第5章_化学热力学和化学动力学基础技巧.ppt

三、 温度对反应速率的影响 根据实验，人们发现，温度升高反应速率增大。 温度对反应速率的影响是影响反应速率常数k。 反应速率随温度变化的几种情况 为什么改变温度能改变反应速率？ 改变碰撞频率 改变能量分布 阿伦乌尼斯经验式 阿伦尼乌斯提出了速率常数与温度之间的关系式，即阿累尼乌斯公式： 速率常数 指前因子, 对给 定反应A为常数 自然对 数的底 摩尔气 体常数 热力学温度 活化能 公式一 该式表明：一定温度范围内, lnk与1/T 呈线性关系。测不同温度下的速率常数，作lnk -1/T 图，可求指前因子A 及反应的活化能Ea。 公式二 例1：实验测得反应 CO g + NO2 g CO2 g + NO g 在不同温度下的速率常数，求此反应的活化能。 解： 作lnk～1/T图，为一直线 6 4 2 lnk 0 -2 -4 1/T×103 1.0 1.2 1.4 1.6 直线的斜率为： 公式三 Ⅰ. 测定两温度下的k1与k2值，求活化能Ea 。 Ⅱ. 已知Ea，测温度T1下之 k1，可求温度T2下之k2。 由T 1、T2时的k 1 、k2求Ea 例：实验测得下列反应 　　2NOCl（g） 2NO（g）+Cl2（g） 在300K时，k 2.8×10-5L·mol-1·s-1，400K时，k 7.0×10-1L·mol-1·s-1。求反应的活化能。 解：已知T2 400K，T1 300K 　　k2 7.0×10-1L·mol-1·s-1 　　k1 2.8×10-5L·mol-1·s-1 由 ∴ ∴ Ea 101kJ/mol 由某一温度的k1求另一温度时的 k2 。 例：某反应的活化能Ea 1.14×105J·mol-1在600K时k 0.75L·mol-1·s-1计算700K时的k。 解：已知：T2 700K，T1 600K，k1 0.75 Ea＝1.14×105J·mol-1 k2 20 L·mol-1·s-1 Ⅲ、同一反应分别在低度温区与高温区升高相同温度，低温区k 值增大倍数高于高温区k值增大倍数。 Ⅳ、不同反应，从同一温度起点开始升相同温度，则活化能高的反应k值增大倍数大。 五、催化剂对反应速率的影响 催化剂是什么？ 催化剂是如何改变反应速率的？ 参与反应， 改变反应历程 改变反应活化能 改变活化分子百分数 六、反应速率理论简介 与经典热力学理论相比，动力学理论发展较迟。 在反应速率理论的发展过程中，先后形成了碰撞理论、过渡态理论等基本理论; 一）、碰撞理论 旧键的断裂和新键的生成。可见，要发生化学反应，反应物之间必须相互接触。 1918年，Lewis提出碰撞理论。 化学反应的本质？ 【因此】反应物分子发生碰撞是反应的必要条件 【而且】反应物分子碰撞的频率越高，反应速率越快。 A g + B g ： A和B的分子以极大速度发生碰撞，才有可能发生旧键的断裂和新键的形成，才能发生化学反应。 【但是】一般的碰撞，由于动能不大，不发生化学反应。并非每次碰撞都能发生化学反应。 【碰撞理论中的几个基本概念】 （1） 有效碰撞 反应物分子并不是每次碰撞都发生反应，其中绝大多数是无效碰撞，只有少数碰撞才能发生反应。 可以发生反应的分子间碰撞称为有效碰撞。 只传递能量，不发生反应的碰撞称为无效碰撞。 （2） 活化分子 具有较高能量、且能发生有效碰撞的分子。 【因此】活化分子的百分数越大，有效碰撞次数越多，反应速率越快。 （3） 活化能 活化分子的平均能量与反应物分子的平均能量之差。 活化能的大小主要由反应本性决定， （4）活化能越小，活化分子的百分数越大，反应速率也就越大。 （1）与反应物浓度无关。 （2）受温度影响较小。 （3）受催化剂影响很大，催化剂可大大降低活化能。 将反应进度除以反应时间： 具有反应速率的意义，可表示反应的快慢。 转化速率：指反应进度随时间的变化率。 平均转化速率：一定时间间隔内反应进度的变化。 1.转化速率 【其单位】 mol·s-1、mol·min-1、mol·h-1 对于等容反应（大多数反应属于此类反应） 【其单位】 mol·L-1·s-1、mol·L-1·min-1、mol·L-1·h-1… 2.平均反应速率 －实际上是平均速率。 但是大多数化学反应，反应过程中反应物和产物的浓度时刻都在变化，故反应速率也随时间而变化。 因此平均反应速率不能真实地反映这种情况，只提供了一个平均值，具有一定的局限性。 实际上瞬时反应速率就是?t趋于零时，平均反应速率的极限值。 为了真实地描述化学反应的速率，引入瞬时反应速率，即某一时刻的反应速率。 如何表示瞬时反应速率呢？ ?t趋于零 其极限值可表示瞬时速率 3. 瞬时反应速率 aA + bB ?dD + eE