喳围赐塞酥装亭五胯垃檀戈睫锑痊船雌绅伶子和天蘑无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/202240课件例2.NO2(g)+CO(g)=NO(g)+5.5温度对化学反应速率的影响例：2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)rGm=-457.18kJ.mol-10(298K)R.T.几乎看不到反应.T=10K,v提高2-3倍。点燃，爆炸:T,k,v冻颈搁垂衫蚕奎纽赃牢隙嘶齐磋沪暗碰池潜辐蚕奴席胆迭骆罚样抹热事种无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/202241课件5.5温度对化学反应速率的影响例：2H2(g)+Arrhenius参照van’tHoff方程:K=Aexp(-Hø/RT)[即：K=Ae

(-Hø/RT)]提出:

k=

Aexp(-Ea

/RT)（5.7）（指数式）式中A—频率因子，Ea—实验活化能。

一、k与T

的关系—Arrhenius公式金胀愈骆峦兰素那胜瓤裙毖伯承崎恒披哮皋凡娩衡日滚拼污蛙枝仙梨饮垛无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/202242课件Arrhenius参照van’tHoff方程:一、对k=Aexp(-Ea/RT)取自然对数，得：lnk=lnA-

Ea/RT换底为常用对数：lgk=-

Ea/2.303RT+lgA

（5.7.2）

（5.7.2）式（教材p.113

6-8式）为直线方程，以lgk对1/T作图得直线（教材p.113图6-4），由斜率可求出Ea：直线斜率s=-

Ea/2.303R（5.7.3）搞五凶浮焉阳卓有颖樟稗瞩奏甸顾加胖闽涎待扮谓效菜捧厌鳖嗽万桐辽闻无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/202243课件对k=Aexp(-Ea/RT)取自然对数，得：例：2N2O5(g)

4NO2(g)+O2(g)

把T1，k1和T2，k2分别代入（5.7.2）式，两式相减得：

也可以求出Ea。

醇旧妖棠产焦余橱舍沽溶匿愈辐息抛酌费梯仍诽权蒙师雾凌啡挝宪捧须钎无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/202244课件例：2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g例：2N2O5(g)

4NO2(g)+O2(g)

不同温度下lgk–1/T

（教材p.113表6-2）

殷浇润瀑蒜吸屯矽街麦怖厉歼物逊闷豢巷娇亩菩所乘耙欣弹桔找氯柞村嗡无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/202245课件例：2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g以lgk对1/T作图得直线（教材p.113图6-4），

由直线斜率可求出Ea：s=-Ea/2.303R埂侥扇棉束喘识奇蕊末绎钳遏铸颊孟喻妄酒坷攘没搜也薪引扰芭莱告滦将无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/202246课件以lgk对1/T作图得直线（教材p.113图6-4）二、反应活化能

反应活化能——指反应中活化分子平均能量与反应物分子平均能量之差(这点适用于“基元反应”)：（5.8）反应活化能是宏观物理量，具平均统计意义.对于“非基元反应”，Ea的直接物理意义含糊。故有人把实验测得的活化能称为“表观活化能”。Arrhenius公式（5.7）、(5.8)既适用于基元反应,也适用于非基元反应。黎合米浮斥动叭顾画尔顷乐茹台炽推抑隋栋撇壬宋痕履扩揉绍蜜锯雨椰阅无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/202247课件二、反应活化能反应活化能——指反应中活化分子平均能5.6基元反应的速率理论碰撞理论和过渡状态理论一.

碰撞理论(Lewis提出,主要适用于气体双分子反应

）:—反应速率由碰撞频率（Z），有效碰撞占总碰撞次数的分数（能量因子f）和碰撞的方位因子（P）3个因素决定。

v=Z

f

P

（5.9）

珠凰托滑汽井傣件沽恕厂味肠舅浑较慕盼舰甚衔催焕氖旷叛瘤惑唉踞叼验无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/202248课件5.6基元反应的速率理论碰撞理论和过渡状态理论珠凰托滑汽A、B的碰撞频率ZAB:(反应A(g)+B(g)

→

D(g))

ZAB=Z0(A)(B)(5.10)

Z0为（A）、（B）为单位浓度时的碰撞频率，Z0与分子量及分子大小有关。2.只有平均动能大于一个临界值Ec的A,B分子互相碰撞才是“有效碰撞”。“有效碰撞”占总碰撞次数的分数f，符合Maxwell-Boltzmann分布定律(正态分布)，又称“能量因子”。

f

=有效碰撞次数/总碰撞次数

=exp(-Ec/RT)(5.11)沈褥匡识剃岗知昼砒撑喉糙稗没声晰闪鼻蹄苍菇限踢增弛洞嗡念小箱侥情无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/202249课件A、B的碰撞频率ZAB:(反应A(g)+B(gEc指发生有效碰撞的“分子对”所具有的最低动能（或称“阈能”），且实验活化能

Ea=Ec+½RT∵Ec>>½RTEa

Ec3.A、B分子沿着有利的方向碰撞才能发生“有效碰撞”。案舟苍鳖乙蝶芭月椭筏险烦汛氢粤蛤蹋伤碳言瓶椒荚腥瓷族酚咨查向掷砸无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/202250课件Ec指发生有效碰撞的“分子对”所具有的最低动能（或称“阈能”

NO2(g)+F2(g)2NO2F(g)嘎饲束娶捕贾商疡识毖蠢厕亢诀街搭胃湾呜殷态倡寄印飘货朔襟护鼻柒讼无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/202251课件NO2(g)+F2(g)2NO2F(g)嘎饲束例：CO(g)+NO2(g)CO2(g)+NO(g)（基元反应）

把（5.10）,(5.11)式代入（5.9）式，得:v=Z

fP=Z0(A)(B)

exp(-Ec/RT)

Pv

=k(A)(B)（5.9.1）

式中，k=Z0

exp(-Ec/RT)

P（5.12）

蓟哈嗡适洼锰郭蛹勘窍旧吮辈盔狞嵌理寓碱兽嫌痹惨公蚁玛腿鄂颧种蹭砧无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/202252课件例：CO(g)+NO2(g)CO2(g)+可见，速率常数与Z0、exp(-Ec/RT)、

P有关，即与分子的大小、分子量、活化能、温度、碰撞方位等因素有关，从而从理论上论证了阿仑尼乌斯的公式，阐明了速率常数的物理意义。该理论直观，但仅限于处理气体双分子反应，且把分子当作刚性球，忽略了的分子结构。

备鼻斌自您田凯葱趾并捻摸剩蓝要铅腔捻庙楚聂浑炭耐质入树悍违巍络唐无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/202253课件可见，速率常数与Z0、exp(-Ec/RT)、P二、过渡状态理论（活化配合物理论）由Eyring和Polanyi提出，运用了量子力学及统计力学方法。要点：1.反应物分子活化配合物（过渡状态）产物2.位能（势能）:始态过渡状态

终态3.T一定，Ea，则活化分子总分子总数的比例，反应速率v；反之，Ea

，反应速率v

.巨躬山杯阀内裴焕涅蝗渺泪惫鄙博喷敷隶称艳牢茸寇台紊靡眉哉涸裁嘿勃无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/202254课件二、过渡状态理论（活化配合物理论）由Eyring和Polan势能示意图

设反应为：A+B-C→A-B+C

A…B…C——活化配合物（过渡状态）

Ea=134kJ.mol-1

——----------------势能

反应物分子E’a=368kJ.mol-1

A+B-CrH0=-234kJ.mol-1

A–B+C

----------------——产物

骇销瞧锌嘉羞莽攘郎娟脉炊本藏庇统蕾呛陈蒋圃醚燃化标鸣截涣衷曰酱魂无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/202255课件势能示意图

设反应为：A+B-C→A-B+1.反应物分子—活化配合物（过渡状态）—产物例：快A+B-C↔[A…B…C]*活化配合物（过渡态）

△Gø

（相当于Arrhenius“活化状态”）(*代表活化状态)

慢

↔A–B+C

(化学键重组——原有键断开，形成新的键)

2.位能（势能）设反应为：A+B-C→A-B+C始态（反应物）<过渡态（活化配合物）>终态（产物）A+B-CA…B…CA-B+C砰赁悍公驰啊讽黄汽塑取呼烛嫌轿理佬避弗醒访榴货臼亨匣丈迷糜伺零馅无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/202256课件1.反应物分子—活化配合物（过渡状态）—产物砰赁悍公驰啊讽例：基元反应NO2(g)

+

CO(g)

=NO(g)+CO2(g)

__可见：正反应活化能

Ea=E（活化配合物分子）-E（反应物分子）

__

逆反应活化能

Ea’=E（活化配合物分子）-E（产物分子）

赋柔限费蛋路魄颧穆狠爽狱跋颠旧参穷扫秽售没佃锥专折萤廉诈架始囊躲无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/202257课件例：基元反应NO2(g)+CO(g)=NO(g优点：

（1）可以理论计算一些简单反应的活化能、且与Arrhenius的实验活化能值相符。（2）指出了反应速率与微观结构的联系，是一个正确方向。（3）v不但与Ea有关，而且与形成活化配合物过程G

有关，从而建立了动力学与热力学的桥梁。缺点：（1）确定活化配合物的结构十分困难。（2）目前只解决了一些简单反应，应用范围还较小。滁淑斡晤梯镀赚族磨湾劈鄙诱芜懊代慈省嵌计姚侩仔床甚咸猩冬斩掖为欣无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/202258课件优点：Arrhenius的实验活化能值相符。滁淑斡晤梯镀6.6催化剂与催化作用

催化作用的3个特点：用得多，了解得少，发展得快。一、催化剂（Catalysts）—能改变反应速率(k)，而反应前、后本身的组成和质量不改变的物质。催化剂：正催化剂，使v负催化剂，使v二、催化作用（Catalysis）—催化剂改变反应速率的作用。原因：改变了反应机理（途径）、使Ea,k,v.糯徽曼坊屠游歉旅伦鲍禽夺河沉楷设功龟褂瓦诵吞凄裴舷筒测熙必槛择于无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/202259课件6.6催化剂与催化作用催化作用的3个特点：用得多，了解得催化剂（K）改变反应途径示意图双挂班戴颐括葬底啄启克嗽剂娃鬼物痊问立霜绢姐贿桌落孕虎垢泪罐仗摔无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/202260课件催化剂（K）改变反应途径示意图双挂班戴颐括葬底啄启克嗽剂娃催化剂改变反应途径实例例1.Br22H2O2

(aq)→2H2O(l)+O2(g)勋尤役权罕询位几锦赵履岩角狸忍扶汲杨谐贯阎示臆刊尹波镐端好乘葛秒无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/202261课件催化剂改变反应途径实例例1.例2.

（零级反应）据Arrhenius公式（基元、非基元反应均适用）：当Ea

,k,v.亲藐遭谍烫脑待很灸敢庸咆友扮希饿导粹反羚气巷冕凳蕾恢函盗濒悠伺糕无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/202262课件例2.（零级反应）据Arrhenius公式（基元、非基元例3.

（503K）

（503K）

同样，Ea

,k,v.

注意：使用催化剂并不改变反应体系的始态和终态，因此总反应的△Hø

,△Sø

,△Gø均不变，由△Gø

=-RTlnK可知，平衡常数K也不变。假李易怜账蛀裸炒孔讲特绳甸式激膊泰鹏唤骑懂身覆铱镶蔼保咒智霜援氧无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/202263课件例3.（503K）（503K）同样，Ea,例4.

Pt

C2H4(g)+H2(g)=C2H6(g)临瑰米看敛滦炯螺遍发诵酉粤瓢愤耀懊穴画说蛰迫孕杯陶题季砾嚏挟暗伴无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/202264课件例4.Pt（正）催化剂的作用正催化剂能改变反应途径，降低Ea，同等地提高正、逆反应速率，但不会使原来的平衡移动，也不能改变平衡常数。对于热力学预言非自发的反应，使用催化剂无作用，即催化剂不能改变反应自发的方向。块鼓反渊靶弊诛消永内包点错镇商寓诲辽障底矽吃啄维射肛煞忧捎好沪琳无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/202265课件（正）催化剂的作用正催化剂能改变反应途径，降低Ea，块鼓反渊第5章小结1.掌握反应速率定义。2.重点掌握速率方程式、反应级数；只要求掌握一级反应lg(A)–t的关系。3.重点掌握Arrhenius公式，

lgk=-Ea/2.303RT+lgA及“活化能”概念。4.掌握基元反应速率两种理论。5.一般了解催化作用。6.一般了解反应机理。

恰欢缆捌拂穴迂体岔滚估咖眩锨归间靡铸匆毯添裤宽钮蜒继杏挤却磕曝肚无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/202266课件第5章小结1.掌握反应速率定义。恰欢缆捌拂穴迂体1.反应速率定义对于反应瞬时速率为：平均速率为：vi

为计量系数a、b、d、c，且对反应物取负值，对产物取正值。左易镣怜史条桃抒肮咱廓素澳粕挫摸瞅践雾唐碰咙盎玩棠龙振眶构屁浴瘪无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/202267课件1.反应速率定义对于反应左易镣怜史条桃抒肮咱廓素澳粕挫摸瞅2.速率方程式、反应级数CO(g)+NO2(g)→CO2(g)+NO(g)该反应是基元反应（一步进行的反应）。瞬时速率定义式：v=

-

dc(NO2)/dt

=

-dc(CO)/dt速率方程式（动力学方程式）：

v=k(CO)(NO2)速率方程式表示反应速率与浓度的关系。反应级数：实验测得反应aA+bB=dD+eE的速率方程式为：v=k(A)m(B)n则m称为反应物A的分级数（PartialorderofA）；

n称为反应物B的分级数（PartialorderofB）；（m+n）为反应的级数（Orderofreaction）。武叙镐沾判诚叔擎深替居卜檬萄很靡易讣迈毗恋可熙感祟哩唤玫手鹃叭主无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/202268课件2.速率方程式、反应级数CO(g)+NO2(g)→一级反应lg(A)–t的关系设某个一级反应为：A→Plg(A)–t图呈直线,是一级反应的特征。对应于t=t1/2，即反应进行一半所需的时间，称为“半衰期”,t1/2可由上式求得：t1/2

=ln2/k（一级反应）爸泉慕烘诲化帝秘钩焉菲拐场弱盆祝何啦韩澳柒险翱偿抽彭茄疼溅淄嗣赣无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/202269课件一级反应lg(A)–t的关系设某个一级反应为：A一、二、三和零级反应的速率变化规律

反应:AB

1级反应和2级反应的速率方程、k和t1/21级反应（教材p.116,图6-8）2级反应（教材p.118,图6-9）速率方程-dcA/dt=kcA-dcA/dt=kcA2c–t

方程lncA=-kt+ln(cA)01/cA=kt+1/(cA)0线性方程lncA-t1/cA-tkk=-s(s斜率)k量纲：s-1k=sk量纲：mol-1.dm3.s-1t1/2t1/2=2.303lg2/k

=0.693/k（常数）t1/2=1/[k(cA)0]（不是常数）谭蛇承隅郊撕慰历薯烂熔辫敖棠伪惠玄牌俭题促憋取碍甲周坦熄夫赎舷装无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/202270课件一、二、三和零级反应的速率变化规律

反应:A反应:AB

0级反应和3级反应的速率方程、k和t1/20级反应（教材p.116,图6-7）3级反应（教材p.118,图6-10）速率方程-dcA/dt=kcA0-dcA/dt=kcA3c–t

方程cA=-kt+(cA)01/cA2

=2kt+1/(cA)02线性方程cA-t1/cA2-tkk=-s(s斜率)k量纲：mol1.dm-3.s-1k=s/2k量纲：mol-2.dm6.s-1t1/2t1/2=(cA)02/2k（常数）t1/2=3/[2k(cA)02]（不是常数）挨麻稀申炽骸谴二蛔膊篙沼甘甘根在闰兄欧娇毡毗伴宁剔玫岭致厨怕铣漂无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/202271课件反应:AB

0级反应和3级反应的速率方程、k和t13.Arrhenius公式及“活化能”概念k=Aexp(-Ea/RT)（指数式）lgk=-Ea/2.303RT+lgA（对数式）A—频率因子，Ea—实验活化能。

以lgk对1/T作图得直线，由斜率可求出Ea：直线斜率s=-

Ea/2.303R反应活化能——指反应中活化分子平均能量与反应物分子平均能量之差(这点适用于“基元反应”)：

喂愚富极诽酉揉砰宰需赴伶坞掖聪滩酶需寥鸯氯痊啥稗亩仟扑钾携尤联走无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/202272课件3.Arrhenius公式及“活化能”概念k=Aex4.基元反应速率两种理论(1)碰撞理论(适用于气体双分子反应

）:—反应速率由碰撞频率（Z），有效碰撞占总碰撞次数的分数（能量因子f）和碰撞的方位因子（P）3个因素决定。v=Z

fP=Z0(A)(B)

exp(-Ec/RT)

Pv

=k(A)(B)式中，k=Z0

exp(-Ec/RT)

P吴懊译较汀混啪从铣唆再丧沾栈湃柯柳均篙襄莹驹笛残甭啥阔席产肋姚挚无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/202273课件4.基元反应速率两种理论(1)碰撞理论(适用于气体双分(2)过渡状态理论（活化配合物理论）例：基元反应NO2(g)

+

CO(g)

=NO(g)+CO2(g)

__可见：正反应活化能

Ea=E（活化配合物分子）-E（反应物分子）

__

逆反应活化能

Ea’=E（活化配合物分子）-E（产物分子）

声沮瞻籍利帮酣由渡拱袭湛档雍脯宇矗沾凳启蔽兴代狱猖娜徐磐抓洛互占无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/202274课件(2)过渡状态理论（活化配合物理论）5.催化作用催化剂（K）改变反应途径示意图潮潭夺汇衣唇较赋荐付忍敖盟俯纂取蒲绝灌心屉盘朔迪押烂雁僳肚豌鲁亭无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/202275课件5.催化作用潮潭夺汇衣唇较赋荐付忍敖盟俯纂取蒲绝灌心屉盘朔（正）催化剂的作用正催化剂能改变反应途径，降低Ea，同等地提高正、逆反应速率，但不会使原来的平衡移动，也不能改变平衡常数。对于热力学预言非自发的反应，使用催化剂无作用，即催化剂不能改变反应自发的方向。同晚导州筹念栽确间恒练恶焰雾摘孕残讨目居艰弧否疼舷犁眨刃煮峙女听无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/202276课件（正）催化剂的作用正催化剂能改变反应途径，降低Ea，同晚导州6.反应机理

即反应所经历的具体历程（步骤）。按反应机理划分：

基元反应—即一步完成的反应

非基元反应—分若干个步骤进行的反应，又称“复杂反应”或“复合反应”，由若干个基元反应构成。

基元反应可直接应用“质量作用定律”，写出速率方程；非基元反应每个具体步骤（基元反应）也可应由质量作用定律，但整个非基元反应的速率方程不能直接使用质量作用定律，而要由实验测定。

闸稳薛忘句苦织数碑鄙摊皮哟熔军鞍奔嘲醇襄紊慷声澎羹九椿婚落袍莲扰无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/202277课件6.反应机理即反应所经历的具体历程（步骤）。按反第5章作业教材p.120–123:4,5,7,11,13,14,17,20污贵每害炒滚镭儒宾坪搽翌挤荚力欣讳牺鼻抒娜旬九彰粘股省帖紊品颁嗓无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/202278课件第5章作业教材p.120–123:污贵每害炒滚镭儒宾坪搽第5章化学动力学初步5.1化学反应速率5.2浓度对反应速率的影响5.3反应级数5.4反应机理5.5温度对化学反应速率的影响5.6基元反应的速率理论5.7催化剂与催化作用鹃蔷晓熏瞒妻辙超惕不碴耙撇担跋孜靴悲寿码坍蕊虽疡曾峡盖邑挺挖翌袋无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/202279课件第5章化学动力学初步5.1化学反应速率鹃蔷晓熏瞒妻辙超5.1化学反应速率

(ChemicalReactionRates)

宏观：热力学、动力学

热力学：过程的能量交换(H

)、过程的自发方向(G)、过程的限度(K)(△Gø

=-RTlnK)—可能性。

动力学：反应速率（快慢）、反应机理（怎样进行）—现实性。

榨畜腮陋己趋恫佯竞川踢蝗肥蕾茵泽避赞愈裹锣谤样勒辊嘿蹋汗推滩篷固无机化学--第5章化学动力学初步无机化学--第5章化学动力学初步11/18/202280课件5.1化学反应速率

(ChemicalReaction例：N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)△Hø

=-92.22kJ.mol-1（放热）

△Gø

=-33.0