无机化学第3章化学反应速率详解

对于反应：aA + bB = gG + hH
等效不等值
v a : vb : v g : v h a : b : g : h
等效等值
1 dCA 1 dCB 1 dCG 1 dC v a dt b dt g dt h dt
▲实际工作中如何选择，往往取决于哪一种物质更易通过试验监测其浓度变化.
试计算反应开始100秒内的平均速率。
NO
2 5
cN 2O5 t
1.95 2.1 1.5 103 m ol L1 s 1 100
1 1
同理：vNO2 3.0 10 mol L s
2 5 2
3
vO2 7.5 104 mol l 1 s 1
2 Na (s) ＋ 2 H2O ＝ 2 NaOH (aq) ＋ H2 (g)
其速率方程为 v＝k 零级反应的反应速率与反应物浓度无关。 有的反应速率方程较复杂，不属于 v＝ k c(A) x c(B) y 形式，对 于这样的反应则不好谈反应级数。 如 H2 (g) ＋ Br2 (g) ＝ 2 HBr (g)的速率方程为：
5、熟悉催化剂的催化机理和在实际工作中的运用。
3.1 化学反应速率和速率方程
前
言
化学反应涉及两个基本问题：
1、在指定条件下反应进行的方向和限度……化学热力学。 2、反应进行速率和具体步骤(反应机理)……化学动力学。
研究化学反应速率与化学反应的机理，是化学动力学的任务。
3.1.1 反应速率的定义 反应速率一般以在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。
由两个或两个以上的基元反应组成的化学反应，叫总反应。
如何描述一个化学反应的反应机理呢？
例如：氢气与碘蒸气生成碘化氢的反应：
H2 （g） + I2（g）= 2HI （g）
其反应机理是：
速控步 骤
第一步：I2 （g） = 2I （g）
（快反应）
第二步：H2 （g） +2I （g） = 2HI （g） （慢反应）
3.2.3 反应分子数
反应分子……参加基元反应的分子数目称为反应分子数。
注：1、此处的分子应理解为分子、离子、自由原子总称。 2、仅适用于基元反应，它是通过实验确定的。 3、已知的反应分子数只有1、2 和 3 。
3.2.3 反应分子数
SO2Cl2 = SO2+Cl2 NO2+CO = NO+CO2
第3章 化学反应速率
9.11世贸大楼
钟乳石
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CO(g)＋NO(g)＝1/2N2(g) + CO2(g) ΔrGm ＝ －228.4 kJ· mol–1
本章教学要求
1、熟悉化学反应速率的表示方法。 2、掌握影响化学反应速率的因素。 3、理解化学反应机理：碰撞理论和过渡态理论。 4、初步掌握通过实验测化学反应的级数的方法。
单分子反应 双分子反应
2I + H2 = 2HI
三分子反应
Example : 对臭氧转变成氧的反应:
其历程为：
2O3 (g)
3O2 (g)
O3
O2 ＋Ｏ（快）
O3 ＋Ｏ
适合此历程的速率方程是什么？
a. kc(O3)2
2O3（慢）
c. kc(O3)2c(O2)
√
b. kc(O3)c(O)
d. kc(OBaidu Nhomakorabea)2c(O2)-1
对于基元反应:aA + bB = gG + hH：
v kC C
a A
b B
速率方程
3.2.2 基元反应与非基元反应
反应机理（反应历程）：一个化学反应所经历的途径或具体步骤。
※ 基元反应：由反应物微粒
(分子、原子、离子或自由基)
一步直接生成产物的反应称为 基元反应。
NO2+CO = NO + CO2 2NO2 = 2NO + O2
2、反应级数的概念
在速率方程中，各反应物浓度的指数，称为该反应物的级数，所有 反应物的级数之和，称为该反应的总级数（n）。
a b v kC A CB
对于基元反应:aA + bB = gG + hH，
该反应对于A来说，属a级反应，对于B来说，属b级反应，该反应的总
级数 n = a+b。
3.2.4 反应级数和速率常数 反应级数可以为零，也可以为分数。例如反应：
N O： NO ： O 2： 4： 1
2
3.1.2 平均速率和瞬时速率 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
C dC生成物 v lim dt t 0 t
瞬时速率只能用作图的方法得到，例如对于反应（45 ℃ ）： 2N2O5 → 4NO2 + O2
3.2.4 反应级数和速率常数
1、反应级数的概念
质量作用定律仅实用于基元反应，故非基元反应的复杂反应的速率方
程都由实验确定。
例如： aA+ bB + cC +‥‥ = P 其反应速率方程具有反应物浓度幂乘积的形式：
v kC C A B CC
n=α+β+γ+…
3.2.4 反应级数和速率常数
k cH2 c v= cHBr 1 k' cBr2
1/2 Br2
例如：某反应 A + B → C + D，通过实验测得反应物的起始浓度和对应的反 应速率，如下表所示。
化学反应速率的单位可为mol· L-1· s-1、mol· L-1· min-1、mol· L-1· h-1…。 3.1.2 平均速率和瞬时速率 1、平均速率
ci i t
反应物取“-”， 产物取“+”
例：在298K下，将2.1 mol· L-1的N2O5充入一密闭容器中，分解反应中各物质浓 度变化如下： 起始浓度/ mol·L-1 100秒末浓度/ mol·L-1 2 N 2 O5 （ g ） 2.1 1.95 → 4NO2(g) 0 0.30 + O2(g) 0 0.075
3.2 浓度对反应速率的影响
大量的实验证明：在一定温度下， 增大反应物的浓度，大都使反应速 率加快。
白磷在纯氧气中燃烧
白磷在含20%的氧气中燃烧
3.2.1 质量作用定律
1、质量作用定律
反应速率与各反应组分的浓度密切相关，人们总结出其影响规律： 质量作用定律：在恒温下，基元反应的速率正比于各反应物浓度幂的 乘积，各浓度幂中的指数等于基元反应方程中各相应反应物的系数。