无机化学大连理工

3.2.1 化学反应速率方程
40℃，CCl4中N2O5分解反应的r:c( N2O5 )
t /s
r : c N 2 O5 / s1
t /s
0
3.65 104
1800
r : c N2O5 / s1
3.64 104
300 3.59104
2400
3.62 104
600 3.60104
3000
3.69 104
H2g I2g 2HIg
速率 方程
r k[c(NO 2 )]2
r kc(H2 )c(I2 )
反应 级数
2
1+1
2NOg O2 g 2NO2 g r k[c(NO)]2c(O2) 2+1
2+1 2NOg 2H2 g N2 g H2Og r k[c(NO)]2 c(H2 )
S2O82 aq 3I aq 2SO24 aq I3 aq
yY(aq) + zZ(aq)
r dcA dcB dcY dcZ adt bdt ydt zdt
对于定容的气相反应：
r 1 dpB
B dt
§3.2 浓度对反应速率的影响 ——速率方程
3.2.1 化学反应速率方程
3.2.2 由实验确定反应速率方程的 简单方法—初始速率法
3.2.3 浓度与时间的定量关系
3.1.1 平均速率和瞬时速率
1. 平均速率 某一有限时间间隔内浓度的变化量。
例： N2O5(CCl4)
1
2NO2 (CCl4) + 2 O2(g)
r
(
N
2O5
)
c2
(
N
2O5 ) t2
c1 t1
(
N
2O5
)
c(N2O5) t
40℃，5.00mLCCl4中N2O5的分解速率
N2O5(CCl4) 2NO2(CCl4)+ 1/2O2(g)
反应级数为3。α，β必须通过实验确定其值。
通常α≠a,β≠b。 k —反应速率系数：零级反应 mol·L-1 ·s-1；
一级反应 s-1；二级反应 (mol·L -1)-1 ·s-1。k 不 随浓度而变，但受温度的影响，通常温度升高， k 增大。
化学计量 方程
NO 2 g COg 50 0K NOg CO2 g
0.130 0.104
4.69 105 3.79 105
2400 6.5 3000 7.42
0.084 0.068
3.04 105 2.44 105
4200 8.75
0.044
1.59 105
5400 9.62 6600 10.17
0.028 0.018
1.03105
7800 10.53 0.012
试问如何求出反应速率系数？
3.2.3 浓度与时间的定量关系
N
2O5在CCl
中的分解速率方程为：
4
r(N2O5 ) kc(N2O5 ) 亦可写为：
dc(N2O5 ) dt
反应的有关实验数据如下：
试验编号 cH2 /(mol L1) cNO/(mol L-1) r /(mol L1 s1)
1
6
7.9107
2
6
3.2106
3
6
4 1.3105
4
3
4 6.4106
5
5
4 3.2106
该反应的速率方程：
r kcNO 2 c(H2 )
对NO而言是二级反应，对H2而言是一 级反应。
t 0
经过A点切线斜率 的负数为2700s时 刻的瞬时速率。
t/s
c(N2O5)/(molL-1)
t1 = 0 s t2 = 5580 s
c1(N2O5)= 0.144 mol·L-1 c2(N2O5)= 0 mol·L-1
A点切线的斜率=
(0 0.144 )mol L-1 (55.8 0) 10 2 s
r kc(S2O82- )c(I- )
1+1
1+1+2 5Br
aq
BrO
3
aq
6H
aq
r
k c(Br
-
)
3Br2 aq 3H2Oaq
c(BrO3- ) [c(H )]2
3.2.2 由实验确定反应速率方程的 简单方法—初始速率法
例如：2NO g 2H 2 g 1073KN2 g 2H 2Og
第三章 化学动力学基础
§3.1 化学反应速率的概念 §3.2 浓度对反应速率的影响
—速率方程 §3.3 温度对反应速率的影响
—Arrhenius方程 §3.4 反应速率理论和反应机理简介 §3.5 催化剂与催化作用
§3.1 化学反应速率的概念
3.1.1 平均速率和瞬时速率 3.1.2 定容反应速率
2.58105 mol L1 s1
r(N2O5 ) 2.58105 mol L-1 s-1
3.1.2 定容反应速率
例 + 2 O2(g)
c(N2O5) mol L-1
t
300 s
6.67 105 mol L-1 s-1
c(NO2 ) 1.33104 mol L-1 s-1 t
t/ s
VSTP (O2 ) / mL c N2O5 / mol L1
r / mol L1 s1
0
0.000 0.200
7.29 105
300
1.15
0.180
6.46 105
600
2.18
0.161
5.80 105
900
3.11
0.144
5.21105
1200 3.95 1800 5.36
900 3.62104
4200
3.61104
1200 3.61104
5400
3.68104
N2O5的分解速率与N2O5浓度的比值是 恒定的，即反应速率r与c(N2O5)成正比。
可见： r kc(N2O5 )
对于一般的化学反应：
aA bB yY zZ
r kcA cB
α,β—反应级数：若α=1，A为一级反应； β=2，B为二级反应，则α+β=3，总
c(O2 ) 3.33105 mol L-1 s-1 t
对于一般的化学反应： 0 BB
B
定容条件下，定义：r d
Vdt
r——定容条件下的反应速率(mol·L-1·s-1)
d dnB dt Bdt r d dnB 1 dcB Vdt V Bdt Bdt
溶液中的化学反应：
aA(aq) + bB(aq)
11.2 0.0000
t1= 0 s t2=300 s
c1(N2O5) = 0.200 mol·L-1 c2(N2O5) = 0.180 mol·L-1
r
(N
2O5
)
300 s
mol
L-1
6.67105 mol L-1 s-1
2. 瞬时速率 时间间隔Δt趋于无限小时的平均速率
的极限。 r lim r