《有机化学》第二章 化学反应速率
有机化学反应的机理与反应动力学
有机化学反应的机理与反应动力学有机化学反应是一种有机分子之间或有机分子与无机分子之间发生化学反应的过程。
在实验室和制药工业中，有机化学反应被广泛应用于制备新化合物、合成有用的生物分子、调节药物活性等方面。
了解有机化学反应的机理和反应动力学有助于理解反应的发生机制，优化反应条件，提高反应效率。
一、有机化学反应的机理有机化学反应的机理是指反应中分子之间发生的化学键的断裂和形成的步骤。
反应机理通常被描述为“中间体”反应、反应物的相互作用等。
在化学反应中，中间体是指反应物和产物之间的化学反应阶段的中间产物。
通过研究中间体反应的步骤，有机化学家可以深入了解化学反应的机理。
例如，烷基卤素在氢氧化钾水溶液的存在下会发生消去反应生成烯烃。
反应机理涉及中间体的形成和消除：R-Br + KOH → R-OH + KBrR-OH → R+ + OH-R+ + OH-→ R-OHR-OH + KOH → R=O + KBr + H2O在这个反应中，中间体R+的生成和消除是整个反应机理的关键步骤。
二、反应动力学有机化学反应的反应速率是指单位时间内反应物消失或产物生成的速度。
反应速率受多种因素影响，例如反应物浓度、温度、光照、催化剂等。
反应动力学研究反应速率随这些因素变化的规律和变化量的大小，可以为反应条件的优化提供重要的指导。
反应速率可以描述为：反应速率 = k [A]^m [B]^n其中k是反应常数，[A]和[B]是反应物的浓度，m和n是反应物在化学方程式中的摩尔数。
反应速率与反应物浓度之间的关系被称为反应物的物质平衡。
在实际应用中，催化剂可以提高反应速率，减少反应条件要求。
三、实际应用有机化学反应的机理和反应动力学是制备新化合物、合成有用的生物分子、调节药物活性等方面的关键问题。
例如，研究某种药物的反应动力学可以为另一种类似药物的研究提供直接的参考；了解反应机理可以在制备新化合物中指导反应的优化。
同时，了解反应动力学还可以指导反应条件的优化，提高反应效率、降低成本。
有机化学反应的速率控制步骤
有机化学反应的速率控制步骤
速率控制步骤，又称为限速步骤，简称速控步，也译作决速步骤（rate-determining step (RDS)）。
速率控制步骤指的是如果在一个机理中，其中的一个基元步骤进行的速度远较其他速度慢，则该步骤决定总的反应速率。
认识一个化学反应当中最慢的一个步骤的重要性在于能够有效率地改善整个化学反应的速度，从而达致更高的产率等。
一个常用的比喻就是一条狭窄的水管——无论水流有多快，也无法改变水的流量。
对于实际化学反应来说，并非每个化学反应都为基元反应，多数反应都由几个基本反应共同组成，其中反应速率最慢的反应为速率控制步骤，决定整个化学反应的进程。
速率控制步骤就是影响整个化学反应速率的那条水管。
有机与无机化学：化学反应速率的比较
有机与无机化学：化学反应速率的比较
在化学中，有机化学和无机化学是两个重要的分支。
有机化学主
要涉及碳原子的化学反应，而无机化学则研究非碳原子的反应。
两者
在化学反应速率方面有着很大的差异。
化学反应速率是指反应物转化为产物的速度。
在化学反应中，化
学物质之间的相互作用和化学键的断裂和形成是决定反应速率的关键。
有机化学和无机化学的反应速率有许多不同之处。
有机反应速率较慢，这是由于碳原子的反应和化合物的分子结构
比较复杂，需要更多的能量才能解离化学键。
此外，有机化合物通常
具有许多不同的基团和官能团，这些基团之间的相互作用也会影响反
应速率。
因此，有机反应需要更长的反应时间和更高的反应温度，以
促进反应的进行。
相比之下，无机化学反应速率通常较快。
在无机化学反应中，反
应物通常是离子或离子化合物，这使得反应活化能更低，并使反应速
率更快。
此外，无机化合物通常具有较简单的结构，易于解离化学键
并促进化学反应。
因此，许多无机反应在常温下就可以快速进行。
然而，有机化学也有一些反应速率比无机化学快的情况。
例如，在有机催化反应中，有机催化剂可以促进反应速率，使反应在较短的时间内进行。
在某些情况下，有机催化反应的速率甚至可以与无机化学反应的速率相媲美。
化学反应速率的比较表明，有机化学和无机化学在反应速率方面存在许多差异。
这是由于它们涉及的化学物质的不同，以及化学键的断裂和形成所需的能量和条件的差异。
了解这些差异有助于预测和控制化学反应的速率，从而帮助我们更好地设计和开发化学反应。
化学反应速率知识点笔记
化学反应速率知识点笔记
化学反应速率是指单位时间内反应物消耗或生成物生成的量。
反应速率受多种因素影响，包括温度、浓度、催化剂等。
以下是关于化学反应速率的一些知识点笔记：
1. 定义，化学反应速率是指单位时间内反应物消耗或生成物生成的量。
通常用物质的浓度变化来表示。
2. 反应速率的计算，反应速率可以通过观察反应物浓度的变化来计算。
对于消耗反应物A和生成物B的反应，反应速率可以表示为，速率 = -Δ[A]/Δt = Δ[B]/Δt，其中Δ[A]和Δ[B]分别表示反应物A和生成物B的浓度变化，Δt表示时间变化量。
3. 影响因素：
温度，一般来说，温度升高会加快反应速率，因为温度升高会增加分子的平均动能，促进反应物分子间的碰撞。
浓度，反应物浓度越高，反应速率越快，因为反应物分子之间的碰撞频率增加。
催化剂，催化剂可以降低反应活化能，从而加快反应速率，但催化剂本身不参与反应。
4. 反应速率方程式，对于复杂的反应，可以通过实验数据推导出反应速率方程式，这可以帮助我们理解反应机制和预测反应速率随时间的变化。
5. 反应动力学，反应速率的研究属于反应动力学的范畴，通过实验数据和理论模型来探讨反应速率与反应物浓度、温度等因素之间的关系。
总结，化学反应速率是一个重要的研究对象，了解反应速率的影响因素和计算方法对于理解和控制化学反应过程具有重要意义。
希望以上笔记能够帮助你更好地理解化学反应速率的相关知识。
最全的大学无机化学有机化学知识点
无机化学部分第一章 物质存在的状态一、气体1、气体分子运动论的基本理论①气体由分子组成，分子之间的距离>>分子直径；②气体分子处于永恒无规则运动状态；③气体分子之间相互作用可忽略，除相互碰撞时；④气体分子相互碰撞或对器壁的碰撞都是弹性碰撞。
碰撞时总动能保持不变，没有能量损失。
⑤分子的平均动能与热力学温度成正比。
2、理想气体状态方程①假定前提：a 、分子不占体积；b 、分子间作用力忽略②表达式：pV=nRT ；R ≈8.314kPa ·L ·mol 1-·K 1-③适用条件：温度较高、压力较低使得稀薄气体④具体应用：a 、已知三个量，可求第四个；b 、测量气体的分子量：pV=M W RT （n=MW ） c 、已知气体的状态求其密度ρ：pV=M W RT →p=MV WRT →ρMVRT =p 3、混合气体的分压定律①混合气体的四个概念a 、分压：相同温度下，某组分气体与混合气体具有相同体积时的压力；b 、分体积：相同温度下，某组分气体与混合气体具有相同压力时的体积c 、体积分数：φ=21v v d 、摩尔分数：xi=总n n i ②混合气体的分压定律a 、定律：混合气体总压力等于组分气体压力之和；某组分气体压力的大小和它在混合气体中体积分数或摩尔数成正比 b 、适用范围：理想气体及可以看作理想气体的实际气体c 、应用：已知分压求总压或由总压和体积分数或摩尔分数求分压、4、气体扩散定律①定律：T 、p 相同时，各种不同气体的扩散速率与气体密度的平方根成反比： 21u u =21p p =21M M (p 表示密度) ②用途：a 、测定气体的相对分子质量；b 、同位素分离二、液体1、液体①蒸发气体与蒸发气压A、饱和蒸汽压：与液相处于动态平衡的气体叫饱和气，其气压叫做饱和蒸汽压简称饱和气；B、特点：a、温度恒定时为定值；b、气液共存时不受量的变化而变化；c、物质不同，数值不同②沸腾与沸点A、沸腾：当温度升高到蒸汽压与外界压力相等时，液体就沸腾，液体沸腾时的温度叫做沸点；B、特点：a、沸点的大小与外界压力有关；外界压力等于101kPa时的沸点为正常沸点；b、沸腾是液体表面和内部同时气化的现象2、溶液①溶液与蒸汽压a、任何物质都存在饱和蒸汽压；b、纯物质的饱和蒸汽压只与物质本身的性质和温度有关；c、一定温度下饱和蒸汽压为常数；d、溶液蒸汽压的下降：△p=p纯液体-p溶液=K·m②溶液的沸点升高和凝固点的下降a、定量描述：沸点升高△Tb =Kb·m凝固点下降△Tf =Kf·m仅适用于非电解质溶液b、注意：①Tb 、Tf的下降只与溶剂的性质有关②Kb 、Kf的物理意义：1kg溶剂中加入1mol难挥发的非电解质溶质时，沸点的升高或凝固点下降的度数c、应用计算：i、已知稀溶液的浓度，求△Tb 、△Tfii、已知溶液的△Tb 、△Tf求溶液的浓度、溶质的分子量d、实际应用：i、制冷剂：电解质如NaCl、CaCl2ii、实验室常用冰盐浴：NaCl+H2O→22°CCaCl2+H2O→-55°Ciii、防冻剂：非电解质溶液如乙二醇、甘油等③渗透压a、渗透现象及解释：渗透现象的原因：半透膜两侧溶液浓度不同；渗透压：为了阻止渗透作用所需给溶液的额外压力b、定量描述：Vant'Hoff公式：∏V=nRT ∏=VnRT 即∏=cRT ∏为溶液的渗透压，c 为溶液的浓度，R 为气体常量，T 为温度。
第2章 化学反应速率与化学平衡
2.1.3 影响化学反应速率的因素——外因
一、 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 的关系式叫速率方程。
不同的化学反应有不同的速率方程和速率常数k。 只有通过实验才能得到。A和B为反应物。
A→B
vA lt i0 m c tA lt it1( m A 2 t2 ) t(1 A 1 ) d d (A )t
vB lt i0 m c tB lt it1( m B 2 t2 ) t(1 B 1 ) d d (B )t
对于反应 aA + bB dD+eE
1 • d ( A ) 1 • d ( B 1 ) • d ( D ) 1 • d ( E ) a dtb dtddtedt
v = k[A]α·[B]β
反应物的浓度越大，反应速率就越快。 浓度对化学反应速率的影响是通过单位时间内活 化分子数目的变化，从而改变单位时间内有效碰撞的 次数来实现。
对于一个恒容反应： A→B
则有：
vAcA(A2)(A1)
t
t2t1
vBcB (B2)(B1)
t
t2t1
随反应的不断进行，由于反应物的浓度不断 减少，生成物的浓度不断增加，因此，大部分化 学反应都不是等速进行的，因此上述所计算的反 应速度是该段时间内的平均反应速率。
2. 瞬时速率：在某一瞬间的反应速率或化学反应在某 一时刻的真正速率为：
注意与后续课程的衔接：把一些印刷应 用与本课程有机融合。
后续课程的理论基础。
应用化学内容提要
1、化学反应速率与化学平衡（第二章） 2、电解质溶液和离解平衡（第三章） 3、氧化还原和电化学（第五章） 4、物质结构（第六章） 5、配位化合物（第七章） 6、溶液和胶体（第一章） 7、有机化学（第二篇所有章节，除去
《化学反应的方向、限度与速率》测试题 2022-2023学年高二上学期化学
第二章《化学反应的方向、限度与速率》测试题一、单选题（共13题）1．开发2CO 催化加氢合成甲醇技术是有效利用2CO 资源，实现“碳达峰、碳中和”目标的重要途径。
某温度下，在恒容密闭容器中发生反应：2232CO (g)3H (g)CH OH(g)H O(g)++ -1ΔH=-49.01kJ mol 。
下列有关说法正确的是A ．加入合适的催化剂，能提高单位时间内3CH OH 的产量B ．升高反应温度有利于提高2H (g)的平衡转化率C ．平衡后再通入适量2H (g)，平衡常数K 增大D ．增大体系的压强，平衡不发生移动2．在温度T 1时，向一体积固定为2L 的密闭容器中通入1molCO 2和3molH 2发生反应：CO 2(g)+3H 2(g)CH 3OH(g)+H 2O(g) △H<0，5min 后反应达到平衡，CO 2的转化率为20%。
下列说法正确的是 A ．前5min ，平均反应速率v(H 2)=0.06mol(L·min) B ．该温度下反应平衡常数的值为148C ．当v 正(CO 2)=3v 逆(H 2)时，说明反应已达到平衡状态D ．若平衡后升温，正反应速率减小，逆反应速率增大，平衡左移 3．实验室中模拟合成氨反应：催化剂223N (g)+3H (g)2NH 在恒容密闭容器中，初始投入量相等的条件下，得到三组实验数据如表所示：下列有关说法不正确的是A ．当容器内的压强不再改变时，说明该可逆反应已达到化学平衡状态B ．实验2中，前20min 内以3NH 的浓度变化表示的化学反应速率为110.012mol L min --⋅⋅C ．比较实验1和2，说明实验2使用了更高效的催化剂D ．实验3中，40min 时向容器中充入一定量He ，则正反应速率正v 不变4．在密闭容器发生下列反应aA(g)⇌cC(g)＋dD(g)，反应达到平衡后，将气体体积压缩到原来的一半，当再次达到平衡时，D 的浓度为原平衡的1.8倍，下列叙述正确的是 A ．a ＜c ＋dB ．平衡向正反应方向移动C ．D 的体积分数变大D ．A 的转化率变大5．一定温度下，将2molA 和2molB 两种气体混合放入体积为2L 的密闭刚性容器中，发生反应3A(g)＋B(g)xC(g)＋2D(g)，2min 末反应达到平衡，生成0.8molD ，并测得C 的物质的量浓度为0.4mol·L -1，下列说法正确的是（ ）A ．此温度下该反应的平衡常数K 等于0.5B ．A 的平衡转化率为40%C ．x 的值为1D ．A 和B 的平衡转化率相等 6．下列不属于自发进行的变化是 A ．红墨水加到清水使整杯水变红 B ．冰在室温下融化成水 C ．电解饱和食盐水D ．铁器在潮湿的空气中生锈7．对于反应N 2(g)+3H 2O(g)=2NH 3(g)+32O 2(g)，在不同时间段内所测反应速率如下，则表示该化学反应进行最快的是A ．υ(NH 3)=1.5 mol∙L −1∙min −1B ．υ(N 2)=1.2 mol∙L −1∙min −1C ．υ(H 2O)=1.67 mol∙L −1∙min −1D ．υ(O 2)=1.5 mol∙L −1∙min −1 8．反应2NO 2(g)N 2O 4(g) △H=-57kJ·mol -1，在温度为T 1、T 2时，平衡体系中NO 2的体积分数随压强变化曲线如图所示。
有机化学基础知识点整理有机反应的机理与速率
有机化学基础知识点整理有机反应的机理与速率有机化学是研究有机化合物的结构、性质、合成方法和反应机理的科学。
在有机化学中，反应机理与速率是非常重要的知识点。
了解有机反应的机理与速率可以帮助我们理解反应发生的原因和速度，进而为有机合成提供指导。
本文将整理有机化学基础知识点，深入探讨有机反应的机理与速率。
一、有机反应的机理1. 随机解离-重组机理有机反应中的随机解离-重组机理是指反应物分子在一定条件下通过解离生成中间物，再通过中间物之间的重组最终形成产物。
这种机理常见于烷基、烯基和芳香基等有机物的热解反应、光解反应和氧化反应等。
2. 加成机理加成机理是指反应物中的一个或多个官能团直接与另一个官能团发生共价键形成，生成产物。
常见的加成反应有亲核加成、电子亲和性加成和自由基加成等。
加成反应在合成有机化合物和构建碳骨架上起着重要作用。
3. 消除机理消除机理是指反应物中的两个官能团之间的部分或完全消去，生成双键或三键。
消除反应有酸性消除、碱性消除和热消除等。
通过消除反应可以合成烯烃、炔烃等有机化合物。
4. 取代机理取代机理是指反应物中的一个官能团被另一个官能团所取代，生成产物。
取代反应有亲核取代、电子亲和性取代和自由基取代等。
取代反应常见于卤代烃与亲核试剂的反应。
二、有机反应的速率有机反应的速率受到多种因素的影响，包括反应物的浓度、温度、溶剂、催化剂和反应体系的环境等。
1. 反应物浓度反应物浓度越高，反应发生的几率越大，反应速率也就越快。
但是浓度过高可能会导致反应的选择性下降，产生副反应。
2. 温度温度升高可以增加反应物分子的平均动能，增加碰撞的能量，从而加快反应速率。
一般来说，反应速率随着温度的升高而增加。
3. 溶剂溶剂的极性、酸碱性和溶解度等性质会影响反应物的离散度和活性，从而影响反应的速率。
不同的溶剂对于不同的有机反应具有不同的催化作用。
4. 催化剂催化剂可以通过提供适当的反应路径来降低反应的活化能，从而加速反应速率。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1.2×10-2 = k ×(1.0)x ×(1.0)y 4.8 × 10-2 = k ×(1.0)x ×(2.0)y
以上两式相除得： y＝2
该反应的速率方程为： kcA cB2
②将任何一组实验数据代入速率方程
1.2102 mol L1 S 1
k cA cB2 (1.0mol L1)(1.0mol L1)2
催化剂通过改变反 应历程，降低反应的 活化能，从而间接增 加活化分子百分数， 加快反应速率。
注：一般反应中，反应级数x、y由实验确定，x、y可以 是整数，分数 或 零。
例： 在 298.15 K 时，发生下列反应：
aA + bB
C
将不同浓度的 A，B 两种溶液混合，得到下列实验数据：
A的初始浓 度/mol·L-1
1.0
2.0 1.0
B的初始浓 度/mol·L-1
1.0
1.0 2.0
初始速率υ/ mol·L-1 ·s-1
[B] t
：物质B的浓度随时间的变化率。
二、瞬时速率
1 lim [B] B t0 t
第二节 影响反应速率的因素
一、 浓度对反应速率的影响 1.速率方程式：
一般反应： mA+nB
pC+qD
kcAx cBy
⑴速率常数k： 只与温度、催化剂有关，与浓度无关。
⑵反应级数
①定义：速率方程式中，反应物浓度的指数x、y分别称为 反应物A和B的反应级数。总反应级数 = x + y
3.质量作用定律：— 只适用于基元反应
质量作用定律：恒温下，基元反应的化学反应 速率与各反应物浓度方次的乘积成正比，反应 物浓度的方次数就等于化学反应式中各相应物 质的计量系数。
mA+nB
pC+qD
一般反应 kcAx cBy
基元反应 kcAm cBn
二、 温度对反应速率的影响
1.阿仑尼乌斯公式：
1.2×10-2 2.4×10-2 4.8×10-2
由此求该反应的速率方程式及速率常数。
解：①设该反应的速率方程为：
kcAx cBy
由第一、二次实验数据可得：
1.2×10-2 = k ×(1.0)x ×(1.0)y 2.4 × 10-2 = k ×(2.0)x ×(1.0)y
以上两式相除得： x＝1
Ea
2.303 RT1
l g k2
lg A
Ea
2.303 RT2
lg k2 Ea ( 1 1 ) k1 2.303 R T2 T1
或lg k2 Ea (T2 T1 ) k1 2.303 R T1T2
例：某反应的活化能Ea=114KJ·mol-1，在600K
时，k=0.75L ·mol-1 ·s-1，计算700K时k。
最低能量 阴影面积：表示活化分子数
活化能Ea = E0 - E平
能量
活化能决定了 反应的本性
1.确定反应，T恒定时，活化分子百分数恒定。 ⑴浓度： 浓度增大, 分子总数增加，活化分子
数随之增多, 反应速率υ增大。
⑵温度：T↑ ①分子碰撞频率↑ ②活化分子百分数↑
∴单位时间内
有效碰撞次数 增加υ↑
⑶催化剂：
= 1.2 10-2 ( L2﹒mol-2﹒S-1 )
2.反应机理
基元反应：反应物经一步反应直接生成产物的反应。 复杂反应：由两个或多个基元反应构成的反应。
例： ① ② ③
H2 + I2 2HI I2 2I (快)
复杂反应的反应
速率取决于速率 最慢的基元反应
2I I2 (快)
H2 + 2I
2HI (慢)
化学反应并不只是通过反应物的简单碰撞而 完成的，当具有足够能量的反应物分子在运动 中互相接近，发生碰撞，可能生成一种活泼的 不稳定的过渡态，称为活化络合物。活化络合 物的能量比反应物和产物的能量都高，因而很 不稳定，很快就会转变为产物，并放出能量。
例如：
A + BC → AB + C
A+BC
反应物
A…B…C→AB+C
有效碰撞是指能 发生反应的碰撞
2.活化能：活化分子所具有的最低能量与分 子平均能量的差值。Ea
3. 碰撞理论：化学反应是由分子碰撞引起的，但不是所
有相碰撞的分子都能发生反应，只有那些 具有足够高能量和适当碰撞方向的分子相 碰撞才发生反应，即发生有效碰撞。
例：NO2 + CO = NO + CO2
4. 过渡态理论(活化络合物理论)
活化络合物 产物
A…B…C
1
Ea2
Ea1：正反应的活化能 Ea2：逆反应的活化能
A+BC
ΔrHm：正反应的热效应 ΔrHm= Ea1(正) – Ea2(逆)
AB+C
（反应历程）
反应过程的能量关系
二、反应速率与活化能的关系
具有一定能量的分子百分数
Ea
E平ห้องสมุดไป่ตู้
E0
气体分子能量分布曲线
E平：分子平均能量 E0 ：活化分子所具有的
第二章 化学反应速率
2.1 化学反应速率 2.2 影响反应速率的因素 2.3 反应速率理论
第一节 化学反应速率
一、表示法：
1.定义：在恒容条件下，单位时间内的反应进度。
平均速率
1 1 nB 1 [B]
V t V Bt B t
注： V：恒容条件下，反应体系的 体积。 : 化学反应方程式中各物质的化学计 量系数，反应物为负，生成物为正。
解： lg k2 Ea ( 1 1 ) k1 2.303 R T2 T1
114 103 ( 1 1 ) 2.303 8.314 700 600
1.42
k =0.7526.3=19.7 ( L﹒mol-1﹒S-1 )
三、催化剂对反应速率的影响
1.催化剂：催化剂是能改
变化学反应速率，而其本身 在反应前后物质的量和化学 组成均没有变化的物质。
2.催化剂的类型： 正催化剂：加快反应速率。 负催化剂：减慢反应速率，
抑制反应进行。
四、 影响多相反应速率的因素 ⑴相：性质完全相同的均匀部分称作相。
不同相之间有明显的界面分开。 ⑵影响因素： ①接触面大小：接触面越大，反应速率越快。
②扩散作用
第三节 反应速率理论
一、基本概念：
1.活化分子：具有足够能量，能够发生有效碰 撞的分子。
k = A e –Ea / RT
或lgk lg A Ea 2.303 RT
A： 给定反应的特征常数 Ea：反应的活化能，对确定反应Ea不随温度改变。 ⑴影响k的因素： ①温度：Ea一定时，由于Ea>0 ∴T↑ k ↑ ②活化能：温度一定时，Ea↓ k↑
2.阿仑尼乌斯公式应用：
l g k1
lg A