第二章-化学动力学基础课件

§2.1化学反应速率的概念第二章化学动力学基础§2.5催化剂和催化作用§2.4反应速率理论和反应机理简介§2.3温度对反应速率的影响§2.2浓度对反应速率的影响§2.1化学反应速率的概念第二章化学动力学基础§2.5§2.1化学反应速率的概念2.1.1

平均速率和瞬时速率2.1.2

定容反应速率§2.1化学反应速率的概念2.1.1平均速率和瞬时速某一有限时间间隔内浓度的变化量。2.1.1

平均速率和瞬时速率2NO2(CCl4)+O2(g)例：

N2O5(CCl4)1.平均速率某一有限时间间隔内浓度的变化量。2.1.1平均速率和瞬时40℃，5.00mLCCl4中N2O5的分解速率N2O5(CCl4)

2NO2(CCl4)+1/2O2(g)40℃，5.00mLCCl4中N2O5的分解速率N2O5(Ct1=0sc1(N2O5)=0.200mol·L-1

t2=300sc2(N2O5)=0.180mol·L-1t1=0sc1(N2O5)=

时间间隔Δt￫0时平均速率的极限值。2.瞬时速率经过A点切线斜率的负数为2700s时刻的瞬时速率。r=-dcB/dt时间间隔Δt￫0时平均速率的极限值。2.A点切线的斜率=t1=0sc1(N2O5)=0.144mol·L-1t2=5580sc2(N2O5)=0mol·L-1A点切线的斜率=t1=0s3.1.2

定容反应速率2NO2(CCl4)+O2(g)例：

N2O5(CCl4)3.1.2定容反应速率2NO2(CCl4)+r——定容条件下的反应速率(mol·L-1·s-1)对于一般的化学反应：∵∴r——定容条件下的反应速率(mol·L-1·s-1)对于一般aA(aq)+bB(aq)yY(aq)+zZ(aq)对于定容的气相反应：溶液中的化学反应：aA(aq)+bB(aq)yY§2.2浓度对反应速率的影响

—速率方程2.2.1

化学反应速率方程2.2.3

浓度与时间的定量关系2.2.2

由实验确定反应速率方程的简单方法—初始速率法§2.2浓度对反应速率的影响

40℃，CCl4中N2O5分解反应的r:c(N2O5)2.2.1化学反应速率方程N2O5的分解速率与N2O5浓度的比值是恒定的，即反应速率r与c(N2O5)成正比。可见：40℃，CCl4中N2O5分解反应的r:c(N2O5)2对于一般的化学反应：

α,β—反应级数：若α=1，A为一级反应；β=2，B为二级反应，则α+β=3，总反应级数为3。α，β必须通过实验确定其值。通常α≠a,β≠b。

k—反应速率系数：零级反应mol·L-1·s-1；一级反应s-1；二级反应(mol·L-1)-1·s-1；k

不随浓度而变，但受温度的影响，通常温度升高，k增大。对于一般的化学反应：α,β—反应级数：若α=1，A为一级反第二章_化学动力学基础课件例如：反应的有关实验数据如下：2.2.2由实验确定反应速率方程的

简单方法—初始速率法例如：反应的有关实验数据如下：2.2.2由实验确定反应该反应的速率方程：

对NO而言是二级反应，对H2而言是一级反应。试问如何求出反应速率系数？该反应的速率方程：对NO而言是二级反应，对亦可写为：2.2.3

浓度与时间的定量关系亦可写为：2.2.3浓度与时间的定量关系lnc-t关系应为直线

lnc-t关系应为直线

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：则半衰期：当反应物A的转化率为50%时所需的反应时间称为半衰期例题:

在过剩的SCN-存在下,发生反应:

某温度下该反应的k=2.0×10-6s-1。（1）计算该反应的半衰期;（2）当Cr3+的浓度减少到最初浓度的25.0%时，需多少时间？例题:在过剩的SCN-存在下,发生反应:某温度下该反2.3.1Arrhenius方程§2.3温度对反应速率的影响

—Arrhenius方程2.3.3对Arrhenius方程的进一步分析2.3.2Arrhenius方程的应用2.3.1Arrhenius方程§2.3温度对反应k与温度有关，T增大，一般k也增大，但k~T不是线性关系。反应速率方程2.3.1Arrhenius方程k和cB影响反应速率。k与温度有关，T增大，一般k也增大，但k~T不第二章_化学动力学基础课件

lnk-1/T

图Arrhenius方程：

k-T

图k-T

关系图：直线的截距为ln{k0}

。直线的斜率为，lnk-1/T图Arrhenius方程：k-T图k-指数形式：k0—指前参量Ea—实验活化能，单位为kJ·mol-1。k0与Ea是经验参量，当温度变化范围不大时，视为与温度无关。指数形式：k0—指前参量k0与Ea是经验参量，1.已知T1—k1，T2—k2，求Ea

通常活化能的数值在40~400kJ·mol-1

之间，多数为60~250kJ·mol-1

。两式相减，整理得到：2.3.2Arrhenius方程的应用1.已知T1—k1，T2—k2，求Ea通常2.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=0.469×10-4s-1T2=318.15K,k2=6.29×10-4s-1求：Ea及338.15K时的k3。2.由Ea计算反应速率系数例题：N2O5(g)2NO2

2.温度升高，k增大，一般反应温度每升高10℃，k将增大2~10倍；2.3.3对Arrhenius方程的进一步分析

1.在，Ea处于方程的指数项中，对k有显著影响，在室温下，Ea每增加4kJ

mol-1，k值降低约80%；2.温度升高，k增大，一般反应温度每升高10℃，k将增大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.根据对同一反应，升高一定温度，在低温区反应的k增加的倍数较多，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；4.对不同反应，升高相同温度，Ea大的反应k增大2.4.1碰撞理论§2.4反应速率理论2.4.3活化能与反应速率2.4.2活化络合物理论2.4.1碰撞理论§2.4反应速率理论2.4.3

以气体分子运动论为基础，主要用于气相双分子反应。例如：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的能量

碰撞的几何方位要适当2.4.1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。能够发生反应的碰撞为有效碰撞。能够发生有效碰撞的分子为活化分子。能够发生反应的碰撞为有效碰撞。气体分子的能量分布和活化能EcEEk—气体分子的能量分布和活化能EcEEk—

以量子力学对反应过程中的能量变化的研究为依据，认为从反应物到生成物之间形成了势能较高的活化络合物，活化络合物所处的状态叫过渡态。例如反应：其活化络合物为，具有较高的势能Eac。它很不稳定，很快分解为产物分子NO2和O2。NOOOO2.4.2活化络合物理论(过渡态理论)以量子力学对反应过程中的能量变化的研究为依据，第二章_化学动力学基础课件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E(Ⅰ)－反应物(始态)势能E(Ⅱ)－生成物(终态)势能正反应的活化能

Ea(正)=Eac-

E(Ⅰ)逆反应的活化能Ea(逆)=Eac-

E(Ⅱ)ΔrHm=E(Ⅱ)-

E(Ⅰ)=[Eac-

Ea(逆)]-[Eac-

Ea(正)]ΔrHm=Ea(正)-

Ea(逆)

Ea(正)＜Ea(逆)，ΔrHm＜0，为放热反应；Ea(正)＞Ea(逆)，ΔrHm＞0，为吸热反应。E(Ⅰ)－反应物(始态)势能正反应的活化能Ea(正)=

Arrhenius活化能：由普通分子转化为活化分子所需要的能量。2.4.3活化能与反应速率Tolman活化能：

对于气相双分子简单反应，碰撞理论已推算出：Ea=Ec+1/2RT≈Ec。常把Ea看作在一定温度范围内不受温度的影响。Arrhenius活化能：由普通分子转化为活

温度影响：当浓度一定，温度升高，活化分子分数增多,反应速率增大。

浓度影响：当温度一定，某反应的活化能也一定时，浓度增大,分子总数增加，活化分子数随之增多,反应速率增大。温度影响：当浓度一定，温度升高，活化分子分数2.5.1催化剂与催化作用的基本特征§2.5催化剂和催化作用2.5.3酶催化2.5.2均相催化与多相催化2.5.1催化剂与催化作用的基本特征§2.5催化剂

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。2.5.1催化剂与催化作用的基本特征催化剂：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：①只能对热力学上可能发生的反应起作用。②通过改变反应途径以缩短达到平衡的时间。④只有在特定的条件下催化剂才能表现活性。③催