化学反应速率的概念

7800 10.53 0.012
11.2 0.0000
例：2N2O5(CCl4)
2N2O4 (CCl4) + O2(g)
t1= 0 s
c1(N2O5) = 0.200 mol·L-1
t2=300 s
c2(N2O5) = 0.180 mol·L-1
mol L-1 3.3105 mol L-1 s-1
ln{c (N2O5)}
-1.5
-2.5
-3.5
-4.5 0
2000 4000 6000 8000 t /s
零级、一级、二级反应的速率方程总结：
反应 反 应 速 级数 率 方 程
积分速率 方程式
T 对 t 的 图 直线 1 是 直 线 斜率 2
0
k
ct (A) kt c0 (A)
ct (A)
1+1 1+1
2NOg O2g 2NO2g kcNO 2 c(O2 ) 2+1 2+1
2+1 2+2 2
2NOg 2H2 g N2 g H2Og kc NO cH2
S2O82 aq 3I aq
2SO24 aq I3 aq
kc S2O82- c I-
1+1
1+3
dc dt
kc(N2O5 )
,
dc kdt c
ct
c0
dc(N O 2 5 ) c(N2O5 )
t
0
kdt
ln ct (N O 2 5 ) kt c0 (N O 2 5 )
通式：ln ct (A) kt(一级反应） c0 (A)
又：lnct (A) kt lnc0 (A)
lnc-t 曲线应为直线
2 300 s
2. 瞬时速率
时间间隔Δt趋于无限小时的平均速率的极
限。
lim cB dcB
t0 t
dt
dcB 为导数，它的几何意义是c-t曲线上某 dt 点的斜率。例如270s时的瞬时速率：
A点的斜率=
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0.144 0 (55.8 0) 102
2.58
105
5
-1 -1
2.5810 mol L s
5Br aq 3Br2 aq
BrO
3
aq
3H2Oaq
6H
aq
kcBr -
cBr
O
3
cH
2
1+1+25+1+6
3.2.2 由实验确定反应速率方程的 简单方法—初始速率法
2NOg 2H2 g 1073kN2 g 2H2Og
反应的有关实验数据如下：
试验编号 cH2 /(mol L1) cNO/(mol L-1) /(mol L1 s1)
-k
c0 (A) 2k
1
kc(A)
lnct (A) kt lnc0(A) lnct (A) -k
0.693 k
2 k[c(A)]2
1 kt 1
ct (A)
c0 (A)
1 ct (A)
1
k kc0 (A)
仅适用于只有一种反应物的二级反应。
§3.3 温度对反应速率的影响 —Arrhenius方程式
§3.1 化学反应速率的概念
3.1.1 定容反应的反应速率 3.1.2 平均速率与瞬时速率
3.1.1 定容反应的反应速率
如果体积不变：
dnB dcB V Bdt Bdt
1 c B t
t 0时
对于一般的化学反应：
aA + bB
yY + zZ
dcA dcB dcY dcZ
3.3.1 Arrhenius方程式 3.3.2 Arrhenius方程式的应用 3.3.3 对Arrhenius方程的进一步分析
3.3.1 Arrhenius方程式
反应速率方程 kcAcB
影响反应速率的因素有两个： k和cB
k与温度有关，T增大，一般k也增大， 但k~T不是线性关系。
1
6
7.9107
2
6
3.2106
3
6
4 1.3105
4
3
4 6.4106
5
5
4 3.2106
该反应的速率方程式：
kcNO 2 c(H2 )
对NO而言是二级反应，对H2而言是一 级反应。
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
kcN2O5 亦可写为：
可见： kc(N2O5 )
对于一般的化学反应：
aA bB yY zZ
kcAcB
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
§3.2 浓度对反应速率的影响 —速率方程式
3.2.1 化学反应速率方程式
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
3.2.1 化学反应速率方程式
40℃，CCl4中N2O5分解反应的υ：c( N2O5 )
t /s : c N2O5 / s1 t /s
: c N2O5 / s1
0
3.65 104
1800
3.64 104
300 3.59104
2400
3.62 104
600 3.60104
3000
3.69 104
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υ与c(N2O5)成正比。
adt bdt ydt zdt 对于定容的气相反应：
1 dpB B dt
3.1.2 平均速率与瞬时速率
1. 平均速率
某一有限时间间隔内浓度的变化量。
1 cB B t
t 0时
40℃，5.00mLCCl4中N2O5的分解速率
2N2O5(CCl4) 2N2O4(CCl4)+ O2(g)
t/ s
0
0.000 0.200
300 1.15 0.180
600 2.18 0.161
900 3.11 0.144
1200 3.95 0.130
1800 5.36 0.104
2400 6.5
0.084
3000 7.42 0.068
4200 8.75 0.044
5400 9.62 0.028
6600 10.17 0.018
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 方程式
速率 方程
反应 计量 级数 数
NO 2 g COg 50 0K
NOg CO2 g
k c NO 2 2
2
H2 g I2 g 2HIg kcH2 cI2 1+1