现代基础化学 第八章 化学反应速率和反应机理.ppt

8.7.1 简单碰撞理论 气体分子的能量有一个分布。极少数分子具有比平均值高得多的能量，它们碰撞时能导致原有化学键破裂而发生反应，这些分子称为活化分子。 活化能 Ea：活化分子所具有的最低能量E0与分子的平均能量E平之差。 气体分子能量分布曲线 8.7.2 过渡状态理论 反应过程的能量变化 Ea1:正反应的活化能。 正反应是放热反应。 Ea2:逆反应的活化能。 逆反应是吸热反应。 所以吸热反应的活化能总是大于放热反应的活化能！ 第八章 化学反应速率和反应机理 8.2 化学反应速率方程 8.1 化学反应速率 8.4 温度对反应速率的影响 8.6 影响多相化学反应速率的因素 8.3 浓度对反应速率的影响 8.5 催化剂对反应速率的影响 8.7 反应速率理论 8.8 化学反应的机理 8.1 化学反应速率 对于化学反应 N2 (g) + 3H2 (g) ? 2NH3 (g) 若反应恒容，各物质的反应速率可表示为： N2的消耗速率： H2的消耗速率： NH3的生成速率： 定义反应速率： 8.2 化学反应速率方程 1. 化学反应速率方程的基本形式 eE + fF+… ? gG + rR +… 对总反应： 若反应在溶液中进行，其反应速率方程一般可表示为： 对于气相反应和气固相催化反应，可表示成： 式中E、F、… 一般为反应物，有时也可以是产物。 在一定温度下 k 是常数，称为速率常数。 ?、?、… 称为反应的分级数。 分级数之和? + ? +… = n, 称为反应总级数或简称 反应级数。 8.2 化学反应速率方程 2. 反应速率常数 k ① 速率常数 k 的数值等于各反应物浓度均为单位量时的反应速率，故又称速率常数 k 为比速率。它的大小直接决定了反应速率的大小及反应进行的难易程度。 ② 速率常数 k 是由反应物质本性决定的特性常数。当反应指定后，k 值的大小与反应物浓度无关，而于反应温度、所用的催化剂及溶剂等因素有关。 8.2.2 反应速率常数 k ④ 以各物质表示的速率常数之间的关系为： ③ 速率常数 k 的单位与反应级数有关。 若浓度的单位用 ，时间的单位用 s (秒)，反应速率的单位用 ， 零级反应，? + ? +… = 0；k 的单位为： 一级反应，? + ? +… = 1；k 的单位为： 二级反应，? + ? +… = 2；k 的单位为： n 级反应，? + ? +… = n；k 的单位为： 8.2.3 反应级数 1. 零级反应 对反应： 零级反应的特征： 假设反应开始时A物质的浓度为cA0，t 时刻后A的浓度为cA，积分上式，可得： ① 在一定温度下，反应速率是常数，与浓度无关。 ② 速率常数 kA 的单位为： ③ A物质的浓度 cA 与时间 t 成线性关系。 8.2.3 反应级数 2. 一级反应 对反应： t = 0: cA0 0 t = t : cA cA0 - cA 积分上式: 或 设A物质的转化率为?A，可得： 8.2.3 反应级数 以 表示半衰期，即反应物浓度降低到一半(?A=0.5)所需的时间。它是衡量化学反应快慢的一个重要指标。 对一级反应： 一级反应的特征： ② lncA对时间 t 作图是一直线，直线的斜率等于速率常数 kA的负值。 ① 速率常数 kA 的单位为： ③ 半衰期 与A物质的初始浓度 cA0 无关。若反应物转化掉 所用的时间是转化掉 所用时间的 2 倍，则此反应必是一级反应。 8.2.3 反应级数 3. 二级反应 (假设只有一种反应物) 对反应： t = 0: cA0 0 t = t : cA cA0 - cA 积分上式: 设A物质的转化率为?A，可得： 8.2.3 反应级数 对二级反应： 二级反应的特征： ② 对时间 t 作图是一直线，直线的斜率等于速率常数 kA。 ① 速率常数 kA 的单位为： ③ 半衰期 与A物质的初始浓度 cA0 成反比。反应物转化掉 所用的时间是转化掉 所用时间的 3 倍。 8.3.1 由反应速率数据确定反应速率方程 例1 273℃时，测得反应 在不同的反应物初始浓度下的初始反应速率如下： 试求：(1)反应级数； (2)速率常数；