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大学化学(第三章化学平衡和化学反应速率)PPT课件
kcO2
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:
Ea
k Ae RT
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 T: 热力学温度 ( K ) Ea:活化能 ( kJ ·mol-1 )
1. 平均速率
vc2 c1 c c t2 t1 t
时间:秒(s)、分(min)、 时(h)。浓度:mol / L
产物
反应物
t
【例】
初始 t1 2秒后 t 2
N2 + 3H2 = 2NH3
1.0 3.0
0.0 mol·L-1
0.8 2.4
0.4 mol·L-1
N 20
H 20.3mL o1ls1,
N3H 0.2mo L1ls1
N 2H 2N3H 0 .1 mL o 1s l 1
13 2
一般的化学反应:
a A + dD = gG + h H
A D G H
ad gh
2. 瞬时速率 时间间隔Δt 趋于无限小(Δt →0)时的 平均速率的极限。
A△tl→i0m ctAdtA c
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
vkcCOcNO2
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
实验测得:
vk(S2O82)(I)
而不是
vk(S2O 82)I()3
例:
2N2O5 = 4 NO2 + O2
① N2O5 = N2O3 + O2 (慢)
② N2O3 = NO2 + NO (快)
③ 2NO + O2 = 2NO2 (快)
kcN2O5
例: C(s) + O2(g) = CO2(g)
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-1 相同条件下,Ea越大,活化分子百分
数(f) 越小,反应越慢。反之,Ea越小, f 越大,反应越快。
Ea的大小与反应本性(物质的分子结 构、化学键)有关。
• 碰撞理论 • 1. 分子必须经过碰撞才可能发生反应。 • 2. 能量高于某个定值的分子称为活化 • 分子,活化分子间碰撞才可能发生反应。 • 3. 活化分子间方向合适的碰撞才能发生 • 反应,能发生反应的碰撞称为有效碰撞。
他条件相同时, k,则v ;通常,T ,则 k 。
例:基元反应 NO2 + CO = NO + CO2
cNO2cCO kcNO2cCO
任一基元反应: a A + d D = g G + h H
kcaAcD d
速率方程
速率常数
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。
Ea
f e RT 活化分子百分数
温度升 高,活化分 子的百分数 (f)增大是反 应速率加快 的主要原因。
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。
对于基元反应: aA bB dD
则: vk(A)a(B)b
对于“非基元反应”:aA bB dD
则:
vk(A)m(B)n
且可能有 ma,nb,而m、n值只能由实验确定。
即:质量作用定律不能直接应用于非基元反应,但能应用
于构成该非基元反应的每一个具体步骤(基元反应)。
例如: S 2 O 8 2 3 I 2 S4 2 O I3 非基元反应
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。
反应速率的表示方法
反应物 产物
5、催化剂不能改变化学反应的方向。
• 1、理想气体定律
•
理想气体:我们把分子本身
不占体积,分子间没有相互作用力
的气体称为理想气体。一种假想的
O
催化剂降低反应活化能的示意图
催化剂具有以下几个基本特征:
1、催化剂对反应速率的影响,是通过改 变反应历程实现的。
2、催化剂不能改变反应的标准平衡常数 和平衡状态。
3、催化剂能同等程度地加快正反应速率 和逆反应速率,缩短反应到达化学平衡所需 的时间。
4、催化剂具有选择性,一种催化剂在一 定条件下只对某一种反应或某一类化学反应 具有催化作用,而对其他反应没有催化作用。
• 它的几何 意义是c-t
曲线上某 点的斜率。
c 反应物
t
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)。
1. 反应不同,k值不同。 2. 同一反应,温度不同k值不同。 3. 同一反应,温度一定时,有无催 化剂k也是不同的。
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。
2. 已知反应机理的复杂反应,速率方 程根据最慢的基元反应来写。
3. 均匀体系中,纯固体、纯液体的浓 度视为常数,不写入速率方程。