第七章化学反应与反应速率.doc

張鑽銘 編授 ch.7 -  PAGE 30 - 物質科學化學篇 物質科學化學篇 -  PAGE 31 - ch.7 張鑽銘 編授 第七章 化學反應與反應速率 7-1 反應速率 1.定義：定溫下，物系起反應時，單位時間內反應物之濃度減少量或生成物之濃度增加量。 例，aA+bBcC+dD中 反應速率r(或rate)=，視何者最便於測定。 其關係則為 【例1】 (E)C12H22O11(蔗糖)+H2OC6H12O6(葡萄糖)+C6H12O6(果糖)，可利用旋光 度的改變瞭解反應速率的快慢。  【註1】(1)分別為A、B之平均消耗速率，C、D之平均生成速率； 而則分別為A、B之瞬時消耗速率，C、D之瞬時生成速率。 例，以 (2)氣相反應中，可以－、表示反應速率。 2.反應速率的單位：濃度單位(或壓力單位)/時間單位，M s－1(mol L－1 s－1)、atm s－1、……[時間單位不一定為s；壓力單位不一定為atm]。 【例2】  【類1】有關N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的敘述，何者正確？ (Ans.BCD) 【類2】 (Ans.A) 【例3】 3.速率定律式：反應速率與反應物濃度(有時也與催化劑濃度)之定量關係式。 例，aA+bBcC+dD中 r=k[A]x[B]y (1)x，y未必等於 a，b(x，y值須由實驗求得) 但單一步驟的反應x=a，y=b(反之，x=a，y=b單一步驟的反應) xa或yb非單一步反應(反之，非單一步反應 xa，yb) (2)k為速率常數，其值與本性、溫度、催化劑、活化能有關，而與濃度及壓力無關： 【註2】 8.314j/mol?K k之單位：(濃度或壓力單位)1－n ?(時間單位)－1，n為反應級數。 (3)反應級數：速率定律式中各成分濃度之指數 對A而言為x級，對B而言為y級；總反應級數為x+y x，y，…可為正數、負數；整數、分數、0，其值由實驗決定。 由k的單位可知反應級數： k：M s－10級； k：s－11級； k：M－1 s－12級 4.速率定律式求法：(1)由rate－濃度作圖  【例4】 (2)由rate、濃度求數學函數關係 【例5】  (1)求速率定律式??? (2)速率常數k=？ (3)若[Cl2]=0.40M，{NO}=0.30M， 則Cl2之消耗速率=？ 【例6】  求速率定律式？ 【類3】  (Ans.ABCD) 【例7】 ※ 催化劑與溶劑等濃度不變者，其濃度可併入k中 【例8】 【例9】 【類4】  (Ans.D) 【類5】 反應2A(g)+B(g)2C(g)之速率定律式為r=k[A]2[B]。A、B以莫耳數比2：1存 於容器中，現若改變容積使總壓力成為原容積時B之分壓的12倍，則新狀 況時與原狀況之反應速率比為何？ (Ans.r’：r=64：1) 【例10】 【類6】  (Ans.3/8) (3)  a. b. (需消去中間產物) 【註2】反應機構是由實驗所得之速率定律式推想而得的似乎合理的假定，但 可由中間產粅之存在而證實之。 【例11】反應2A+BA2B之反應速率對A為1級，對B為1級，則反應機構可能為何？ ※ aA=bBcC+dD平衡時K(平衡常數) 【例12】之反應機構為(1)快，平衡 (2)慢 (3)快，求其速率定律式。 【例13】 之反應機構為(1)快，平衡 (2)慢，求其速率定律式？ 【類7】(Ans.B) 【類8】(Ans.38) 【類9】(Ans.A) 【類10】(Ans.9/8) 4.由反應物的濃度或分壓－時間來求(限反應物僅一種者) (1)零級：相同時間間隔內，濃度減少相同值 r=k， [A]=[A]0－kt， 半生期 (2)1級：相同時間間隔內，濃度減少分率(剩餘分率)