化学反应速率

化学反应速率第一页，共四十五页，2022年，8月28日

化学动力学研究的是反应进行的速率,并根据研究反应速率提供的信息探讨反应机理，即研究反应的快慢和反应进行的途径。H2与O2具有生成H2O的强烈趋势,但室温下气体混合物放置1万年仍看不出生成H2O的迹象。为了利用这个反应释放的巨大能量,就必须提供适当的动力学条件。因此，化学动力学研究还在于其实用意义。第二页，共四十五页，2022年，8月28日2.5.1化学反应速率的概念Conceptionofchemicalreactionrate第三页，共四十五页，2022年，8月28日反应速率是指给定条件下反应物通过化学反应转化为产物的速率，常用反应物或者生成物的浓度随时间的变化来表示。浓度常用mol·L–1，时间常用s，min，h，d，y。1.化学反应的速率第四页，共四十五页，2022年，8月28日aA+bByY+zZ对于一般的化学反应：速率用反应物和产物表示都可以反应速率又分为平均速率和瞬时速率两种表示方法。第五页，共四十五页，2022年，8月28日瞬时速率只能用作图的方法得到，例如对于反应（45℃）：

2N2O5→4NO2+O22反应的瞬时速率第六页，共四十五页，2022年，8月28日c(N2O5)/mol·dm-3

v/mol·

dm-3·s-10.905.4×10-40.452.7×10-4第七页，共四十五页，2022年，8月28日反应2W+XY+Z哪种速率表达式是正确的？Question1第八页，共四十五页，2022年，8月28日

1.反应历程：反应物转变为生成物的具体途径、步骤。B是隋性物质，只起传递能量的作用2.5.2反应历程和基元反应第九页，共四十五页，2022年，8月28日2.基元反应：反应物分子(或离子、原子及自由基等)直接碰撞发生作用而生成产物的反应第十页，共四十五页，2022年，8月28日研究证明：只有少数化学反应是由反应物一步直接转化为生成物的基元反应！第十一页，共四十五页，2022年，8月28日2.5.3

反应速率理论简介Briefintroductorytoreactionratetheory1碰撞理论

Collisiontheory2过渡状态理论

Transitionstatetheory

第十二页，共四十五页，2022年，8月28日(1).发生化学反应的首要条件——碰撞;(2).但并非所有的碰撞均能发生化学反应；1碰撞理论第十三页，共四十五页，2022年，8月28日(1)

能量因素

活化分子：那些具有足够高的能量、能够发生有效碰撞的分子。第十四页，共四十五页，2022年，8月28日气体分子的能量分布曲线活化分子百分数

f=活化能:

要使普通分子成为活化分子所需的最小能量,用Ea表示。即要使1mol具有平均能量的分子转化成活化分子所需吸收的最低能量。第十五页，共四十五页，2022年，8月28日(2)

方位因素

两分子取向有利于发生反应的碰撞机会占总碰撞机会的百分数称为方位因子p。合适方向不合适的方向

化学反应的方位因素第十六页，共四十五页，2022年，8月28日对HCl和N(CH2CH2CH3)3

的气相反应，显然HCl的H端只能通过狭窄的“窗口”接近孤对电子，发生有效碰撞的机会自然小多了。Example第十七页，共四十五页，2022年，8月28日2过渡状态理论20世纪30年代埃林等人提出：理论要点：反应物分子在碰撞后，形成一种活化络合物，其价键结构处于原有化学键被削弱，新化学键正在形成的过渡状态，此时，势能较高，极不稳定极易分解为产物或者反应物。A+B-C→[A‥·B‥·C]*→A-B+C反应物(始态)活化络合物(过渡态)

产物(终态)第十八页，共四十五页，2022年，8月28日反应前过渡态反应后第十九页，共四十五页，2022年，8月28日第二十页，共四十五页，2022年，8月28日★反应物的能量必须爬过一个能垒才能转化为产物；★即使是放热反应(△rH为负值)，外界仍必须提供最低限度的能量，这个能量就是反应的活化能。第二十一页，共四十五页，2022年，8月28日2.5.4影响化学反应速率的因素

Influentialfactorsonchemicalreactionrate第二十二页，共四十五页，2022年，8月28日1浓度对化学反应速率的影响在温度恒定情况下,增加反应物的浓度可以增大反应速率。

用来表示反应速率与反应物浓度之间定量关系的方程式叫速率方程又叫速率定律。白磷在纯氧气中和在空气中的燃烧一、化学反应的速率方程第二十三页，共四十五页，2022年，8月28日

(1)质量作用定律(lawofmassaction)在一定温度下，基元反应的速率与各反应物浓度相应幂的乘积成正比。对于一个基元反应：aA+bBcC+dD其速率方程(rateequation)可以表示如下：=kc﹒c

(A)a·c(B)b式中v为瞬时速率，c(A)、c(B)分别为瞬时浓度；kc为速率常数(rateconstant)。1.基元反应的速率方程第二十四页，共四十五页，2022年，8月28日(2)．反应级数(reactionorder)

基元反应aA+bB=cC+dD=kc﹒c

(A)a·c(B)b

a+b

表示该反应级数。对于物质A是a级反应，对物质B是b级反应反应级数的意义：表示了反应速率与物质的量浓度的关系。速率方程中各反应物浓度的指数和。第二十五页，共四十五页，2022年，8月28日(3)．速率常数(rateconstant)关于速率常数

kc

:①由化学反应本身决定，是化学反应在一定温度时的特征常数；②相同条件下，kc值越大，反应速率越快；③kc的数值与反应物的浓度无关。受温度、催化剂影响。第二十六页，共四十五页，2022年，8月28日速率常数的单位：对零级反应：mol·l-1·s-1对一级反应：s-1对二级反应：mol-1·l·s-1对三级反应：mol-2·l2·s-1第二十七页，共四十五页，2022年，8月28日不能只根据反应式写出其反应速率方程。复杂的非基元反应→分成若干个基元反应→反应最慢的一步作为控制步骤；最慢的一个反应就控制了该复杂反应的反应速率。2．非基元反应的速率方程

A2+B→A2B

所以u=kc(A2)

A2→2A

Slowreaction

2A+B→A2B

Fastreaction第二十八页，共四十五页，2022年，8月28日特点:①复杂反应的反应速率由最慢的一步决定，称为决速步骤，通过实验可以找出决速步骤(Ratedeterminingstep)；②反应速率一般只与反应物浓度有关，而与产物浓度无关；③

速率方程式与反应方程式的书写方式无关，方程式系数不影响速率方程式；

aA+bB→dD+eEV=kc.cmA.cnB(am,bn)

.

第二十九页，共四十五页，2022年，8月28日一些反应的速率方程第三十页，共四十五页，2022年，8月28日

复杂反应的速率方程只能通过实验获得，即使由实验测得的反应级数与反应方程式中反应物计量之和相等，该反应也不一定就是基元反应。

实际是两步完成如:H2(g)+I2(g)=2HI(g)I2(g)=I(g)+I(g)

快

H2(g)+2I

(g)=HI(g)+HI(g)慢=kc﹒c

(H2)·c(I2)未知反应历程复杂反应的速率方程只能通过实验获得！第三十一页，共四十五页，2022年，8月28日实验

初始c(NH4+)初始c(NO2–)初始速率(mol·L–1·s–1)1.35×10-70.005mol·L–1

20.200mol

·L–10.010mol

·L–15.40×10-730.100mol

·L–10.010mol

·L–12.70×10-70.100mol

·L–11对反应NH4+(aq)+N2(g)+2H2O(l)：由实验1和2可知：v2:v1=2.00=(2.0)m∴m=1同理可得n=1

∴v=k

c()c()

1.35×10-4mol·L-1·s-1

(0.100mol·L-1)(0.005mol·L-1)k==2.7×10-4mol-1·L·s-1介绍一种速率方程的确定方法—初始速率法第三十二页，共四十五页，2022年，8月28日I、对于基元反应：直接根据反应式写出速率方程；

II、已知反应机理的复杂反应：根据定速步骤写出速率方程；

III、不知机理的复杂反应：由实验法确定速率方程。

【总结】第三十三页，共四十五页，2022年，8月28日对臭氧转变成氧的反应2O3(g)3O2(g)其历程为：O3O2+O（快）O+O32O2（慢）适合此历程的速率方程是什么？kc2

(O3)b.kc(O3)c(O)c.kc(O3)2c(O2)d.kc2

(O3)

c-1(O2)Question3第三十四页，共四十五页，2022年，8月28日零级反应：3．简单反应级数反应的半衰期一级反应：二级反应：==kc﹒c

(B)0

=kc==kc﹒c

(B)第三十五页，共四十五页，2022年，8月28日温度升高，大多数化学反应的速度加快●分子运动速率加快,反应物分子间碰撞频率增大●活化分子百分数增大原因：2温度对化学反应速率的影响(1).Van’tHoff规则：第三十六页，共四十五页，2022年，8月28日

(2)．阿仑尼乌斯方程式及其应用A：反应的频率因子，对确定的化学反应是一常数，A与k同一量纲；Ea： 反应活化能；

R： 8.314J·mol-1·K-1

T： 热力学温度第三十七页，共四十五页，2022年，8月28日阿仑尼乌斯公式的应用(1)求反应的活化能①作图法

做图斜率②根据二点进行计算

或第三十八页，共四十五页，2022年，8月28日

(2)求反应的速率常数或(3)解释一些速率规律:①温度升高,反应速率加快。②活化能越大,反应速率越小。第三十九页，共四十五页，2022年，8月28日3催化剂对反应速率的影响催化剂:存在少量就能显著改变反应速率，反应结束时，其自身的质量、组成和化学性质基本不变的物质。催化作用的特点：(1)催化剂与催化作用a.催化剂只能改变反应速率,不能改变反应方向。b.催化剂只能缩短可逆反应达到平衡的时间,不能改变平衡状态。c.催化剂参与反应过程,改变反应途径,降低反应活化能。第四十页，共四十五页，2022年，8月28日