普通化学无机化学2013化学讲义反应速率
2019普通化学无机化学2013化学反应速率.ppt
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质量作用定律只适用于基元反应,不适用于复 杂反应。 复杂反应一般通过实验确定其速率方程和速率 常数。
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例 303 K时,乙醛分解反应
CH3CHO( g ) CH 4 ( g ) CO( g )
反应速率与乙醛浓度关系如下: c(CH3CHO)mol·L-1 0.10 0.20 0.30 0.40 0.406 υ (mol·L-1·s-1) 0.025 0.102 0.228
以上几式称为阿仑尼乌斯方程
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利用
Ea 1 1 k2 ln ( ) k1 R T2 T1
可根据不同温度下测得的k值求算反应的活化 能。 也可从一个温度下的反应速率常数求另一个温 度下的速率常数。
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例4.2反应
C2 H 4 ( g ) H 2 ( g ) C2 H 6 ( g )
在700 K时速率常数 k1=1.3×10-8 mol·L–1·s-1 求730 K时速率常数 k2=? 已知活化能 Ea= 180 kJ·mol-1
Ea k2 1 1 lg ( ) k1 2.303R T2 T1
31
k Ae
Ea / RT
阿仑尼乌斯认为反应系统中,只有极少数能量 特别高的分子(活化分子)才能发生反应。 活化分子所具有的能量比反应分子平均能量高 出的部分称为 反应的活化能 Ea 。
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在不同时间段反应的平均速率不同,而且在任 一时间段内,前半段的平均速率与后半段的平 均速率肯定也不同,所以反应速率U应用△t趋 于零时的瞬时速率来表示:
c dc lim t 0 t dt
8
t/min 0 20 40 60 80
1 H 2O2 (aq) H 2O( I ) O2 ( g ) 2
大学无机化学课件03化学反应速率
反应速率越大。
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反应进程势能图
1.ΔH = E正 – E逆
2. 微观可逆性原理
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实验活化能
❖ 反应物分子须经过一个活化中间状态才能 转化为产物,该中间状态即活化分子。
❖ 由普通反应物分子转变为活化分子需吸收 的能量即活化能Ea。
❖ 根据活化能的大小,和反应能量变化曲线, 可以知道反应是吸热的还是放热的,以及 反应速率的相对快慢。
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3.3 浓度对反应速率的影响
一、基元反应、简单反应与复合反应
➢ 基元反应(elementary reaction) :反应物分子一步 作用直接转化成产物的反应。由一个基元反应构 成的化学反应称为简单反应。 例:N2O4 = 2NO2 是基元反应,也是简单反应。
➢ 非基元反应:由两个或两个以上基元反应组成的 化学反应,又称复合反应(complex reaction) 、 总反应(overall reaction)。
2. 当具有足够能量的分子以适当的空间取向靠近 时,要进行化学键重排,能量重新分配,形成 一个过渡状态的活化配合物。
3. 过渡状态的活化配合物是一种不稳定状态。 可形成生成物,也可回到反应物。
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3.2 反应速率理论简介
二、过渡态理论
如: A+ B-C [A…B…C] = A-B +C 反应物 活化配合物 产物
化学反应涉及两个基本问题: ①反应的方向和限度: 反应热力学
反应是否自发,自发的方向和程度 ②反应的速率和具体步骤: 反应动力学
研究途径和速率问题
3
研究反应速率的意义
反应速率
快 ,如爆炸反应,中和反应。 慢,金属的锈蚀,食品的腐烂,
化学反应速率课件
化学反应的速率是通过实验来测定的。包括能够直接观 察的某些性质,如释放出气体的体积和体系的压强;也包括
必须依靠仪器来测量的性质,如颜色的深浅、光的吸收、光
的发射、导电能力等。在溶液中常常利用颜色深浅和显色物 质浓度间的正比关系来跟踪反应的过程和测量反应的速率。
一、化学反应速率的计算规律
解析 由图可知,X、Y的物质的量随反应的进行而减小, Z的物质的量随反应的进行而增大,则X和Y为反应物,Z为 生成物。且2 min后,X、Y、Z三种物质的物质的量不再发生 改变,则可确定该反应为可逆反应。
Δn(X)=1.0 mol-0.7 mol=0.3 mol Δn(Y)=1.0 mol-0.9 mol=0.1 mol Δn(Z)=0.2 mol-0=0.2 mol Δn(X)∶Δn(Y)∶Δn(Z) =0.3 mol∶0.1 mol∶0.2 mol =3∶1∶2 故反应的化学方程式为: 3X+Y 2Z
在1 L固定容积的容器中发生反应:N2+3H2 2NH3, 在1 min内2 mol N2与6 mol H2反应生成了4 mol NH3。在该反 应中,各物质的化学计量数之比、发生化学变化的物质的量
之比、发生化学变化的物质的量浓度之比、各物质表示的化
学反应速率之比如下:
化学计量数之比
N2 + 3H2
答案 在2 min内,氮气、氢气、氨气的平均反应速率分
别 是 0 . 1 m o l ·L - 1 ·m i n - 1 、 0 . 3 m o l ·L - 1 ·m i n - 1 、
0.2 mol·L-1·min-1。
知识点2:判断化学反应速率的快慢 例2 反应:A+3B=2C+2D在四种不同情况下的反应速率分别为: ①v(A)=0.15 mol·L-1·min-1,②v(B)=0.01 mol·L-1·s-1,③v(C) =0.40 mol·L-1·min-1,④v(D)=0.45 mol·L-1·min-1,该反应进行的快 慢顺序为________________(填序号)。 解析 比较四种不同情况下反应速率的快慢,需要用同一物质的变 化来表示。 v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=1∶3∶2∶2,转化为用A的浓度变化来表 示 的 反 应 速 率 为 : ① v ( A ) = 0 . 1 5 m o l ·L - 1 ·m i n - 1 ; ② v ( B ) = 0 . 0 1
无机化学课件:第4章 化学反应速率
计量 数
1+1 1+1 2+1
2+1 2+2 2NOg 2H2 g N2 g H2Og kc2 (NO)cH2
S2O82 aq 3I aq
2SO24 aq I3 aq
k
c
S2
O
28
c
I-
1+1
1+3
5Br
aq
BrO
3
aq
3Br2 aq 3H2Oaq
6H aq kc Br -
对于一般的化学反应:
aA bB
速率常数
yY zZ
反应级数
kcA cB
速率方程
反应速率
反应物浓度
反应级数: 反应速率方程中m+n,由实验所得;
反应分子数: 基元反应方程式中a+b,由基元反应方程式 中的计量关系所得。
例:H2(g) + I2(g) 2HI(g) 其反应历程分两个基元步骤进行:
对于反应: aA bB gG hH
(A) kA[A]m[B]n (B) kB[A]m[B]n (G) kG[A]m[B]n (H) kH[A]m[B]n
1 a
kA
1 b
kB
1 g
kG
1 h
kH
k
由实验确定化学反应的速率方程
例:反应 NH4+(aq) +NO2- = N2(g) + 2H2O(l)
1918年有路易斯以气体分子运动论为 基础提出,适用于气相双分子反应。该理 论认为:
(1)反应物分子间的相互碰撞是反 应进行的先决条件。
(2)互相碰撞的分子必须具有足够的 能量。 (3)反应物分子互相碰撞时应有合适 的取向。
《化学反应速率》 讲义
《化学反应速率》讲义一、化学反应速率的定义与表示方法在化学世界中,化学反应速率是一个至关重要的概念。
它衡量了化学反应进行的快慢程度。
简单来说,化学反应速率就是在单位时间内反应物或生成物浓度的变化量。
我们通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示化学反应速率。
例如,对于反应 A +B → C + D,如果我们关注物质 A 的浓度变化,那么反应速率 v(A) 可以表示为:v(A) =Δc(A) /Δt ,其中Δc(A) 表示 A 物质浓度的变化量,Δt 表示时间间隔。
需要注意的是,化学反应速率是一个平均值,而且在同一反应中,用不同物质表示的反应速率之比等于它们在化学方程式中的化学计量数之比。
二、影响化学反应速率的因素(一)浓度当反应物浓度增大时,单位体积内活化分子的数目增多,有效碰撞的几率增加,从而导致反应速率加快。
反之,当反应物浓度减小,反应速率会减慢。
举个例子,在铁与稀硫酸的反应中,如果增加硫酸的浓度,铁与硫酸的反应就会明显加快。
(二)压强对于有气体参与的反应,压强的改变会影响反应速率。
增大压强,相当于增大了气体反应物的浓度,反应速率加快;减小压强,反应速率减慢。
但需要注意的是,如果压强的改变没有引起反应物浓度的变化,比如在恒容容器中充入不参与反应的气体,反应速率是不会改变的。
(三)温度升高温度,反应物分子的能量增加,活化分子的百分数增大,有效碰撞的频率提高,反应速率加快。
降低温度则相反。
就像食物在高温下变质的速度会比在低温下快得多。
(四)催化剂催化剂能够改变化学反应的路径,降低反应的活化能,从而使更多的反应物分子成为活化分子,大大提高反应速率。
例如,在双氧水分解制取氧气的实验中,加入二氧化锰作为催化剂,就能显著加快反应的进行。
(五)表面积对于固体反应物,增大其表面积,能增加与反应物的接触面积,从而加快反应速率。
把一块大的铁块变成铁粉投入到反应中,反应会明显加快。
三、化学反应速率的测定要测定化学反应速率,需要通过实验来进行。
《无机化学》第二章 化学反应速率
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。
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 ( 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)
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
E0
气体分子能量分布曲线
化学中的化学反应速率(化学知识点)
化学中的化学反应速率(化学知识点)化学反应速率是指单位时间内反应物消失或产物生成的速率。
反应速率的快慢对于化学反应的研究和应用具有重要的意义。
本文将介绍化学反应速率的定义、影响因素以及如何测定反应速率。
一、化学反应速率的定义化学反应速率是指在一定条件下,反应物消失或产物生成的速率。
一般情况下,反应速率可以通过反应物消失的速率来描述,以此来衡量反应进行的快慢。
化学反应速率可以用如下公式来表示:速率= ΔC/Δt其中,ΔC表示反应物浓度的变化量,Δt表示时间的变化量。
速率的单位可以是摩尔/升·秒(mol/L·s)、分子/升·秒(molecules/L·s)等。
二、影响化学反应速率的因素化学反应速率受到多种因素的影响,主要包括以下几个方面。
1.反应物浓度:当反应物浓度增加时,反应物之间的碰撞频率增加,从而增加了反应的可能性,使得反应速率加快。
2.温度:提高温度会增加反应物的动能,使反应物之间的碰撞更加频繁且具有更高的能量。
因此,温度升高会加快反应速率。
3.催化剂:催化剂可以降低反应的活化能,使反应物更容易发生反应。
催化剂的存在可以提高反应速率,而不参与反应本身。
4.表面积:反应物的表面积越大,反应物颗粒之间的碰撞频率就越高,反应速率也会增加。
5.反应物的物理状态:气相反应相较于固相反应和液相反应具有更高的反应速率,因为气态分子之间的自由运动能带来更频繁的碰撞。
三、测定反应速率的方法测定反应速率是研究反应动力学的重要手段,常用的方法有以下几种。
1.逐点法:在反应过程中,定时取样,通过测定不同时间点上反应物消失或产物生成的量来计算反应速率。
2.连续监测法:利用分光光度计、电导计等仪器对反应过程进行实时监测,获得反应物浓度的变化曲线,从而计算反应速率。
3.消失溶液平行测定法:将相同溶液分装到多个容器中,分别对不同容器中的反应液进行逐点法测定并计算平均速率,以提高测定结果的准确性。
化学反应中的反应速率
化学反应中的反应速率化学反应速率是指反应物质生成或消失的速度。
了解反应速率对于理解和控制化学反应非常重要,因为它直接影响到反应的效率和实际应用。
本文将介绍化学反应速率的概念、影响因素以及如何控制反应速率。
一、化学反应速率的概念化学反应速率描述了反应物质消失或生成的速度。
通常情况下,我们用物质浓度的变化率来表示反应速率。
例如,对于一般的化学反应A +B → C,反应速率可以用下式表示:速率 = -Δ[A]/Δt = -Δ[B]/Δt = Δ[C]/Δt其中,Δ[A]、Δ[B]和Δ[C]分别表示反应物A、B的浓度变化量,Δt表示时间的变化量。
反应速率可以是正值(表示反应物消失速率)或负值(表示产物生成速率),取决于反应方程式的正负号。
二、影响化学反应速率的因素1. 温度:温度是影响反应速率的重要因素之一。
随着温度的升高,分子的动能增加,反应物之间的碰撞频率和碰撞能量也会增加,进而加快反应速率。
根据阿伦尼乌斯方程,反应速率与温度的关系可以用指数函数来描述,即速率常数k 与温度T 的关系为:k = Ae^(-Ea/RT),其中 Ea 是活化能,R为气体常数。
2. 反应物浓度:反应物浓度的增加会增加反应物分子的碰撞频率,从而增加反应速率。
人们通过实验研究发现,反应速率与反应物浓度之间存在一定的关系,通常可以用速率方程式来描述。
3. 催化剂:催化剂可以提高反应速率而并不参与反应本身。
催化剂能够降低反应的活化能,从而加快反应物分子的碰撞频率和碰撞能量。
4. 反应物的物理状态:反应物的物理状态也会影响反应速率。
通常情况下,固体反应速率较慢,液体反应速率适中,气体反应速率较快。
这是因为气体分子之间的碰撞频率高,能量大。
三、如何控制反应速率1. 温度调控:通过控制反应温度可以改变反应速率。
在工业生产中,人们可以通过控制反应温度来提高生产效率或选择性。
2. 增加反应物浓度:通过增加反应物浓度可以提高反应速率。
在批量反应中,可以增加反应物的初始浓度;在连续反应中,可以增加反应物的流量或浓度。
无机化学2 —化学反应速率(1)定义与表示
退出
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 为活化能,能量超过E 的分子为活化分子, 越高, Ea为活化能,能量超过Ea的分子为活化分子,Ea越高,反应速 率越慢。不同反应,活化能不同, 这影响反应速率。 率越慢。不同反应,活化能不同, 这影响反应速率。 如图2——3(P8) 如图2 3 一定温度下,每个反应都有特定的活化能。不同反应, 一定温度下,每个反应都有特定的活化能。不同反应, 活化能不同。一般化学反应的Ea 40—400kJ/mol Ea在 400kJ/mol; 活化能不同。一般化学反应的Ea在40 400kJ/mol;反应的 Ea小于40kJ/mol,反应可在瞬间完成,反应的Ea 小于40kJ/mol Ea大于 Ea小于40kJ/mol,反应可在瞬间完成,反应的Ea大于 400kJ/mol,反应速度很慢。 400kJ/mol,反应速度很慢。
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1 化学反应速率的定义及其表示方法
对于恒容条件下的均相反应,常用单 对于恒容条件下的均相反应,常用单 恒容条件下的均相反应 位时间、 位时间、单位体积内反应物浓度减小或生 表示其化学反应速率。 成物浓度的增加表示其化学反应速率 成物浓度的增加表示其化学反应速率。 浓度单位为mol/L,时间单位可用秒 浓度单位为 , )、分 (s)、分(min)或小时(h)表示,则 )、 )或小时( )表示, 化学反应速率( )的单位为mol/L·s或 化学反应速率(υ)的单位为 或 mol/L·min或mol/L·h 或
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反应过程中能量变化曲线
反 应 历 程
_ _ 正反应活化能 Ea = E(活化配合物分子) - E(反应物分子) 活化配合物分子) 反应物分子)
上页 下页
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化学反应速率
化学反应速率化学反应速率是指反应物质在单位时间内消耗或形成的量。
反应速率的大小与化学反应进行的快慢有关,可以通过实验来确定。
本文将介绍化学反应速率的概念、影响因素以及如何测量和调控反应速率。
一、化学反应速率的定义化学反应速率是指在单位时间内反应物质的消耗或生成速度。
一般用反应物浓度的变化量来表示,可以通过下式计算:反应速率= ΔC/Δt其中,ΔC表示反应物浓度的变化量,Δt表示时间间隔。
反应速率越大,反应进行得越快,反之亦然。
二、影响化学反应速率的因素1. 浓度:反应物浓度越高,反应速率越快。
这是因为高浓度意味着反应物分子碰撞的几率增加,从而增加了反应速度。
2. 温度:温度升高会导致分子动能增加,分子碰撞频率增加,反应速率增加。
根据阿伦尼乌斯方程,温度每升高10摄氏度,反应速率会增加2倍至3倍。
3. 催化剂:催化剂是能够改变反应机理、降低活化能的物质。
添加催化剂可以提高反应速率,但催化剂本身在反应中不参与化学变化。
4. 表面积:反应物分子在固体表面上的反应速率比在液体中要快。
这是因为固体表面积大,反应物分子易于吸附在固体表面上进行反应。
三、测量和调控1. 实验测量:可以通过实验来确定反应速率。
例如,在固定温度下,测量反应物浓度随时间的变化,根据测得的数据计算反应速率。
2. 温度控制:调控反应温度可以改变反应速率。
通过改变温度,可以调节反应的快慢,实现对反应速率的控制。
3. 催化剂的使用:添加催化剂可以提高反应速率。
选择适当的催化剂,可以加快反应速度,提高反应效率。
4. 反应物浓度调节:调节反应物浓度也可以改变反应速率。
增加反应物浓度可以加快反应速率,减少浓度则相反。
结语化学反应速率是化学反应进行的快慢的量化指标,受多种因素影响。
了解化学反应速率的概念和影响因素,对于实际应用具有重要意义。
实验测量和调控反应速率是化学研究和工业生产中常用的手段,可以根据实际需要选择合适的方法来控制反应速率。
无机化学教学课件 4章 化学反应速率
其历程为:
O3
O2+O (快)
O+O3
2O2(慢)
适合此历程的速率方程是什么?
Solution
a. r = kc(O3)2 c. r = kc(O3)2c(O2)
b. r = kc(O3)c(O) d. r = kc(O3)2c(O2)-1
21
4-4 反应物浓度与时间的关系
实际反应速率仅为1.2×10-8 mol·dm-1 ·s-1 两者相差1012倍
27
28
4-5-2 过渡状态理论
● 过渡态 定义: 以量子化学对反应过程中的能量变化研究为依据
,认为运动着的两种(或多种)反应物分子逐渐接近并落入对方的影 响范围之内而形成的处于反应物与产物之间的一种结合状态.
取一般通式:
r (1/ B )cB / t (4 - 3) B是物质B在配平的化学方程式中的化学计量数。
化学计量数的数符规定 反应物负值,生成物正值。
7
4-1-2 瞬时速率
时间间隔Δt变小时,平均速率才能与实际情况符合,只有当Δt 无限小,才能完全符合实际反应特征。从数学上看,
r lim r lim c(O2 ) dc(O2 )
k 为速率常数 (Rate constant): ▲ 与T有关,与c无关 ▲ 若浓度均为单位浓度=1时,则称为比速率. 这时k大, r就大 ▲ n=a+b+ ‥·(反应级数,Reaction order) ▲ 用不同物种的浓度表示r时,k值也不同
13
Example
对臭氧转变成氧的反应 2O3(g) 3O2(g)
其历程为:
O3
O2+O (快)
第七章化学讲义反应速率
3. 熟悉温度对化学反应速率的影响,了解催化作 用。
第一节 化学反应速率的表示方法
一、化学反应速率(rate of a chemical reaction)
定义:单位体积内反应进度随时间的变化率。
vd eV 1 f ddt V 1dBdB n t1BddB ct
1. 质量作用定律(law of mass action)
• 温度一定时,元反应的反应速率与各反应物浓度 以计量系数为指数的幂的乘积成正比:
aA+bB→dD+eE
例如
v = k ca(A) cb(B)
N O 2 ( g ) + C O ( g ) N O ( g ) + C O 2 ( g ) v = k c(NO2) c(CO)
第二节 反应机理和元反应
三、质量作用定律与速率方程式
2. 反应速率方程式:表示反应物浓度与反应速率 之间定量关系的数学式称为反应速率方程式。
① 对元反应,根据质量作用定律可直接写出速 率方程式:
如上例 一般地
v = k c(NO2) c(CO)
aA+bB→dD+eE
v = k ca(A) cb(B) 反应分子数 = a+b
第二节 反应机理和元反应
• 反应级数与反应分子数的比较
使用范围
取值
与反应物系数 或
负数
不一定相等
反应分子数 元反应 1,2,3
相等
第二节 反应机理和元反应
4. 反应速率常数 (rate constant )
反应:
aA+bB→dD+eE
v = k cm(A) cn(B)
第三章:化学反应速率《无机化学》
对于基元反应:aA + bB = gG + hH:
v = kC C
a A
b B
速率方程
课
其历程为: 其历程为:
堂 例
题
2O3 (g) 3O2 (g)
对臭氧转变成氧的反应: Example : 对臭氧转变成氧的反应 O3 O3 +O 适合此历程的速率方程是什么? 适合此历程的速率方程是什么?
a. kc(O3)2 c. kc(O3)2c(O2)
2 0 v = kC A C B
起始速率V/mol·l-1·s-1 V 2.50×10-7 2.50×10-7 2.50×10-7 1.00×10-6 2.25×10-6
课
堂
习
题
某化学反应:A+2B = 2C,在250K时,其反应速率和浓度的关系如下:
起始浓度C /mol·l-1 A 0.10 0.10 0.20 B 0.010 0.040 0.010
1、能量足够 2、方向合适
如同投掷篮球
相 关
图 片
反应: H2O(g)+CO(g) → H2(g)+CO2(g),只有当高能量CO中的C原子与高能量 H2O中的O原子靠近,并且沿着 C—O‥‥O—H直线方向碰撞,才能发生反应:
O
C
(a)有效碰撞
H
O
H
O C
(b)弹性碰撞
课 堂
对于反应 NO2 + CO →NO + CO2
ν
N 2O5
: NO 2 : O 2 = 2:: ν ν 41
一、反应速率的表示方法 2、瞬时速率 苯胺 瞬时速率是缩短时间间隔,令△t趋近于零时的速率。
dC 反应物 −∆C = − v = lim dt ∆t→ 0 ∆t
反应速率课件PPT
通过研究反应速率,化学工程师可以优化反应条件,提高产物的产量和纯度,降低能耗和减少副反应。
化学工业
细胞代谢
细胞内的代谢过程是由一系列酶促反应构成的,反应速率的研究有助于了解细胞代谢的规律和调控机制。
酶促反应
酶促反应是生物体内重要的化学反应,研究反应速率对于了解酶的特性和作用机制具有重要意义。
习题2:在某一温度下,反应2A(g) → B(g) + C(g)的反应速率常数为k,求该温度下反应3A(g) → B(g) + 2C(g)的速率常数k'。
已知该反应的反应热ΔH = -114kJ/mol,ΔS = -142J/(mol·K),求该反应的速率常数k。
习题1:计算下列反应在298K时的反应速率常数k值
生态系统的物质循环
通过研究污染物的反应速率,可以监测污染物的变化情况,为环境污染的治理提供科学依据。
环境污染的监测与治理
环境科学
05
反应速率研究进展
利用高精度传感器和实时监测设备,对反应过程中的物质浓度、温度、压力等参数进行实时监测,提高实验数据的准确性和可靠性。
实时监测技术
利用计算机模拟软件,对化学反应过程进行模拟和预测,有助于深入理解反应机理和优化反应条件。
适用范围
过渡态理论适用于各种类型的化学反应,包括气态、液态、固态和溶液中的反应。
过渡态理论
总结词
速率理论是反应速率的宏观描述,它基于实验数据和经验规律来描述反应速率与反应条件的关系。
适用范围
速率理论适用于各种类型的化学反应,包括气态、液态、固态和溶液中的反应。
速率理论的发展
随着计算机技术的发展,速率理论的计算方法不断完善,可以通过计算机模拟来预测反应速率。同时,随着实验数据的积累,速率理论的模型也在不断更新和完善。
化学化学反应速率
化学化学反应速率化学反应速率化学反应速率是指在单位时间内反应物浓度变化的快慢程度。
它是研究化学反应动力学的重要参数,对了解反应机制和优化反应条件具有重要意义。
本文将从反应速率的定义、影响因素、测定方法以及应用方面进行论述。
一、反应速率的定义化学反应速率是指在单位时间内反应物浓度发生变化的量,通常用物质的浓度变化与时间的比值来表示。
对于一般的反应A+B→C,反应速率可以用下述公式表示:v = -Δ[A]/Δt = -Δ[B]/Δt = Δ[C]/Δt其中,[A]、[B]、[C]分别表示反应物A、B和生成物C的浓度,Δ表示浓度的变化量,Δt表示时间的变化量。
二、影响因素化学反应速率受多种因素的影响,包括温度、浓度、催化剂、表面积和压力等。
1. 温度:温度对反应速率的影响可由活化能理论解释。
随着温度的升高,反应物的分子动能增加,碰撞频率和碰撞能量增加,从而使反应速率增大。
2. 浓度:反应物浓度的增加会增大碰撞频率,从而提高反应速率。
3. 催化剂:催化剂能够降低反应物的活化能,加速反应速率。
催化剂通过提供新的反应路径或改变反应物的构象,降低反应路径上的能垒,从而加快反应速率。
4. 表面积:反应物的表面积增大,可以提供更多的反应位置,增加反应物之间的碰撞机会,加快反应速率。
5. 压力:对于液相或气相反应来说,压力的增加会增大反应物分子之间的碰撞频率,从而使反应速率增加。
三、测定方法测定化学反应速率的方法有多种,包括消失法、生成物法、溶解度法等。
1. 消失法:该方法适用于反应物浓度随时间逐渐减少的反应。
通过测定反应物浓度的变化,计算出反应速率。
2. 生成物法:该方法适用于反应物生成物浓度随时间逐渐增加的反应。
通过测定生成物浓度的变化,计算出反应速率。
3. 溶解度法:该方法适用于反应物的溶解度与时间关系的反应。
通过测定反应物溶解度的变化,计算出反应速率。
四、应用反应速率的研究对于理解反应机理、优化反应条件以及控制反应过程具有重要意义。
无机化学[第三章化学反应速率]课程预习
第三章化学反应速率一、反应速率的定义化学反应速率是指在一定条件下反应物转变为生成物的速率。
化学反应速率经常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。
浓度一般用mol·dm-3,时间用s,min或h为单位来表示,于是常见的反应速率单位有mol·dm-3·s-1,mol·dm-3,min-1或mol·dm-3·h-1。
1.平均速率2.瞬时速率①瞬时速率指某一时刻的化学反应速率。
②瞬时速率的表示方法。
二、反应速率与反应物浓度的关系1.速率方程经验表明对于反应aA+bB=====gG+hH某一时刻的瞬时速率r与反应物的浓度之间常具有如下关系:r=kc(A)m c(B)n上式称为反应的速率方程,有时称为质量作用定律。
k称为速率常数;m,n 分别为反应物A,B的浓度的幂的指数;k,m和n均可由实验测得。
在恒温下,反应速率常数k不因反应物浓度的改变而改变。
通过反应速率方程可求出在该温度下的任何浓度时的反应速率。
2.反应级数反应级数指反应速率与反应物浓度的多少次幂成正比。
如化学反应:aA+bH=====gG+hH其速率方程的形式为r=kc(A)m c(B)n该反应的反应级数为m+n3.速率常数k速率常数k是在给定温度下,各种反应物浓度皆为1mol.dm-3时的反应速率。
反应速率与反应物浓度的一定方次的幂成正比,其比例系数就是速率常数。
反应速率常数k是温度的函数,与浓度无关,k的单位[c]1-a[t]-1,即与反应级数有关。
在某些特定情况下,可以根据k的单位来推测反应的总级数。
三、反应机遇1.基元反应基元反应指反应物分子一步直接转化为产物的反应。
基元反应是动力学研究中的最简单的反应,因为反应中无任何中间产物。
基元反应或复杂反应的基元步骤中发生反应所需要的微粒(分子、原子、离子或自由基)的数目一般称为反应的分子数。
反应的分子数只能对基元反应或复杂反应的基元步骤而言。
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20
(3)当c(CH3CHO)=0.25molL-1
kc2(CH 3CH)O 2.53mo1•lL•s1(0.25mo•L l1)2 0.15m8o•L l1•s1
c(H2O2)/mol·L-1
0.4
0
20
t/min
40
60
10 80
由于反应式中化学计量数的关系,用不同物质 的浓度变化表示同一反应的速度数值不同易造 成混乱,所以现行的国际单位制建议用B的化
学计量数γB去除dcB/dt来表示一个反应的速
率,这样对一个反应的无论选用反应系统中任 何种物质的浓度改变来表示该反应的速率,数 值均相等,对于反应:
反应速率与乙醛浓度关系如下: c(CH3CHO)mol·L-1 0.10 0.20 0.30 0.40 υ(mol·L-1·s-1) 0.025 0.102 0.228 0.406
(1)写出该反应的速率方程 (2)求速率常数 (3)求c(CH3CHO)=0.25 mol.L-1 时的反应速 率
17
解(1)设速率方程为
mol·L-1·min-1
60
0.10
-(0.10-0.20)/60-40=0.005
mol·L-1·min-1
80
0.050 -(0.05-0.10)/80-60=0.0025
mol·L-1·min-1 9
limcdc
t0t dt dc/dt是浓度c对时间t的微商,是c—t曲线切 线的斜率
0.8
H 2O 2(a)q H 2O (I)1 2O 2(g)
H2O2的浓度与时间关系
6
U(反应 )物 c/t U (H 2 O 2 ) c (H 2 O 2 )/ t
U(生成 )物 c/t
U (O 2) c(O 2)/ t
7
在不同时间段反应的平均速率不同,而且在任 一时间段内,前半段的平均速率与后半段的平 均速率肯定也不同,所以反应速率U应用△t趋 于零时的瞬时速率来表示:
普通化学无机化学2013化学反应速率
精品
影响化学反应速率的因素
1、了解浓度对反应速率的影响;理解质量作 用定律,速率方程及速率常数,反应级数 等概念。
2、了解温度对反应速率的影响;掌握阿仑尼 乌斯方程的简单应用
3、了解催化作用的原理
化学反应速率的碰撞理论和过渡态理论要点
2
根据化学热力学和化学平衡知识,可以判断一 个化学反应发生的可能性及其进行的程度,例 如在298K时
kcn(CH3CH)O
任选取两组数据代入速率方程即可求出n值, 如选1、4两组数据。
0 .0m 2• L 5 o 1 • s l 1 k (0 .1m 0 • L o 1 )nl 0 .4m 0• L 6 o 1 • s l 1 k (0 .4m 0 • L o 1 )nl
18
两式相除
H2(g)1 2O2(g)H2O(I) K3.7 61401
反应可进行得相当完全。 但实际上,在此温度条件下H2和O2混合后,很 长时间看不出来有任何变化,即反应速率太慢。 但若改变条件,如加入催化剂,或加热、点火 则反应可以很快进行,甚至发生爆炸。
3
因此,研究化学反应不仅要考虑它发生的可能 性,而且要研究如何实现这个反应,研究反应 的速率和反应的机理。这是化学动力学研究的 内容。
A A B B Y Y Z Z
d A (d c A )td B (d B c)td Y (d Y c)td Z (d Z c)t
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4.2 浓度对化学反应速率的影响 4.2.1 反应机理 实验证明:有些反应从反应物转化为生成物, ห้องสมุดไป่ตู้一步完成的,这样的的反应称为基元反应, 而大多数反应是多步完成的。这些反应称为非 基元反应或复杂反应。
k值的大小由反应物的本性决定,与反应物 的浓度无关,改变温度或使用催化剂,k的数值 发生变化,速率常数 k 一般由实验测定。
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质量作用定律只适用于基元反应,不适用于复 杂反应。 复杂反应一般通过实验确定其速率方程和速率 常数。
16
例 303 K时,乙醛分解反应
C3 C H (H g ) C O 4 (g H ) C (g ) O
0 0 ..0 4m m 2 0• • 5 6 o o L L 1 1• • lls s 1 1( (0 0 ..1 4m m 0 0• •o o L L 1 1) )n n ll(1 4)n (1)n 250.061576354 4 406 0.25n 0.062 n2
19
解得n=2,将任一组数据代入上式,可得k值, 如第三组
4
4.1 化学反应速率的概念
化学反应速率(定容反应容器)通常用单位时 间内反应物或生成物的浓度变化来表示。
浓度单位常用mol·L-1,时间单位可用s、min、 h等,故反应速率的常用单位是:
mol·L-1·s-1、 mol·L-1· min-1、 mol·L-1·h-1 等
5
以H2O2分解反应为例:
12
例如,反应
2N 2O 54N2O O 2
是经以下三个步骤完成的
(1 )N 2O 5N 2O 3O 2(慢 ) (2)N 2O 3N2 O N(快 O )
(3 )N 2 O 3N O 3 N2(O 快 )
这三个基元反应的组合表示总反应所经历的途
径,化学反应所经历的途径称为反应机理或反
应历程。
化学动力学的重要任务就是研究反应机理,确
定反应历程,深入揭示反应的本质。
13
4.2.2 质量作用定律和速率方程
反应物的浓度与反应速率有密切关系,对于基 元反应:
aA bB yY zZ
在一定温度下反应速率与反应物浓度的乘积成 正比,这就是 质量作用定律。
kca(A)cb(B)
14
kca(A)cb(B)
k是速率常数,数值等于反应物的浓度均为 1mol·L-1时反应速率的值。
limcdc
t0t dt
8
H 2O 2(a)q H 2O (I)1 2O 2(g)
t/min c(H2O2)/m ol·L-1
c(mo •L l1•mi1)n
t
0
0.80
20
0.40
-(0.40-0.80)/20-0=0.02
mol·L-1·min-1
40
0.20
-(0.20-0.40)/40-20=0.01