大学化学(第三章化学平衡和化学反应速率)PPT课件

kcO2
反应速率和温度的关系
温度与化学反应速率密切关系。大多 数的反应速率随温度的升高而加快。一般 情况下，温度每升高100C，反应速率大约 增加2~4倍。
瑞典科学家阿累尼乌斯根据大量实验 数据，得出反应速率常数k与温度的关系：
Ea
k Ae RT
A：反应的特征常数，称为指前因子 e ：自然对数的底数，2.718 R： 气体常数，为 8.314 J·mol-1·K-1 T： 热力学温度 ( K ) Ea：活化能 ( kJ ·mol-1 )
1. 平均速率
vc2 c1 c c t2 t1 t
时间：秒(s)、分(min)、 时(h)。浓度：mol / L
产物
反应物
t
【例】
初始 t1 2秒后 t 2
N2 + 3H2 = 2NH3
1.0 3.0
0.0 mol·L-1
0.8 2.4
0.4 mol·L-1
N 20
H 20.3mL o1ls1,
N3H 0.2mo L1ls1
N 2H 2N3H 0 .1 mL o 1s l 1
13 2
一般的化学反应：
a A + dD = gG + h H
A D G H
ad gh
2. 瞬时速率 时间间隔Δt 趋于无限小(Δt →0)时的 平均速率的极限。
A△tl→i0m ctAdtA c
基元反应的速率方程符合质量作用定律：基 元反应的反应速率与反应物浓度的幂的乘积成正 比.所以
vkcCOcNO2
速率方程式
v = k (CO) (NO2) 上式称为该反应的速率方程式，k称 为
“反应速率常数”，又称“比速常数”，意 义是速率方程式中各种浓度均为1 mol.L-1时 的反应速率；其量纲由速率方程确定；k大小 取决于反应物的本质，而与浓度无关，当其
实验测得：
vk(S2O82)(I)
而不是
vk(S2O 82)I()3
例：
2N2O5 = 4 NO2 + O2
① N2O5 = N2O3 + O2 （慢）
② N2O3 = NO2 + NO （快）
③ 2NO + O2 = 2NO2 （快）
kcN2O5
例： C(s) + O2(g) = CO2(g)
活化能：活化分子具有的最低能量与
分子的平均能量之差， 称为该反应的活化
能,符号Ea。 单位：kJ·mol-1 相同条件下，Ea越大，活化分子百分
数（f） 越小，反应越慢。反之，Ea越小， f 越大，反应越快。
Ea的大小与反应本性(物质的分子结 构、化学键)有关。
• 碰撞理论 • 1. 分子必须经过碰撞才可能发生反应。 • 2. 能量高于某个定值的分子称为活化 • 分子，活化分子间碰撞才可能发生反应。 • 3. 活化分子间方向合适的碰撞才能发生 • 反应，能发生反应的碰撞称为有效碰撞。
他条件相同时， k，则v ；通常，T ，则 k 。
例：基元反应 NO2 + CO = NO + CO2
cNO2cCO kcNO2cCO
任一基元反应： a A + d D = g G + h H
kcaAcD d
速率方程
速率常数
k 的物理意义：在一定的条件下(温度、 催化剂)，反应物浓度均为1mol/L时的反应 速率。
Ea
f e RT 活化分子百分数
温度升 高，活化分 子的百分数 (f)增大是反 应速率加快 的主要原因。
催化剂对反应速率的影响
催化剂与催化作用
能够改变化学反应速率，而其本身的质 量和化学性质在反应前后保持不变的物质称 为催化剂。催化剂能改变化学反应速率的作 用称为催化作用。
催化剂之所以能加快化学反应速率，是 由于催化剂参与了化学反应，生成了中间化 合物，改变了反应途径，降低了反应的活化 能，从而使更多的反应物分子成为活化分子。 在反应过程中，催化剂又可以从中间化合物 再生出来，导致反应速率显著增大。
对于基元反应： aA bB dD
则： vk(A)a(B)b
对于“非基元反应”：aA bB dD
则：
vk(A)m(B)n
且可能有 ma,nb，而m、n值只能由实验确定。
即：质量作用定律不能直接应用于非基元反应，但能应用
于构成该非基元反应的每一个具体步骤（基元反应）。
例如： S 2 O 8 2 3 I 2 S4 2 O I3 非基元反应
化学反应速率
不同的化学反应其反应速率极不相同， 有些反应进行的很快，如酸碱中和反应可 在10-15s的时间内完成。有些反应则进行 的很慢，如常温下氢气和氧气混合可以几 十年都不会生成一滴水；某些放射性元素 的衰变需要亿万年的时间。为了比较反应 的快慢，引入了反应速率的概念。
反应速率的表示方法
反应物 产物
5、催化剂不能改变化学反应的方向。
• 1、理想气体定律
•
理想气体:我们把分子本身
不占体积，分子间没有相互作用力
的气体称为理想气体。一种假想的
O
催化剂降低反应活化能的示意图
催化剂具有以下几个基本特征：
1、催化剂对反应速率的影响，是通过改 变反应历程实现的。
2、催化剂不能改变反应的标准平衡常数 和平衡状态。
3、催化剂能同等程度地加快正反应速率 和逆反应速率，缩短反应到达化学平衡所需 的时间。
4、催化剂具有选择性，一种催化剂在一 定条件下只对某一种反应或某一类化学反应 具有催化作用，而对其他反应没有催化作用。
• 它的几何 意义是c-t
曲线上某 点的斜率。
c 反应物
t
反应速率和浓度的关系
不同反应的反应速率不同（取决于反应物本身 的性质，与物质的分子结构、化学键等 有关）
同一反应 1.浓度； 2.气体反应：压力； 3.温度； 4.使用催化剂。
一、基元反应和质量作用定律
许多化学反应是经过一系列的步骤才实现。 一步完成的的反应称为基元反应。 如：CO (g) + NO2 (g) → CO2 (g) + NO (g) 该反应是基元反应（一步进行的反应）。
1. 反应不同，k值不同。 2. 同一反应，温度不同k值不同。 3. 同一反应，温度一定时，有无催 化剂k也是不同的。
注意:： 1. 质量作用定律只适用于基元反应，
复杂反应的速率方程由实验确定。
2. 已知反应机理的复杂反应，速率方 程根据最慢的基元反应来写。
3. 均匀体系中，纯固体、纯液体的浓 度视为常数，不写入速率方程。