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 第4章化学反应速率复习资料.ppt

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Temperature dependence of reaction rate k = Ae -Ea/RT A = frequency factor (pZ) Ea = activation energy (J) R = gas constant (8.314 J/mol·K) T = temperature (K) * * Linear form: ln k = -Ea/RT + ln A Y = mX + b Arrhenius 反映了速率常数和温度的关系 * * Ea is the activation energy A is called the frequency factor – an estimate of the number of reactive collisions in the system Reaction possesses a large activation energy ? small rate constant Slow reaction!! Measure k at several different temperatures * * Ea和Arrhenius 公式 R = 8.314 J/(K mole) T in Kelvin units!!! * * 由不同温度下反应速率常数,根据Arrhenius公式也可以求算活化能。若某反应在温度T1时速率常数为k1, 在温度T2时速率常数为k2,则 两式相减得: 故有: You should now work Exercise 7~12 * * K+、k-与K0的关系(假设正逆反应均为基元反应) aA+bB ? gG+hH Ea(Ea+、Ea-)与△H关系: △H= Ea+- Ea- 动力学与热力学的关系 * * The effect of catalysts 影响反应速率的因素(定性看) 内因 a.取决于反应物的性质; b.取决于反应物参与的反应类型 外因 a.浓度(或压力,对于气体反应物而言),增加了单位体积内的活化分子总数,相应的增加了单位体积内的活化分子数,导致有效碰撞增加,反应速率加快; b.温度,升高温度,活化分子分数增加,有效碰撞次数增加,反应速度加快; c.加入催化剂,使化学反应所需的活化能变小或变大-负催化剂,增加了活化分子数,有效碰撞次数增加,反应速率增大。学会从过渡态的反应历程图上看出。 反应物浓度大 速率常数k: * * Ea小 T大 根据反应速率方程式 定量看: 总结1:影响反应速率的因素 根据过渡状态理论: 反应物浓度大,速度快 温度高,能量大,反应快 Ea减小,降低翻越难度,反应快 * * 总结2 加快反应速度的方法 * * 在298.15K 时,ΔrG?m =-33.0kJ.mol-1, K?=5.96×105 热力学上是可行的; 焓减、熵减、体积减少的反应; *从热力学角度考虑:应高压、低温为佳。 但该反应的活化能Ea=326.4kJ.mol-1,反应速率在常温下非常慢,无可操作性; 高压对成本的要求较高,能耗大; 合成氨的生产 * * *综合各种因素,给出较可行的生产条件为: 中压法:50000~70000kPa; 适当提高反应温度:673~793 K(提高反应速率) ; 采用廉价的铁催化剂:降低活化能,降为176kJ.mol-1 反应速率增加到原来的1010; 冷却液化氨,使之与反应混合物及时分离(利用平衡移动原理)。 合成氨的生产 * 思考题 已知在硫酸生产中,SO2(g)氧化为SO3(g)的反应: SO2(g)+ ? O2(g) =SO3(g) ΔrH?m=-98.89kJ/mol SO2 平衡转化率与温度、压力的关系如下: T/K 673 723 773 823 αSO2%* 99.2 97.5 93.5 85.6 p/kPa 101.3 506.5 1013 2533 αSO2%** 97.5 98.9 99.2 99.5 原料气组成:7%SO2,11%O2,82%N2。*压力为101.3kPa;**T=723K 请综合化学平衡和反应速率两方面因素,如何做才是SO2转化反应的最佳条件? * * 第四章 化学反应速率 chemical reaction rate 了解化学反应速率的概念及其实验测定方法; 掌握质量作用定律和化学反应的速率方程; 掌握温度与反应速率的关系,并能用活化分子、活化能等概念解释各种外界因素对反应速率的影响; 了解反应速率理论:碰撞理论和过渡态理论。能用图表解释一些实际问题。 * * 学习要求: 化学动力学的基本

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