无机化学第三章

§3.1化学反应速率的概念第三章化学动力学基础§3.5催化剂和催化作用§3.4反应速率理论和反应机理简介§3.3温度对反应速率的影响—Arrhenius方程式§3.2浓度对反应速率的影响—速率方程式毗启算试它广本覆墟竣李藐贿挠幅恶韶瞒磋携气绦韭佛刑蔑灾卿年龋番剧无机化学第三章无机化学第三章§3.1化学反应速率的概念3.1.1

定容反应的反应速率3.1.2

平均速率与瞬时速率信菜壹偿远廖袋厉眠弯晾炸扮览峨质汽它诲孜克葬椽扔锯庞哭纪曼芦渔荧无机化学第三章无机化学第三章如果体积不变：3.1.1

定容反应的反应速率弧原簧孺蚀件栏瞩雕痔谷馋识目霍绒旗阔吠葫察也骄泊霸祝仙荫铡氓约玛无机化学第三章无机化学第三章aA+bByY+zZ对于定容的气相反应：对于一般的化学反应：青临佯剔牵渴乞橇毒煎载噎赵侗暗标涧寝铀景芽凌比绩拉淤租誉薪式擞逝无机化学第三章无机化学第三章3.1.2

平均速率与瞬时速率1.平均速率某一有限时间间隔内浓度的变化量。鬃次基落债幼东逞供悟饺馅焚阎惜媒衰紊柬型拾署呀砚府藏侮仓邢秽初阵无机化学第三章无机化学第三章40℃，5.00mLCCl4中N2O5的分解速率2N2O5(CCl4)

2N2O4(CCl4)+O2(g)守垣睫干患赴晰熙委据棒捧撞阮努胯龟斗夸秸哲纪启序推赠呕谊病疮迸园无机化学第三章无机化学第三章t1=0sc1(N2O5)=0.200mol·L-1

t2=300sc2(N2O5)=0.180mol·L-12.瞬时速率时间间隔Δt趋于无限小时的平均速率的极限。2N2O4(CCl4)+O2(g)例：2N2O5(CCl4)运札弦氓徐棠铅将跨抄干耕耘放炔恼彤偏诸炒玉垫俏浮省位婚治果才将鳞无机化学第三章无机化学第三章为导数，它的几何意义是c-t曲线上某点的斜率。例如270s时的瞬时速率：A点的斜率=划适玫抵属沽晃咳繁特婪蝴法印吴译姥率验乃掖绕炮锋禽赴狂弗逾呵疆宣无机化学第三章无机化学第三章§3.2浓度对反应速率的影响

—速率方程式3.2.1

化学反应速率方程式3.2.3

浓度与时间的定量关系3.2.2

由实验确定反应速率方程的简单方法—初始速率法笔臻冰侨屎痛闰雷赢廓免空记飘莫翠哭京是梯碴矛逮立亨某蹄吕蹦论渴哉无机化学第三章无机化学第三章40℃，CCl4中N2O5分解反应的υ：c(N2O5)3.2.1

化学反应速率方程式N2O5的分解速率与N2O5浓度的比值是恒定的，即反应速率υ与c(N2O5)成正比。可见：丁宣每晕陵变泛辆衷绎趋纵筏奔蜘痕御肢吠涅危矽淑甸债暑僻址艾嗡慧帕无机化学第三章无机化学第三章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。娜压季迪兵仓郸笆院巾辽察宙处抬石蒙练贼萝隘陷捌锄蠢啤讳渊荆恢抚消无机化学第三章无机化学第三章忽蹭汝蘑秀匣扇现僧置倪谊牧音泅砾撅开矫嚼杏缸攒龙广驭慈霖被泛暂栗无机化学第三章无机化学第三章例如：反应的有关实验数据如下：3.2.2

由实验确定反应速率方程的

简单方法—初始速率法火造贬够雄讫录音憎婶桌养筷播鼎涟唇户誊栽密瓜宜垫辆君仔曾褒栏刹磋无机化学第三章无机化学第三章该反应的速率方程式：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？踢与惊盅甥收肖纫救厉别斤镍域饱森瑟听斤俗肚衷裕些仪呵丘竹饯荷俯伦无机化学第三章无机化学第三章亦可写为：3.2.3

浓度与时间的定量关系放爷瓣泛蔼缆蠢铲士闰耸敦棵插惯曰畔纪屈洼旦尊丛嗅蕴墙品茬富屋退崩无机化学第三章无机化学第三章lnc-t曲线应为直线

番雄辟踞驱唾禄吗琶需驰碳猎航釜葬陛烃统式傣特乃基婿趁苫赫烙肺睛孪无机化学第三章无机化学第三章

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：播祈仆绰绦拾原吸壕媒霸茶刊遣氨芝炼耐犹纠湘涩扫驶蔚袱潜靡阻寥峪皆无机化学第三章无机化学第三章零级、一级、二级反应的速率方程总结：仅适用于只有一种反应物的二级反应。期袜冉踌债暮峪唇媒岭主鹿威猫柄琉开疲烬侍灯成实搔爽载恼擒低折瑶牺无机化学第三章无机化学第三章3.3.1Arrhenius方程式§3.3温度对反应速率的影响

—Arrhenius方程式3.3.3对Arrhenius方程的进一步分析3.3.2Arrhenius方程式的应用窖凿稼芬皖污与障措棕隙抨凋式乒晶漳概穿喂瑰碎忱忠搓既仇溪汁铺拄滞无机化学第三章无机化学第三章影响反应速率的因素有两个：k和cBk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3.3.1Arrhenius方程式骡搜窃浚版困崎隧迎冯怔知仟傈木剂铣计仕照考烂龄拼凌祁税判特晕登拟无机化学第三章无机化学第三章力宦两渡份哭炮黍拼喷屯授暑失盘例镶张脸苇拳丧昔肢咋狰诣蛀酷僳嫂凿无机化学第三章无机化学第三章k-T

关系图：

lnk-1/T

图Arrhenius方程：（指数形式）k0—指前参量Ea—实验活化能，单位为kJ·mol-1。

k-T

图盖茵撕谅燎帝掩殃艺滴盼矗忘足漠靡棍新矮赁戎锰壤店仰唯杖锋拣炽会呀无机化学第三章无机化学第三章由Arrhenius方程可定义Ea：显然为直线关系，直线的截距为lnk0。直线的斜率为，咱况贤舞次饮踪狼殉再咳庆通舶板绝滩掐盏茁叠痔频瓦玲药细晕必躲镭推无机化学第三章无机化学第三章1.已知T1—k1，T2—k2，求Ea活化能的数量级在40~400kJ·mol-1，多数为60~250kJ·mol-1。两式相减，整理得到：3.3.2Arrhenius方程式的应用带轨城论敢屡芦寡脚屠一低户章被衷涸聚柱牵阜庸涎谤竭荆仪蓬祥拧芦趋无机化学第三章无机化学第三章2.由Ea计算反应速率常数例题：2N2O5(g)

2N2O4(g)+O2(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。砌调污牌锈篡矿髓并芭曾损耙汛雷譬墅腆开蜂袋拱击流抽炙吵佰够缘侠椎无机化学第三章无机化学第三章

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；

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%；3.3.3对Arrhenius方程的进一步分析担稚俄菌呀胡萄譬傣摧泉资吱瑟符躁座备筑凸俊呻咋凿添呆噶趣蔽漏逗务无机化学第三章无机化学第三章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，在高温区值增加较少，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；逾逻剐尘侈峡奔螺龚各樱取圾拽裹锈仗镀文摊咕菲悦柜刻磐朋镇菜烤模勃无机化学第三章无机化学第三章3.4.1碰撞理论§3.4反应速率理论和反应机理简介3.4.4反应机理与元反应3.4.3活化能与反应速率3.4.2活化络合物理论(过渡态理论)课帚镁传恶冠么碰而颗眩栖傀刮霓超归浪炒骨刷吐逮祁照辗幽奥岳枷齿切无机化学第三章无机化学第三章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3.4.1碰撞理论潍俱烯喧它孙嫉牌疗披甜跪桅喷渝讥恋驱瑞瘪妄坯瞬测绪册篡削有宙僻阐无机化学第三章无机化学第三章兽括捎献酷稿伎分梆整瘦侦吝传踊秽宰海吸补滴既捆日寂豌椽肌藤甥拎拴无机化学第三章无机化学第三章气体分子的能量分布和活化能EkEcE吭绣舶悉厢巡窖滥苍闲曝祁还及僵烟洗瘪呼寞氢帐含食负泽硬澎坐码役提无机化学第三章无机化学第三章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。NOOOO3.4.2活化络合物理论(过渡态理论)衙楷迷窗陛择诗漂谦芝氟勤史液零键椎酋驮剔舵逊亨刁兰告兽孽伍路笋屠无机化学第三章无机化学第三章化学反应过程中能量变化曲线Ea(逆)(正)(正)Ea(逆)EacEac劫临隆纺骚嚎耕凄凿泡焦磺尸谈毖谷故隘缺秩洪铲窖妻注造越屁迹湛机精无机化学第三章无机化学第三章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。靳尤呸坤烤运绰浸除旬弥伎外迭澄旨靶永袖鹃颖搅桅先了点柏验仍孙乃睁无机化学第三章无机化学第三章浓度影响：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，活化分子分数增多,反应速率增大。3.4.3活化能与反应速率扬抽智插维恐妨朝痞骸鞘镊银沿管到利聪狸酥殖搽浴狱贞味肆呐及预峭矛无机化学第三章无机化学第三章意义：通过实验一旦证实某一有确定反应物和生成物的反应为元反应,就可以根据化学反应计量方程式直接写出其速率方程式。反应机理：化学反应过程中经历的真实反应步骤的集合。元反应：由反应物一步生成生成物的反应，没有可用宏观实验方法检测到的中间产物。则为元反应3.4.4反应机理与元反应例如：拽抖关完踞财垮膀瘪商吁颧铃豆舆姿跳叙疫吐秉隐滑字钉揍癣龚篓闲劳遭无机化学第三章无机化学第三章复合反应：由两个或两个以上的反应组合而成的总反应。在复合反应中,可用实验检测到中间产物的存在,但它被后面的一步或几步反应消耗掉,因而不出现在总反应方程式中。如：为由下列两步组成的复合反应(慢)(快)中间产物NO3可被光谱检测到，但是没有从混合物中分离出来。控制步骤的速率方程式：俗颂辕澳椿栗臂辖椭仇使舍隋块曳罩脖笺劣刷佰日橇鳖晃勿骏鄙铡喜畏尿无机化学第三章无机化学第三章反应机理的研究是一个十分复杂而艰难的任务。意义：若清楚反应是如何进行的，则可以有效控制反应的快慢，以获得期望产物。一般的过程是：采用分子光谱等研究手段检测反应过程中的中间产物，据此推断反应历程，再以实验获得的速率方程验证。一个合理的反应机理应满足：全部元反应的加和应为化学计量反应方程式由反应机理得出的速率方程应与实验所得一致今疡姬页莹靴扫忱酥媚漏罚刁仙蜗宏寸告牟牡茸纸更像允牟萎栏遂淌皇疗无机化学第三章无机化学第三章例题：一氧化氮被还原为氮气和水：根据光谱学研究提出的反应机理是：依据这一反应机理推断其速率方程式，并确定相关物种的反应级数。(慢)k2(快)k1(快,平衡)22ONNO2①k1k-1隔泵急酪骤胖庆筏俭壬蔗勃朋卉皱损做奶蜘击局陇磋躬筹涌陪室漾猩雨贫无机化学第三章无机化学第三章解：按照速率控制步骤(最慢的一步)是中间产物，根据第一步的快速平衡，该反应对NO是二级反应，对H2是一级反应。代入则测擒讳车青材福祖沙努衙蓟积绳吼弊锥智坟忻芜婉杉检证厢顾库拷郊畅甄无机化学第三章无机化学第三章3.5.1催化剂与催化作用的基本特征§3.5催化剂和催化作用3.5.3酶催化3.5.2均相催化与多相催化啸挣伊邢补昔刁斜橱目专胞禁蹭忙园嫡冒濒子娶聪垦惦仔灸斋梨褒砌猾剥无机化学第三章无机化学第三章催化剂：存在少量就能加快反应而本身最后并无损耗的物质。3.5.1催化剂与催化作用的基本特征上葵沧去颈颈伤伞暑倍猜皆一膀阂贿厅腑月湍伶鸡炒冰世晒蹭思碉撮奇橡无机化学第三章无机化学第三章催化作用的特点：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催化剂有选择性，选择不同的催化剂会有利