Chapter05化学动力学初步.pptVIP

第五章 化学动力学初步;Zn(s)+Cu2+(aq)(1mol·L-1)=Zn2+(aq)(1mol·L-1)+Cu(s)ΔrGθm(298.15K) = -212.55 kJ·mol-1;C(s) + 2O2(g)(po2= 21KPa)= CO2(g)(pco2= 30Pa) ΔrGm(298.15K) =ΔrGθm(298.15K)+RTlnQ = -408.33 kJ·mol-1; 化学反应速率跟人类的生活和生产紧密相关。 钢铁的冶炼、橡胶的合成等。 金属的腐蚀、橡胶的老化、食物的腐烂等。 研究反应速率并掌握它的规律，是一个至关重要的问题。;5.1 化学反应速率 ; 从c – t 曲线，某一时刻曲线的斜率即为该时刻化学反应的瞬时速率v。;5.2 影响化学反应速率的因素;2)The rate of elementary reaction-the law of mass action; a.有固体或液体参加的反应，固体或液体的浓度同它们的标准态(单位浓度)不需写入。 C(s) + O2(g) = CO2(g)，v = k·c(O2)。;3)The rate equation of non-elementary reaction;方法：改变物质数量比例法。;5)order of reaction;2.温度的影响;1)阿累尼乌斯方程(Arrhenius equation); 以lnK对1/T作图得直线，斜率为-Ea/R，截距为lnA，因此，斜率可以计算反应活化能Ea。;CO(g) + NO2(g) = CO2(g) + NO (g); 质量作用定律、阿累尼乌斯公式从宏观上说明了反应速率与反应物浓度、温度之间的关系，反应速率理论可以从微观上说明浓度、温度对速率的影响。;1. 碰撞理论 (collision theory); 2HI = H2(g)+I2(g)，773K，c(HI) = 10-3mol·L-1。若每次碰撞均发生反应，v = 3.8?10４mol·L-1·s-1；实际上v = 6?10-9mol·L-1·s-1，两者相差1013倍。;如：NO2+CO = NO+CO2; 浓度和温度对反应速率的影响的解释。  ①浓度升高，分子总数增加，活化分子数目增加，有效碰撞频率增大，反应速率加快。 ②温度升高，分子运动速率加快，分子总数不变时，活化分子百分数增加，有效碰撞频率增大，反应速率加快。; 2)过渡状态理论(活化络合物理论);势能; 按活化分子和活化能的观点：单位体积内的活化分子数目多，反应速率快。; 一般选用催化剂来改变反应的历程，降低反应的活化能。 催化剂：参加化学反应，改变反应过程，降低反应活化能，提高反应速度，本身组成、质量和化学性质在反应前后不变。 正催化剂-加快反应；负催化剂-减缓反应。 为什么催化剂能改变反应速率？;反应: A + B = AB; 现在大部分化工生产都采用了催化剂。; 实际上固氮酶(催化剂)可使N2+ 3H2= NH3进行的很快，而工业上合成氨的条件要求很高。; (1)增大浓度(或气体压力)来增大活化分子的总数以加快反应速率的效率并不高。 (2)升高温度的方法不仅费热，会使能耗提高，反应环境更苛刻，设备腐蚀破坏严重，运行成本增加。甚至高的反应温度会使反应的生成物可能不稳定或发生某些副反应。 (3)催化剂往往是实现高效低成本化工生产的关键。; ①催化剂加速正反应同时，也以同样倍数加速逆反应的速度。所以，催化剂只能加快化学平衡的到达，而不能改变化学平衡的位置和状态。 ②催化剂虽可以改变反应的活化能，但不能改变化学反应的自由能变ΔrG，因此，催化剂不能使ΔrG 0 的反应实现。 ③催化剂有特殊的选择性，对少量杂质敏感。; 化学平衡态是诸多热力学状态中的一种，其特点是：动态平衡、物质的量不再改变、可从正、逆两个方向达到、体系满足最大的熵和最小的焓。化学平衡态在热力学上是稳定的。;2. 酶催化反应;3. 光化学反应基本知识; 光化学反应发生的条件：分子对光的特征吸收作用，即???必须被所作用的分子吸收；光解离时，光子的能量必须大于分子内化学键的能量。;3)对于热力学上吉布斯函数变大于零的反应