大学化学反应速率报告
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)。
www.njmu.edu.cn 南京医科大学药学院 许贯虹 17
气体分子能量分布曲线（1）
阴影面积 = 活化分子分数
N：分子总数
ΔN：具有动能E和 （E+ΔE）区间之内的分子数 (ΔN/（NΔE）)×ΔE= ΔN/N Ea=E′ - E平 ΔN/N： E E+ΔE 动能E和E+ΔE区间之内 ΔE 的分子数在分子总数中 所占的比值 (曲线下的面积为1)
原则上任何一种反应物或者产物都可以表示化学 反应速率，但通常选择其浓度易于测量的那一种
dc ( A ) υA dt dc ( D ) υD 用反应进度表示 d t 的反应速率
dc(B) B dt
dc ( E ) E dt
v
1 dc ( A ) 1 dc ( B ) 1 d c ( D ) 1 d c ( E ) = a dt b d t d dt e dt
www.njmu.edu.cn 南京医科大学药学院 许贯虹 6
例题
反应3H2 (g) + N2 (g) → 2NH3 (g)的反应速
率可以表示为 – dc(N2) /dt ，下列表示中与其相
当的是
A dc(NH3)/ dt C 2 dc(NH3)/ dt D√
www.njmu.edu.cn 南京医科大学药学院 许贯虹 7
南京医科大学药学院
许贯虹 8
反应机理：一个反应所经历的途径或具 体步骤，也称为反应历程 （一）基元反应和非基元反应 基元反应（元反应）：反应物分子一步直 接生成产物分子 NO2 + 2NO2
www.njmu.edu.cn
第二节 反应机理（reaction mechanism）
CO =
=
NO + CO2
8 RT M A M NA NB Z πd [ ] π MA MB V V
2 AB 1 B 2
碰撞机会的数量级高达 1029 cm－3· s－ 1
不是每次碰撞都能发生化学反应
只有极少数的碰撞才能发生反应
www.njmu.edu.cn 南京医科大学药学院 许贯虹 16
B. 能量因素
活化分子(activated molecule) 极少数分子具有较高的动能并能发生有 效碰撞 活化能(activation energy) Ea 活化分子所具有的最低能量与分子的平 均能量之差 Ea=E′ - E平 单位：kJ· mol-1
南京医科大学药学院
许贯虹 4
c dc DE lim dt EF t 0 t
0.8 A
瞬时速率难以测定， 用作图法求出
反 应 物 浓 度
0.6 D 0.4 C
-dc/dt
0.2
E
F
：割线AB的斜率
B
0
www.njmu.edu.cn
20
40
60
80
t / min
许贯虹 5
南京医科大学药学院
化学反应速率
南京医科大学药学院 许贯虹
化学反应的基本问题
反应热力学：研究反应的方向和进行限度 反应动力学：研究反应的速率和反应历程
2
化学反应速率
内
瞬 时 速 率 平 均 速 率
因
外
因
有 效 碰 撞 理 论
过 渡 态 理 论
浓度
质 量 作 用 定 律
时 间 与 浓 度 的 关 系
温度
阿 伦 尼 乌 斯 方 程
www.njmu.edu.cn 南京医科大学药学院 许贯虹 11
第三节
一、碰撞理论
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
反应速率理论
二、过渡态理论
www.njmu.edu.cn
南京医科大学药学院
许贯虹 12
一、碰撞理论
反应进行的先决条件： 反应物分子间发生碰撞
主要适用于气体双分子反应
www.njmu.edu.cn
南京医科大学药学院
许贯虹 13
弹性碰撞：不能发生化学反应的碰撞 有效碰撞：能发生化学反应的碰撞 只有活化分子才能发生有效碰撞
www.njmu.edu.cn
南京医科大学药学院
许贯虹 14
反应速率
方位因子
v =Z· P· f
碰撞频率 能量因子
www.njmu.edu.cn
南京医科大学药学院
许贯虹 15
A. 碰撞频率
Z： 单位时间单位体积内反应分子相互碰撞的总碰撞数
B – dc(NH3)/ dt D dc(NH3)/ (2dt)
补充说明：
• 对于气相反应，浓度变化用气体分压的
变化来表示 3H2 (g) + N2 (g) → 2NH3 (g)
vH2
dp( H 2 ) dt
dp( NH 3 ) dt
vN2
dp( N 2 ) dt
v NH3
www.njmu.edu.cn
www.njmu.edu.cn
2NO + O2
南京医科大学药学院 许贯虹 9
非基元反应
非基元反应（总反应）：由两个或两个以上 的基元反应组成的化学反应
H2 + I2 = 2HI
(1) I2(g) (2) H2(g) + 2I(g) 2I(g) =
快反应
2HI(g) 慢反应 速控步骤
速率控制步骤（速控步骤）：非基元反应 中反应速率最慢的一步元反应
www.njmu.edu.cn 南京医科大学药学院 许贯虹 10
反应分子数
反应分子数：在基元反应中，同时直接参加 反应的粒子（分子、原子、离子）的数目
SO2Cl2 NO2 + CO 2NO + H2 SO2 + Cl2
单分子反应
NO + CO2 N2O + H2O
双分子反应
三分子反应
反应分子数只适用于基元反应
www.njmu.edu.cn 南京医科大学药学院 许贯虹 18
气体分子能量分布曲线（2）
活化能减小，活化 分子增加，反应速 率加快
Ea’
www.njmu.edu.cn
南京医科大学药学院
许贯虹 19
活化能与反应速率
温度一定时 Ea↑，活化分子分数↓，发生有效碰撞的 次数↓，反应速率↓ Ea ↓ ，活化分子分数↑，发生有效碰撞的 次数 ↑ ，反应速率↑ 活化能——化学反应的阻力
催化剂
Ea
www.njmu.edu.cn
南京医科大学药学院
许贯虹 3
一、化学反应速率的表示方法 化学反应速率：单位时间内反应物浓度 的减少或产物浓度的增加
第一节 示方法
化学反应速率及其表
平均速率
c反应物 t
c生成物 t
www.njmu.edu.cn
瞬时速率 dc反 应 物 Δc dc生 成 物 Δc υ lim υ lim dt Δt dt Δt 0 Δt Δt 0
气体分子能量分布曲线（1）
阴影面积 = 活化分子分数
N：分子总数
ΔN：具有动能E和 （E+ΔE）区间之内的分子数 (ΔN/（NΔE）)×ΔE= ΔN/N Ea=E′ - E平 ΔN/N： E E+ΔE 动能E和E+ΔE区间之内 ΔE 的分子数在分子总数中 所占的比值 (曲线下的面积为1)
原则上任何一种反应物或者产物都可以表示化学 反应速率，但通常选择其浓度易于测量的那一种
dc ( A ) υA dt dc ( D ) υD 用反应进度表示 d t 的反应速率
dc(B) B dt
dc ( E ) E dt
v
1 dc ( A ) 1 dc ( B ) 1 d c ( D ) 1 d c ( E ) = a dt b d t d dt e dt
www.njmu.edu.cn 南京医科大学药学院 许贯虹 6
例题
反应3H2 (g) + N2 (g) → 2NH3 (g)的反应速
率可以表示为 – dc(N2) /dt ，下列表示中与其相
当的是
A dc(NH3)/ dt C 2 dc(NH3)/ dt D√
www.njmu.edu.cn 南京医科大学药学院 许贯虹 7
南京医科大学药学院
许贯虹 8
反应机理：一个反应所经历的途径或具 体步骤，也称为反应历程 （一）基元反应和非基元反应 基元反应（元反应）：反应物分子一步直 接生成产物分子 NO2 + 2NO2
www.njmu.edu.cn
第二节 反应机理（reaction mechanism）
CO =
=
NO + CO2
8 RT M A M NA NB Z πd [ ] π MA MB V V
2 AB 1 B 2
碰撞机会的数量级高达 1029 cm－3· s－ 1
不是每次碰撞都能发生化学反应
只有极少数的碰撞才能发生反应
www.njmu.edu.cn 南京医科大学药学院 许贯虹 16
B. 能量因素
活化分子(activated molecule) 极少数分子具有较高的动能并能发生有 效碰撞 活化能(activation energy) Ea 活化分子所具有的最低能量与分子的平 均能量之差 Ea=E′ - E平 单位：kJ· mol-1
南京医科大学药学院
许贯虹 4
c dc DE lim dt EF t 0 t
0.8 A
瞬时速率难以测定， 用作图法求出
反 应 物 浓 度
0.6 D 0.4 C
-dc/dt
0.2
E
F
：割线AB的斜率
B
0
www.njmu.edu.cn
20
40
60
80
t / min
许贯虹 5
南京医科大学药学院
化学反应速率
南京医科大学药学院 许贯虹
化学反应的基本问题
反应热力学：研究反应的方向和进行限度 反应动力学：研究反应的速率和反应历程
2
化学反应速率
内
瞬 时 速 率 平 均 速 率
因
外
因
有 效 碰 撞 理 论
过 渡 态 理 论
浓度
质 量 作 用 定 律
时 间 与 浓 度 的 关 系
温度
阿 伦 尼 乌 斯 方 程
www.njmu.edu.cn 南京医科大学药学院 许贯虹 11
第三节
一、碰撞理论
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
反应速率理论
二、过渡态理论
www.njmu.edu.cn
南京医科大学药学院
许贯虹 12
一、碰撞理论
反应进行的先决条件： 反应物分子间发生碰撞
主要适用于气体双分子反应
www.njmu.edu.cn
南京医科大学药学院
许贯虹 13
弹性碰撞：不能发生化学反应的碰撞 有效碰撞：能发生化学反应的碰撞 只有活化分子才能发生有效碰撞
www.njmu.edu.cn
南京医科大学药学院
许贯虹 14
反应速率
方位因子
v =Z· P· f
碰撞频率 能量因子
www.njmu.edu.cn
南京医科大学药学院
许贯虹 15
A. 碰撞频率
Z： 单位时间单位体积内反应分子相互碰撞的总碰撞数
B – dc(NH3)/ dt D dc(NH3)/ (2dt)
补充说明：
• 对于气相反应，浓度变化用气体分压的
变化来表示 3H2 (g) + N2 (g) → 2NH3 (g)
vH2
dp( H 2 ) dt
dp( NH 3 ) dt
vN2
dp( N 2 ) dt
v NH3
www.njmu.edu.cn
www.njmu.edu.cn
2NO + O2
南京医科大学药学院 许贯虹 9
非基元反应
非基元反应（总反应）：由两个或两个以上 的基元反应组成的化学反应
H2 + I2 = 2HI
(1) I2(g) (2) H2(g) + 2I(g) 2I(g) =
快反应
2HI(g) 慢反应 速控步骤
速率控制步骤（速控步骤）：非基元反应 中反应速率最慢的一步元反应
www.njmu.edu.cn 南京医科大学药学院 许贯虹 10
反应分子数
反应分子数：在基元反应中，同时直接参加 反应的粒子（分子、原子、离子）的数目
SO2Cl2 NO2 + CO 2NO + H2 SO2 + Cl2
单分子反应
NO + CO2 N2O + H2O
双分子反应
三分子反应
反应分子数只适用于基元反应
www.njmu.edu.cn 南京医科大学药学院 许贯虹 18
气体分子能量分布曲线（2）
活化能减小，活化 分子增加，反应速 率加快
Ea’
www.njmu.edu.cn
南京医科大学药学院
许贯虹 19
活化能与反应速率
温度一定时 Ea↑，活化分子分数↓，发生有效碰撞的 次数↓，反应速率↓ Ea ↓ ，活化分子分数↑，发生有效碰撞的 次数 ↑ ，反应速率↑ 活化能——化学反应的阻力
催化剂
Ea
www.njmu.edu.cn
南京医科大学药学院
许贯虹 3
一、化学反应速率的表示方法 化学反应速率：单位时间内反应物浓度 的减少或产物浓度的增加
第一节 示方法
化学反应速率及其表
平均速率
c反应物 t
c生成物 t
www.njmu.edu.cn
瞬时速率 dc反 应 物 Δc dc生 成 物 Δc υ lim υ lim dt Δt dt Δt 0 Δt Δt 0