与反应物分子平均能量E.PPTVIP

* * 无机化学 精品课程 第七章 化学动力学基础（二） 2010年12月18日，星期五 第二十次课 2010~2011学年第一学期 化学系2010级应化专业 教学内容： 1、7 – 3 温度对反应速率的影响及阿仑尼乌斯公式 2、7 – 4 反应历程 3、7 – 5 碰撞理论和过渡态理论（简介） 4、7 – 6 催化剂对反应速率的影响 教学重点： 1、温度对反应速率的影响及阿仑尼乌斯公式； 2、反应历程。 教学难点： 反应历程。 精品课程 无机化学 7 – 3 温度对反应速率的影响及阿仑尼乌斯公式 一般的化学反应（不论是放热反应还是吸热反应），随温度的升高速率加快。 例如：面团、细铁粉、荧光棒等三个实例。 荧光棒发光原理：利用过氧化氢氧化草酸酯产生能量，该能量被传递给荧光物质以后便会发光。 精品课程 无机化学 NO2 + CO ==== NO + CO2反应温度与速度常数的关系： 当温度从600~800K时，速度常数k值几乎增大上千倍。 0.028 0.22 1.3 6.0 23 k/（L·mol-1·s-1） 600 650 700 750 800 T/K 精品课程 无机化学 7-3-1 k 与T 的关系－Arrhenius公式 Arrhenius 参照 Van’t Hoff 方程 k =A·exp (－?H 0/RT) 提出： k = A·exp（－Ea/RT） 式中A — 频率因子，Ea — 实验活化能 此式于1889年由阿仑尼乌斯提出，又称指数定律，是反映温度与速度之间定量关系的一个公式。 阿仑尼乌斯是一位伟大的瑞典化学家，生于1859年，死于1927年。 精品课程 无机化学 式中： k 是速度常数 exp(－Ea/RT)= e－Ea/RT －Ea/RT是e的指数。(因分子、分母都是能量单位，所以指数项无量纲) A 是指前因子或频率因子，A的单位与k同。 Ea 活化能。 注意：一般情况下A和Ea不随温度而变化。所以，阿仑尼乌斯公式的重要假设是：指前因子A和活化能E是不随温度改变的，是化学反应的特征参数。 精品课程 无机化学 对上式两边取对数，则有： 这即是阿仑尼乌斯公式的对数形式，它代表一个直线方程。可以作lgk－1/T图，斜率－Ea/2.30R，纵坐标上截距为lgA。 精品课程 无机化学 对Arrhenius方程的进一步分析 1. 在 ，Ea处于方程的指数项中，对k有显著影响，在室温下， Ea每增加4kJ?mol-1，k值降低约80%. 2. 温度升高，k增大，一般反应温度每升高10℃，k将增大2~10倍. 精品课程 无机化学 4. 对不同反应，升高相同温度，Ea大的反应 k 增大的倍数多，因此升高温度对反应慢的反应有明显的加速作用。 3. 根据 ，对同一反应，升高一定温度，在高温区k值增加较少，因此对于原本反应温度不高的反应 ,可采用升温的方法提高反应速率； 精品课程 无机化学 对 作图得直线 由斜率可求出Ea 直线斜率 与 例： 把T1, k1和T2, k2分别代入方程 2、活化能的求算方法 精品课程 无机化学 3. 由Ea计算反应速率常数 例：2N2O5(g)?2N2O4 (g) + O2(g) 已知：T1=298.15K, k1=0.469×10-4s-1 T2=318.15K, k2=6.29×10-4s-1 求：Ea及338.15K时的k3 精品课程 无机化学 7-3-2 活化能（此部分相当于7-5 碰撞理论和过渡态理论的内容） 1、活化能 化学反应进行时要生成产物，有两个力必须克服： ① 克服两分子价电子之间的斥力； ② 克服反应物分子内旧的键间的引力。 即：① 克服新键形成前的斥力； ② 克服旧键断裂前的引力。 精品课程 无机化学 活化能（Ea）是活化分子的平均能量（E*）与反应物分子平均能量（E）之差。 即 Ea = E*－E 正反应活化能为Ea，逆反应活化能为Ea’。（P.287） 反应的热效应 △H = Ea － Ea’(如图7-8) Ea ＜ Ea’ 放热反应 △H＜0 Ea ＞ Ea’ 吸热反应 △H＞0 结论：化学反应一般都需要有一个活化的过程，也就是吸收足够能量以克服能峰的过程，能峰越高，反应阻力越大，反应就越难进行。 活化能的大