化学反应速率 大学化学.ppt

化学反应中的能量变化 温度对速率影响的特例 酶的催化作用 作用的蛋白质，存在于动物、植物和微生物中。 酶与一般非生物催化剂相比较，具有以下几个主要特点： (1) 高特异性：酶对所作用的底物 有高度的选择性，一种酶通常只能催化一种特定的反应。 (2) 高催化活性：酶的催化活性非常高，对于同一反应来说，酶的催化能力比一般非生物催化剂可高出 106 ~1013 倍。 (3) 温和的催化条件：酶在常温常压下即可发挥催化作用，温度过高会引起酶变性，失去催化活化。 (4) 特殊的pH：酶只能在一定的pH范围内发挥催化作用，如果pH偏离这个范围，酶的活性就会降低，甚至完全丧失。 例题：尿素在294K分解成氨和二氧化氮的活化能为126.0 kJ·mol-1，同温度下 ，在有尿素酶存在时，反应的活化能为46.0 kJ·mol-1。问：反应因尿素酶的存在速率将升高多少倍？ 解： k2 / k1 = 1.6 ×1014 催化剂对化学反应速率的影响 催化剂:(catalyst) （“触媒”、“酶”） 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 催化剂 ： 加快反应速率 负催化剂：减慢反应速率 催化作用：(catalysis) 催化剂改变反应速率的作用 催化反应: (catalytic reaction) （缓蚀剂、 抑制剂、阻化剂等） 在催化剂作用下的进行的反应 催化作用的实质：是改变了反应的机理，降低了反应的活化能，因而提高了反应速率。 能量 N2+H2 NH3 FeXN Ea Ea A+K→AK Ｅa1 AK+B→AB+K Ｅa2 由于Ｅa1 和Ｅa2 均小于Ｅa， 所以反应速率大大加快 催化作用： 加入催化剂有些反应可加快的步骤是惊人的 如: HI分解反应，若反应在503K进行 无催化剂时， Ea ：184kJ·mol-1, 以Au粉为催化剂时， Ea ：104.6kJ·mol-1 活化能降低约 80 kJ·mol-1 反应速度增大约 1 千万倍 1、催化剂对反应速率的影响，是通过改变 反应历程实现的。催化剂的作用是化学作用 催化剂具有以下几个基本特征： 2、催化剂不影响产物与反应物的相对能量，不能改变反应的始态和终态。 ?G = -RT lnK 　　由上式可知，K 不因有无催化剂而改变，即催化剂不能改变反应的标准平衡常数和 平衡状态。催化剂的使用纯属动力学问题 4、催化剂只能加速热力学上认为可以实际发生的反应对于热力学计算不能发生的反应，使用任何催化剂都是徒劳的，催化剂只能改变反应途径，而不能改变反应发生的方向。 3、催化剂同等地加快正逆反应的速度。缩 短反应到达化学平衡所需的时间。 5、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 特定的反应有特定的催化剂： 　2SO2 + O2 = 2SO3 　　a) V2O5, b) NO2, c)Pt 　CO + 2H2 = CH3OH CuO-ZnO-Cr2O3　酯化反应 a) 浓硫酸 b) 浓硫酸 + 浓磷酸　　　　　 c) 硫酸盐 d) 活性铝 同样的反应, 催化剂不同时, 产物可能不同 　 CO + 2H2 = CH3OH 　 CuO-ZnO- Cr2O3 　CO + 3H2 = CH4 + H2O 　　Ni + Al2O3 C2H5OH 具有独特的选择性： 200~250℃ Cu CH3CHO+ H2 350~360℃ Al2O3 C2H4+H2O CH2=CH - CH=CH2 +H2+H2O (C2H5)2O+H2O 140℃ H2SO4 400~450℃ MgO-SiO2 均相催化与多相催化 1、均相催化： 催化剂与反应物同处一相 CHCOOCH3 + H2O CH3COOH+CH3OH H+ 2H2O2 2H2O + O2 OH- NO2 催化 2SO2 + O2 = 2SO3 自催化反应： 若产物之一对反应本身有催化作用, 产物