大学化学(第三章化学平衡和化学反应速率)选编.ppt

化学反应速率 不同的化学反应其反应速率极不相同，有些反应进行的很快，如酸碱中和反应可在10-15s的时间内完成。有些反应则进行的很慢，如常温下氢气和氧气混合可以几十年都不会生成一滴水；某些放射性元素的衰变需要亿万年的时间。为了比较反应的快慢，引入了反应速率的概念。 ; c 产物 反应物 t;【例】 N2 + 3H2 = 2NH3 初始 t1 1.0 3.0 0.0 mol·L-1 2秒后 t 2 0.8 2.4 0.4 mol·L-1 ; 一般的化学反应： a A + dD = gG + h H;它的几何意义是c-t曲线上某点的斜率。 ; 反应速率和浓度的关系 ? 不同反应的反应速率不同（取决于反应物本身的性质，与物质的分子结构、化学键等 有关） ?同一反应 1.浓度； 2.气体反应：压力； 3.温度； 4.使用催化剂。 ; 一、基元反应和质量作用定律 许多化学反应是经过一系列的步骤才实现。一步完成的的反应称为基元反应。 如：CO (g) + NO2 (g) → CO2 (g) + NO (g) 该反应是基元反应（一步进行的反应）。 基元反应的速率方程符合质量作用定律：基元反应的反应速率与反应物浓度的幂的乘积成正比.所以 ; 速率方程式 v = k (CO) (NO2) 上式称为该反应的速率方程式，k称 为“反应速率常数”，又称“比速常数”，意义是速率方程式中各种浓度均为1 mol.L-1时的反应速率；其量纲由速率方程确定；k大小取决于反应物的本质，而与浓度无关，当其他条件相同时， k?，则v? ；通常，T? ，则k? 。 ;例：基元反应 NO2 + CO = NO + CO2 ; k 的物理意义：在一定的条件下(温度、催化剂)，反应物浓度均为1mol/L时的反应 速率。;注意:： 1. 质量作用定律只适用于基元反应，复杂反应的速率方程由实验确定。; ; ;例： 2N2O5 = 4 NO2 + O2 ① N2O5 = N2O3 + O2 （慢） ② N2O3 = NO2 + NO （快） ③ 2NO + O2 = 2NO2 （快）; 反应速率和温度的关系 温度与化学反应速率密切关系。大多数的反应速率随温度的升高而加快。一般情况下，温度每升高100C，反应速率大约增加2~4倍。 瑞典科学家阿累尼乌斯根据大量实验数据，得出反应速率常数k与温度的关系： ;A：反应的特征常数，称为指前因子 e ：自然对数的底数，2.718 R： 气体常数，为 8.314 J·mol-1·K-1;活化分子百分数; 催化剂对反应速率的影响 ?催化剂与催化作用 能够改变化学反应速率，而其本身的质量和化学性质在反应前后保持不变的物质称为催化剂。催化剂能改变化学反应速率的作用称为催化作用。 ; 催化剂之所以能加快化学反应速率，是由于催化剂参与了化学反应，生成了中间化合物，改变了反应途径，降低了反应的活化能，从而使更多的反应物分子成为活化分子。在反应过程中，催化剂又可以从中间化合物再生出来，导致反应速率显著增大。;　　活化能：活化分子具有的最低能量与 分子的平均能量之差， 称为该反应的活化 能,符号Ea。 单位：kJ·mol