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第三章 化学动力学基础 3-1 化学反应速率的概念 3-2 浓度对反应速率的影响——速率方程 3-3 温度对反应速率的影响——Arrhenius方程 3-4 反应速率理论 3-5 催化剂与催化作用 3-1 反应速率的概念 化学反应速率，是指在一个特定的反应中，物质（反应物或生成物）的浓度随时间的变化率。 量纲:浓度?时间-1。 浓度常用物质的量浓度（mol/L）表示。 时间单位视反应中反应快慢用秒(s)、分(min)、小时（h）表示。 3.1.1 平均速率和瞬时速率 1. 平均速率 例题： 根据实际数据作c—t曲线，曲线上某一点的斜率（求微分）即该瞬时的反应速率。 2. 瞬时速率 3.1.2 定容反应速率 若反应体系的温度不变，系统体积保持不变，则系统内物质的量的浓度为： 对于下列反应： 3.2 浓度对反应速率的影响——速率方程 思考： 影响反应速率的因素有哪些？ 这些因素是如何影响反应速率的呢？ 化学反应速率方程——质量作用定律 大量实验数据表明，在温度一定的情况下，化学反应速率大小与反应物的浓度成正比。 对于一般化学反应： 反应级数可分为： 0级反应：例： 一级反应：例： 二级反应：例： 分数级反应：例： 时，质量作用定律的适用范围： 仅适用于基元反应！！！ 非基元反应：需要两步或两步以上的步骤才能完成的反应，也叫复杂反应。 对于非基元反应不能按反应式直接写出反应方程，但它的每一步机理仍适合于质量作用定律。 所以：对于 质量作用定律表达式中不包括固体物质和纯溶剂！ 如： 3.3 温度对反应速率的影响 ——Arrhenius(阿仑尼乌斯)方程 大部分化学反应的反应速率随温度的升高而增快。 即： 由反应速率方程 可以看出： ∵在定容条件下，系统内反应物的浓度是不变的， ∴ 3.3.1 Arrhenius(阿氏)方程 阿氏方程的对数形式： 以CCl4中N2O5的分解反应为例，由实验数据确定温度对反应速率的影响。 作K-T关系曲线:我们可以看出：随温度升高，速率系数k显著增大。 由 作lnk—1/T关系直线，我们可以看出： 3.3.2 Arrhenius(阿氏)方程的应用 已知①计算反应的活化能Ea k1,k2,T1,T2,求Ea 例题： 查表得在298.15K和318.15K时，CCl4中N2O5分解反应的速率系数，计算该反应的活化能Ea。 ②由Ea计算反应速率系数 已知k1, Ea,T1,T2，求k2； 或已知k1, Ea,T1, k2，求T2。 例题： 膦PH3与乙硼烷B2H6反应生成配合物H3P→ BH3(g)，其活化能Ea=48.0kJ·mol-1。若测得298K下反应的速率系数为k1，计算当速率系数为2k1时的反应温度。 注意： 改变反应温度，改变了反应中活化分子的百分数，但并没有改变反应的活化能。 无论是吸热反应还是放热反应，升高反应温度，都会使反应速率加快，只不过是吸热反应速率加快的程度大于放热反应而已。 ③有关Arrhenius（阿氏）方程的规律性结论 在温度相同或相近的情况下： Ea↑，其k↓，r ↓； Ea↓，其k↑，r ↑。 同一反应，T↑ ，k↑。 一般T+10℃，k×（2~10）。 对同一反应来说，ΔT一定时：Δk高温区 Δk低温区 对于不同的反应，ΔT一定时： Ea越大，其Δk越大； Ea越小，其Δk越小。 3.4 反应速率理论 活化能是如何影响反应速率的？ 温度、浓度、催化剂影响反应速率的本质是什么呢？ 3.4.1 碰撞理论与活化能 （1）碰撞理论： 有效碰撞的条件： （1）互相碰撞的反应物分子应有合适的碰撞取向。 （2）互相碰撞的分子必须具有足够的能量。 （2）活化能的定义 3.4.2 过渡态理论（活化络合物理论） 过渡态图示： 过渡态能量变化类型图示： 过渡态理论： 正反应的活化能减去逆反应的活化能等于该反应的焓变，即： △H =E正-E逆 当E正E逆时，△H 0，反应为放热反应； 当E正E逆时，△H 0，反应为吸热反应。 3.4.3 活化能与反应速率 对气相双分子简单反应来说，碰撞理论已经推算出： 活化能与反应速率 3.5.1 催化剂和催化作用的基本特征 IUPAC(国际纯粹与应用化学联合会)定义： 催化剂：存在少量就能显著加速反应而本身最后并无损耗的物质，称为该反应的催化剂。 催化作用：催化剂加快反应速率的作用。 催化剂对反应的Ea的影响 催化剂的基本特征： ①催化剂不能实现热力学上不能自发的反应。 ②催化剂只能改变反应的机理，不能改变化学反应