第三章 化学反应速率PPT课件

2 N O 2 (g ) 2 N O (g ) O 2 (g )
平均速率： Δ c(N O 2)Δ c(N O )Δ c(O 2)
2 Δ t 2 Δ t Δ t
在化学反应进行的一段时间里，单位时间内反
应物或生成物浓度的变化量称为平均速度，用
表示，一般Biblioteka Baidu正值。
例如：
Δc(NO2) 2Δ t
2.1×10-5 1.4×10-5 1.0×10-5 0.7×10-5 0.5×10-5
第二节 反应速率理论简介
一、反应历程 基元反应
化学反应由反应物转 化为生成物，一步完成
非基元反应
由两步或两步以上完成的 反应（每一步均为基元反应）
➢ 反应历程
化学反应所经历的途径称 为反应历程，或反应机理。
例： 2N 2O 54N O 2O 2分三步进行：
（1） 2 N 2 O 5 N 2 O 3 O （ 2慢 ） （2） N 2 O 3 N O 2N O （ 快 ） （3） 2 N 2 O 5 ＋ N O 3 N O （ 2快 ）
解：
t = 0，
c(N2O5) = 1.00 mol·L-1。
v (0 .5 0 1 .0 0 )m o lL 1 0 .1 2 m o lL 1m in 1
2 (2 0 )m in
作c-t曲线，找到 t = 1 min时的切线， 其斜率即为该时刻 的d c
dt
斜 率 ＝ (0 .9 2 0 )m o lL 1＝ 0 .2 2 m o lL 1m in 1 (0 4 .2 )m in
dc(N O 2)dc(N O )dc(O 2)
2dt
2dt
dt
如何求出瞬时速率
方法一：
作出c-t曲线，再从c-t曲 线图上于某时刻（t）处 作切线，并求出切线的
斜率( d c )，从而获得 dt
瞬时速率（v)。
方法二：
通过如Excel作图软件作c- t曲线图， 并拟合曲线（要求R2 →1）得一元多次
第一节 化学反应速率的表示方法
➢ 化学反应速率
指在一定条件下,某一物质浓 度变化的速率,单位时间内反应物 浓度减少或生成物浓度的增加
➢ 单位：
✓ 平均速率
molL1s1 molL1m in1
molL1h1
✓ 瞬时速率
一、平均速率
下面是反应 2NO2 (g) → 2NO (g) + O2 (g)在一定时 间内反应物产物浓度的变化实验数据（300 ℃ ）
第三章 化学反应速率
制作：
➢ 引言 ➢ 化学反应速率的表示方法 ➢ 反应速率理论简介 ➢ 反应速率的影响因素
➢ 什么是化学动力学？
瞬时完成的炸药爆炸反应
物加
被使
腐得随
蚀酸着
的雨空
速的气
度浓中
也度的
在也二
加在氧
快增化
. .
加硫
结 果 ， 文
的 浓 度 的 增
CO NO
N O (g)C O (g) 1 2N 2(g)C O 2(g)
KΘ p(298K)6.1105
化学热力学判断常温常 压下反应能进行，且转化率 高，但实际反应速率太慢， 毫无工业价值
化学平衡和反应 速率是化学反应 问题的两大不可 分割的方面，均
十分重要。
化学动力学的研究任务：
➢ 化学反应的速率问题 ➢ 化学反应的机理问题
Ahmed Zewail和他的飞秒 化学（Caltech），1999年度诺 贝尔化学奖获得者
v 1 d c 1 ( 0 .2 2 m o lL 1 m in 1 ) 0 .1 1 m o lL 1 m in 1 B d t 2
如果实验数据通过Excel拟合c-t曲线，则函数式为：
c = -0.007t5 + 0.0088t4 - 0.0442t3 + 0.1313t2 - 0.3952t + 1 （R2 =1）
Time Period (s)
0 → 50 50 →100 100 →150 150 →200 200 →250
二、瞬时速率
Δt 趋于零时的物质浓度的变化率，以v 表示
lim Δc 1dc Δt0 BΔt B dt
对于反应：
2 N O 2 (g ) 2 N O (g ) O 2 (g ) 瞬时速率：
Δ rG Θ m (2 9 8 K ) 3 3 4 k Jm o l 1
KΘ p(298K)1.91060
若该反应能发生，则可解决尾气污染问题。 实际上，尽管该反应的限度很大，但反应速率 极慢，不能付诸实用。
对于合成氨反应
N 2 (g ) 3 H 2 (g ) 2 N H 3 (g )
Δ rG Θ m (2 9 8 K ) 3 3 k Jm o l 1
其微分式为：
d c = -0.0035 t4 + 0.0352t3 - 0.1326t2 + 0.2626t - 0.3952 dt
代入t = 1.0 min：
dc d t = -0.2335
v 1 d c 1 ( 0 .2 3 3 5 m o lL 1 m in 1 ) 0 .1 2 m o lL 1 m in 1 B d t 2
方程：c a 5 t5 a 4 t4 a 3 t3 a 2 t2 a 1 t a 0
y d d c t 5 a 5 t4 4 a 4 t3 3 a 3 t2 2 a 2 t a 1
代入任一时刻的 t 值
得 y值
求出瞬时速率v
dc 此时刻在 c- t 曲线处切线的斜率 d t
其中速率最慢的一步基元反应的反应速率 决定着总反应的速率，称为控速步骤。
➢ 反应速率的两大理论：
✓ 碰撞理论 ✓ 过渡状态理论
二、碰撞理论
➢ 理论要点
➢ 反应物分子间的相互碰撞是反应发 生的先决条件，反应速率与碰撞频率 成正比
➢ 能够发生反应的碰撞称为有效碰撞
例： T = 973K
c (HI) = 1.0×10-3 mol·L-１
分子碰撞总次数： 3.5×1028 L-1·s-1
理论反应速率： 5.8×104 mol·L-1·s-1
例1
N2O5的分解反应为 2N 2O 5 C C l4 4N O 2O 2 在340K时测得的实验数据如下：
t/min
0 12 3 4 5
c(N2O5)/(mol·L-1) 1.00 0.70 0.50 0.35 0.25 0.17 计算该反应在2min内的平均速率和1min时的瞬时速率。
t = 2min， c(N2O5) = 0.50 mol·L-1；