化学反应速率.ppt

基 础 化 学 催化剂的应用 这就说明，该反应的实际步骤或反应机理并不像反应式写的那样。研究表明，上述反应是分步进行的 该式表明，速率常数 k 的对数与 1/T 呈直线关系，直线的斜率为 –Ea/R 由于NO2的分解速率随NO2浓度的变化而变化——NO2浓度不断减少而减慢，为了确切的表示反应的真实速率，我们通常用瞬时速率来表示。 化学反应方程式只表示反应物和产物，及它们之间的计量关系，它不涉及反应过程，也没能指出经历了哪些步骤。 实际上只有少数化学反应能象化学反应式那样，一步得到最终产物，而多数反应都要经过一种或几种中间产物，然后形成最终产物。 随着科学的发展，原有的反应机理被否定，代之以新的反应机理。 例如，半个多世纪以来，一直认为下列反应是一个“研究得相当透彻”的反应：H2（g）＋I2（g）= 2HI（g) 。1966年才发现，这个反应是由下面两步元反应所组成。通过实验，确证了中间产物游离I原子的存在是上述机理得到承认的关键，1967年又在低温下用光激发产生I原子，得到与高温相同的结果。 实验还发现第二步反应较慢，因为要求两个I原子同时与一个H分子反应，机会较少。这一步慢反应限制了整个复杂反应的速率，称为速率控制步骤、俗称“瓶颈”。只有了解速率控制步骤，才能更好地认识化学反应，并控制化学反应速率。 ? 质量作用定律仅适用于元反应 由于不知道某个反应是否为元反应，因而只能由实验来确定反应速率方程式，而不能由通常的总反应式直接书写速率方程式 实验证明该反应速率仅与 c(N2O5) 成正比，并不是与 c2(N2O5) 成正比，即 v = kc(N2O5) 我们在书写速率方程式时要注意以下几点: 2N2O5(g) ? 4NO2(g) ＋ O2(g) ! ! (A)是元反应，可以应用质量作用定律；它又是速率控制步骤，所得的反应速率即可代表总反应速率，从而使 v = kc(N2O5) 得到合理的解释。 (A) N2O5 ? NO3 + NO2 （慢，速率控制步骤） (B) NO3 ? NO + O2 （快） (C) NO + NO3 ? 2NO2 （快） 符合速率方程式的反应未必是元反应 H2（g） +I2（g）? 2HI（g） 实验测得 v =k c(H2)c(I2) I2（g） ? 2I（g） 快反应 H2（g） + 2I（g） ?2HI（g）慢反应 不符合质量作用定律一定不是元反应 H2 + Br2 ? 2HBr 实验测得 ? =k c(H2)c(Br2)1/2 1+k’ c(HBr) c(Br2) 元反应与质量作用定律的关系 符合质量作用定律 元反应 例如蔗糖的水解反应，生成葡萄糖和果糖 C12H22O11 + H2O = C6H12O6 +C6H12O6 水虽然参与了反应，但它的浓度几乎不变，反应速率仅与蔗糖的浓度有关 v = kc(C12H22O11) 在稀溶液中进行的反应，若溶剂参与反应，由 于溶剂的量较大也可视为不变，可不写入速率方程式 ? 纯固态或纯液态反应物的浓度不写入速率方程式 它们的浓度可看作常数 C(s) + O2(g) = CO2(g) 由于反应仅在C的表面上进行，对一定粉碎度的固体，其表面积的大小一定，反应速率仅与氧气的浓度有关。 v = kc(O2) aA+bB == 产物 元反应：α=a β=b 复合反应： α和a，β和b没有关系 α：为反应物A的级数 β：为反应物B的级数 实际工作中，根据实验测定速率方程式，再研究反应机理。 n=α+β：总反应级数 ! （一）一级反应(reaction of the first order) 反应速率与反应物浓度的一次方成正比的反应。 2. 浓度与时间的关系 对于反应aA ?? 产物 t lnc 定积分 ! ! ! ! ! ! ◆以lnc～t作图，得一直线，斜率为-k/截距为lncA0。 一级反应特征： ◆ k的单位：[时间]-1。 ◆半衰期(half-life)：反应物反应掉一半所需要的时间，用t1/2表示。 ! ! ! 例7- 3： 已知药物A在人体内的代谢服从一级反应规律。设给人体注射0.500g该药物，然后在不同时间