化学反应速率
合集下载
相关主题
- 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)。
甲
(CO) /
mol.dm-3
组
(NOቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ) v0 / / mol.
mol.dm-3 dm-3.s-1
乙
(CO) /
mol.dm-3
组
(NO2) v0 / / mol.
mol.dm-3 dm-3.s-1
丙
(CO) /
mol.dm-3
组
(NO2) v0 / / mol.
mol.dm-3 dm-3.s-1
mol dm3 s 1或mol dm3 min1
v 显然，
和v 的单位是
作出H2O2的 c — t 曲线（教材p.108,图6.1)，得到 0 — 40 min的 平均速率：
v
0.20 0.80 0.20 0.80 0.015mol dm 3 min1 t 40
N2O5(g) = 2 NO2 (g) + ½ O2(g)
浓度随时间变化曲线
N2O5(g) = 2 NO2 (g) + ½ O2(g)
NO2 浓度 - 时间关系
二、影响反应速率的因素
（一）不同反应的反应速率不同（取决于反应物 本身的性质） （二）同一反应 1.浓度； 2.气体反应：压力； 3.温度； 4.使用催化剂。
H2O2(aq)
I→ H2O(l) + ½ O2(g)
教材p.107, 表6.1.
H2O2(aq) = H2O(l) + ½ O2(g) 或: N2O5(g) = 2 NO2 (g) + ½ O2(g)
令 t O （无限小），得瞬时速率：
v lim
C ( H 2O2 ) dC( H 2O2 ) t 0 t dt
第5章 化学动力学初步
5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 化学反应速率 浓度对反应速率的影响 反应级数 反应机理 温度对化学反应速率的影响 基元反应的速率理论 催化剂与催化作用
5.1 化学反应速率 (Chemical Reaction Rates)
宏观：热力学、动力学
热力学：过程的能量交换(H )、过程的自发方 向(G )、过程的限度(K ) (△Gø = - RTln K) — 可能性。
热力学不涉入时间，当然不涉及反应速率， 也不涉及反应机理。 反应速率和反应机理是化学动力 学研究的核心问题。 反应速率因不同的反应而异: 火药爆炸—瞬间； 中和反应—几秒； 高温固相合成无机材料、有机合 成、高分子合成—小时； 橡胶老化—年； 石油、煤的形成—几百万年…
一、反应速率定义 — 单位时间内反应物或产 物浓度改变的量的绝对值。 （一）平均速率和瞬间速率： 例：H2O2(aq) = H2O(l) + ½ O2(g) 测定实验中O2(g)的析出量，可计算H2O2浓度变化， 并按下式计算出反应速率（平均速率） ： v = - (H2O2) / t = -[ c2(H2O2) – c1(H2O2) ] / t 计算结果列于教材p.107, 表6.1. 可见：t , c (H2O2) , v .
0.10 0.20 0.30 0.40
0.10 0.10 0.10 0.10
0.005 0.010 0.015 0.020
0.10 0.20 0.30 0.40
0.20 0.20 0.20 0.20
0.010 0.020 0.030 0.040
0.10 0.20 0.30 0.40
0.30 0.30 0.30 0.30
v 为正值。
对于一个反应，在某一瞬间其v有确定值（不论以哪一种反应 ＿ 物或产物的浓度变化表示）；在某一时间间隔内， v 也是定值。
例： H2O2 = H2O + ½ O2 分解反应(教材p.107表6-1) 0 – 20 min 的 ＿ V (H2O2 ) = c (H2O2) / [(-1) t ] = (0.40 – 0.80) / [(-1) (20 – 0)] = 0.020 mol.dm-3.min-1 ＿ V (O2) = c (H2O2) / [(½) t ] = (0.20 – 0) / [(½) (20 – 0)] ＿ = 0.020 mol.dm-3.min-1 = V (H2O2 )
5.2 浓度对反应速率的影响
一、速率方程（式）（动力学方程式） 例：CO(g) + NO2(g) → CO2(g) + NO(g) 该反应是基元反应（一步进行的反应）。 瞬时速率定义式： v = - dc (NO2) / dt = - dc (CO) / dt
CO(g) + NO2(g) → CO2(g) + NO(g)
某一时刻的瞬时速率可用该时间对应的曲线点上的斜率表示，
并且可以得到：
v A v B vC
（二） t , c(H2O2) , v
（三）实验测定速率（净反应速率）
= |正反应速率 - 逆反应速率| （四）对于单向反应，反应的开始的瞬间的瞬时速率称为
初速率v0 .
（五）测定反应速率的实验方法将在物理化学课程中学 习。
0.015 0.030 0.045 0.060
由浓度与初速率v0数据可见： 1. 从纵向看,甲、乙、丙各组内数据，C NO 2 不变，c co 1倍，
vo 1倍： v ∝ cCO .
2.从各横行看，各行内
c co 不变， CNO
2
1倍，
vo 1倍 ， v ∝ cNO2 .
（六）由于一个反应可以用不 同的反应物或产物作参照物浓度变化 来表示反应速率，为了避免混乱，IUPAC建议对于反应：
aA bB dD eE
定义瞬时速率为：
dCi v Vi dt
v C i Vi t
（5.1）
平均速率为：
（5.2）
（5.1）、（5.2）式中，vi 为计量系数a、b、d、c，且对反应物取负值， 对产物取正值, 以保证v和
动力学：反应速率（快慢）、反应机理（怎样 进行） — 现实性。
例： N2 (g) + 3 H2 (g) = 2 NH3 (g)
△Hø = - 92.22 kJ.mol-1 （放热）
△Gø = - 33.0 kJ.mol-1
△Gø = - RT ln K
K = 6.1105 但实际上，R.T. ，常压，观察不到反应。
(CO) /
mol.dm-3
组
(NOቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ) v0 / / mol.
mol.dm-3 dm-3.s-1
乙
(CO) /
mol.dm-3
组
(NO2) v0 / / mol.
mol.dm-3 dm-3.s-1
丙
(CO) /
mol.dm-3
组
(NO2) v0 / / mol.
mol.dm-3 dm-3.s-1
mol dm3 s 1或mol dm3 min1
v 显然，
和v 的单位是
作出H2O2的 c — t 曲线（教材p.108,图6.1)，得到 0 — 40 min的 平均速率：
v
0.20 0.80 0.20 0.80 0.015mol dm 3 min1 t 40
N2O5(g) = 2 NO2 (g) + ½ O2(g)
浓度随时间变化曲线
N2O5(g) = 2 NO2 (g) + ½ O2(g)
NO2 浓度 - 时间关系
二、影响反应速率的因素
（一）不同反应的反应速率不同（取决于反应物 本身的性质） （二）同一反应 1.浓度； 2.气体反应：压力； 3.温度； 4.使用催化剂。
H2O2(aq)
I→ H2O(l) + ½ O2(g)
教材p.107, 表6.1.
H2O2(aq) = H2O(l) + ½ O2(g) 或: N2O5(g) = 2 NO2 (g) + ½ O2(g)
令 t O （无限小），得瞬时速率：
v lim
C ( H 2O2 ) dC( H 2O2 ) t 0 t dt
第5章 化学动力学初步
5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 化学反应速率 浓度对反应速率的影响 反应级数 反应机理 温度对化学反应速率的影响 基元反应的速率理论 催化剂与催化作用
5.1 化学反应速率 (Chemical Reaction Rates)
宏观：热力学、动力学
热力学：过程的能量交换(H )、过程的自发方 向(G )、过程的限度(K ) (△Gø = - RTln K) — 可能性。
热力学不涉入时间，当然不涉及反应速率， 也不涉及反应机理。 反应速率和反应机理是化学动力 学研究的核心问题。 反应速率因不同的反应而异: 火药爆炸—瞬间； 中和反应—几秒； 高温固相合成无机材料、有机合 成、高分子合成—小时； 橡胶老化—年； 石油、煤的形成—几百万年…
一、反应速率定义 — 单位时间内反应物或产 物浓度改变的量的绝对值。 （一）平均速率和瞬间速率： 例：H2O2(aq) = H2O(l) + ½ O2(g) 测定实验中O2(g)的析出量，可计算H2O2浓度变化， 并按下式计算出反应速率（平均速率） ： v = - (H2O2) / t = -[ c2(H2O2) – c1(H2O2) ] / t 计算结果列于教材p.107, 表6.1. 可见：t , c (H2O2) , v .
0.10 0.20 0.30 0.40
0.10 0.10 0.10 0.10
0.005 0.010 0.015 0.020
0.10 0.20 0.30 0.40
0.20 0.20 0.20 0.20
0.010 0.020 0.030 0.040
0.10 0.20 0.30 0.40
0.30 0.30 0.30 0.30
v 为正值。
对于一个反应，在某一瞬间其v有确定值（不论以哪一种反应 ＿ 物或产物的浓度变化表示）；在某一时间间隔内， v 也是定值。
例： H2O2 = H2O + ½ O2 分解反应(教材p.107表6-1) 0 – 20 min 的 ＿ V (H2O2 ) = c (H2O2) / [(-1) t ] = (0.40 – 0.80) / [(-1) (20 – 0)] = 0.020 mol.dm-3.min-1 ＿ V (O2) = c (H2O2) / [(½) t ] = (0.20 – 0) / [(½) (20 – 0)] ＿ = 0.020 mol.dm-3.min-1 = V (H2O2 )
5.2 浓度对反应速率的影响
一、速率方程（式）（动力学方程式） 例：CO(g) + NO2(g) → CO2(g) + NO(g) 该反应是基元反应（一步进行的反应）。 瞬时速率定义式： v = - dc (NO2) / dt = - dc (CO) / dt
CO(g) + NO2(g) → CO2(g) + NO(g)
某一时刻的瞬时速率可用该时间对应的曲线点上的斜率表示，
并且可以得到：
v A v B vC
（二） t , c(H2O2) , v
（三）实验测定速率（净反应速率）
= |正反应速率 - 逆反应速率| （四）对于单向反应，反应的开始的瞬间的瞬时速率称为
初速率v0 .
（五）测定反应速率的实验方法将在物理化学课程中学 习。
0.015 0.030 0.045 0.060
由浓度与初速率v0数据可见： 1. 从纵向看,甲、乙、丙各组内数据，C NO 2 不变，c co 1倍，
vo 1倍： v ∝ cCO .
2.从各横行看，各行内
c co 不变， CNO
2
1倍，
vo 1倍 ， v ∝ cNO2 .
（六）由于一个反应可以用不 同的反应物或产物作参照物浓度变化 来表示反应速率，为了避免混乱，IUPAC建议对于反应：
aA bB dD eE
定义瞬时速率为：
dCi v Vi dt
v C i Vi t
（5.1）
平均速率为：
（5.2）
（5.1）、（5.2）式中，vi 为计量系数a、b、d、c，且对反应物取负值， 对产物取正值, 以保证v和
动力学：反应速率（快慢）、反应机理（怎样 进行） — 现实性。
例： N2 (g) + 3 H2 (g) = 2 NH3 (g)
△Hø = - 92.22 kJ.mol-1 （放热）
△Gø = - 33.0 kJ.mol-1
△Gø = - RT ln K
K = 6.1105 但实际上，R.T. ，常压，观察不到反应。