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《有机化学》第二章 化学反应速率
由第一、三次实验数据可得:
1.2×10-2 = k ×(1.0)x ×(1.0)y 4.8 × 10-2 = k ×(1.0)x ×(2.0)y
以上两式相除得: y=2
该反应的速率方程为: kcA cB2
②将任何一组实验数据代入速率方程
1.2102 mol L1 S 1
k cA cB2 (1.0mol L1)(1.0mol L1)2
催化剂通过改变反 应历程,降低反应的 活化能,从而间接增 加活化分子百分数, 加快反应速率。
注:一般反应中,反应级数x、y由实验确定,x、y可以 是整数,分数 或 零。
例: 在 298.15 K 时,发生下列反应:
aA + bB
C
将不同浓度的 A,B 两种溶液混合,得到下列实验数据:
A的初始浓 度/mol·L-1
1.0
2.0 1.0
B的初始浓 度/mol·L-1
1.0
1.0 2.0
初始速率υ/ mol·L-1 ·s-1
[B] t
:物质B的浓度随时间的变化率。
二、瞬时速率
1 lim [B] B t0 t
第二节 影响反应速率的因素
一、 浓度对反应速率的影响 1.速率方程式:
一般反应: mA+nB
pC+qD
kcAx cBy
⑴速率常数k: 只与温度、催化剂有关,与浓度无关。
⑵反应级数
①定义:速率方程式中,反应物浓度的指数x、y分别称为 反应物A和B的反应级数。总反应级数 = x + y
3.质量作用定律:— 只适用于基元反应
质量作用定律:恒温下,基元反应的化学反应 速率与各反应物浓度方次的乘积成正比,反应 物浓度的方次数就等于化学反应式中各相应物 质的计量系数。
mA+nB
pC+qD
一般反应 kcAx cBy
基元反应 kcAm cBn
二、 温度对反应速率的影响
1.阿仑尼乌斯公式:
1.2×10-2 2.4×10-2 4.8×10-2
由此求该反应的速率方程式及速率常数。
解:①设该反应的速率方程为:
kcAx cBy
由第一、二次实验数据可得:
1.2×10-2 = k ×(1.0)x ×(1.0)y 2.4 × 10-2 = k ×(2.0)x ×(1.0)y
以上两式相除得: x=1
Ea
2.303 RT1
l g k2
lg A
Ea
2.303 RT2
lg k2 Ea ( 1 1 ) k1 2.303 R T2 T1
或lg k2 Ea (T2 T1 ) k1 2.303 R T1T2
例:某反应的活化能Ea=114KJ·mol-1,在600K
时,k=0.75L ·mol-1 ·s-1,计算700K时k。
最低能量 阴影面积:表示活化分子数
活化能Ea = E0 - E平
能量
活化能决定了 反应的本性
1.确定反应,T恒定时,活化分子百分数恒定。 ⑴浓度: 浓度增大, 分子总数增加,活化分子
数随之增多, 反应速率υ增大。
⑵温度:T↑ ①分子碰撞频率↑ ②活化分子百分数↑
∴单位时间内
有效碰撞次数 增加υ↑
⑶催化剂:
= 1.2 10-2 ( L2﹒mol-2﹒S-1 )
2.反应机理
基元反应:反应物经一步反应直接生成产物的反应。 复杂反应:由两个或多个基元反应构成的反应。
例: ① ② ③
H2 + I2 2HI I2 2I (快)
复杂反应的反应
速率取决于速率 最慢的基元反应
2I I2 (快)
H2 + 2I
2HI (慢)
化学反应并不只是通过反应物的简单碰撞而 完成的,当具有足够能量的反应物分子在运动 中互相接近,发生碰撞,可能生成一种活泼的 不稳定的过渡态,称为活化络合物。活化络合 物的能量比反应物和产物的能量都高,因而很 不稳定,很快就会转变为产物,并放出能量。
例如:
A + BC → AB + C
A+BC
反应物
A…B…C→AB+C
有效碰撞是指能 发生反应的碰撞
2.活化能:活化分子所具有的最低能量与分 子平均能量的差值。Ea
3. 碰撞理论:化学反应是由分子碰撞引起的,但不是所
有相碰撞的分子都能发生反应,只有那些 具有足够高能量和适当碰撞方向的分子相 碰撞才发生反应,即发生有效碰撞。
例:NO2 + CO = NO + CO2
4. 过渡态理论(活化络合物理论)
活化络合物 产物
A…B…C
1
Ea2
Ea1:正反应的活化能 Ea2:逆反应的活化能
A+BC
ΔrHm:正反应的热效应 ΔrHm= Ea1(正) – Ea2(逆)
AB+C
(反应历程)
反应过程的能量关系
二、反应速率与活化能的关系
具有一定能量的分子百分数
Ea
E平ห้องสมุดไป่ตู้
E0
气体分子能量分布曲线
E平:分子平均能量 E0 :活化分子所具有的
第二章 化学反应速率
2.1 化学反应速率 2.2 影响反应速率的因素 2.3 反应速率理论
第一节 化学反应速率
一、表示法:
1.定义:在恒容条件下,单位时间内的反应进度。
平均速率
1 1 nB 1 [B]
V t V Bt B t
注: V:恒容条件下,反应体系的 体积。 : 化学反应方程式中各物质的化学计 量系数,反应物为负,生成物为正。
解: lg k2 Ea ( 1 1 ) k1 2.303 R T2 T1
114 103 ( 1 1 ) 2.303 8.314 700 600
1.42
k =0.7526.3=19.7 ( L﹒mol-1﹒S-1 )
三、催化剂对反应速率的影响
1.催化剂:催化剂是能改
变化学反应速率,而其本身 在反应前后物质的量和化学 组成均没有变化的物质。
2.催化剂的类型: 正催化剂:加快反应速率。 负催化剂:减慢反应速率,
抑制反应进行。
四、 影响多相反应速率的因素 ⑴相:性质完全相同的均匀部分称作相。
不同相之间有明显的界面分开。 ⑵影响因素: ①接触面大小:接触面越大,反应速率越快。
②扩散作用
第三节 反应速率理论
一、基本概念:
1.活化分子:具有足够能量,能够发生有效碰 撞的分子。
k = A e –Ea / RT
或lgk lg A Ea 2.303 RT
A: 给定反应的特征常数 Ea:反应的活化能,对确定反应Ea不随温度改变。 ⑴影响k的因素: ①温度:Ea一定时,由于Ea>0 ∴T↑ k ↑ ②活化能:温度一定时,Ea↓ k↑
2.阿仑尼乌斯公式应用:
l g k1
lg A