第11章 化学反应的速率.ppt

大学化学（下册） 主讲：金晓英 xyjin@fjnu.edu.cn 教学内容 11章反应速率问题，动力学，与上册热力学是一个对象两个方面，计算。 12章～14章物质结构，从原子、分子，到晶体，难。 15章～20章元素化学，对周期表中的元素分区进行了讨论，主要是元素及其化合物的存在、制备、性质、用途等，繁（对比总结规律、特点）。 21章核化学，介绍原子核发生变化的反应，略。 总学时：48学时 半期考（内容为第11~14章） 期末考试 大致成绩组成：平时20%，期中30%，期末50%。 反应的可能性和程度，属于热力学问题。 反应速率和反应途径（机理）属于动力学问题。 化学反应有快有慢 快: 如爆炸反应，中和反应，离子反应。 慢: 如金属腐蚀，橡胶、塑料老化，有机反应。 过快和过慢的反应速率（常温常压下由N2和H2合成NH3）往往不利于实际应用。 （一般）随着反应的进行，随着反应物浓度减小，反应速率逐渐减小。 反应速率的大小与选择的物质无关。 但反应速率与计量系数有关，所以在表示反应速率时，必须写明相应的化学计量方程式。 一般情况下应采用这种反应速率表示方法。常用单位是mol·L-1 ·s -1 。 这里针对反应中体积不变的情况。 自学书P459~461例题，体会平均速率和瞬时速率的差别。 平均速率——反映一段时间间隔△t内物质浓度的变化。 瞬时速率——反映时间间隔△t趋于0时的速率。可作浓度－时间曲线，由斜率求得瞬时速率。 通常的反应式没有体现反应的具体步骤（历程）。例如在光照条件下： H2(g) + Cl2(g)＝ 2HCl(g) 实际反应由下面4个步骤组成： Cl2(g) + M →2Cl(g) + M 其中M是惰性物质，如容器壁，起传递能量的作用，不发生反应。 Cl (g) + H2 (g) →HCl(g) + H (g) H (g) + Cl2(g) →HCl(g) + Cl (g) Cl (g) + Cl (g) + M →Cl2(g) + M 以上每一步的反应是直接发生的，不可再分割。 定义：由反应物粒子直接碰撞，发生相互作用而一步生成的反应（又称作元反应） SO2Cl2 （二氯二氧化硫） →SO2 + Cl2 NO2 + CO →NO + CO2 2NO2 → 2NO + O2 第一个反应中只有一个分子参加，这种基元反应称为单分子反应；后两个反应分别有两个分子参加，称为双分子反应。 是由两个或多个基元反应步骤组成的反应，也称总反应、复杂反应。 如果组成非基元反应中的某基元反应特别慢，则称该基元反应为限速（速控）步骤，总反应的速度基本等于该基元反应的速度。 一个复杂反应总是经过若干个基元反应才能完成，这些基元反应代表了反应所经过的历程。 对反应历程的了解有助于控制反应速率，但这是件复杂的工作，因为它涉及很多问题。 速率方程( rate equation)和速率常数 (rate constant) 对于基元反应： H2(g) + 2I (g) ＝ 2HI(g) 其速率方程为： 许多反应不是基元反应，而是由两个或多个基元反应组成的复杂反应，如: 是由以下三个基元反应组成， 2NO+H2----N2O+H2O 慢 2N2O----2N2+O2 快 2H2+O2----2H2O 更快 即：实验结果证明该反应的速率方程式为 √ 而不是 X 有些反应不具有简单级数，如 H2(g) + Br2(g) = 2HBr(g) 试验测定该反应的速率方程是 如果是α+β ＝1，我们就说这个反应是一级反应（其余类推）。如 N2O5→ N2O4 + 1/2O2 v＝k[B] 同时：v＝-d[B]/dt，因此 k[B] ＝ -d[B]/dt 其中[B] 0是t＝0时（表示研究的起始时间）的初始浓度。 根据上式，可以通过不同时间的实测浓度计算k值；反过来，如果lg[B] - t呈线性关系，也意味着这个反应是一级反应。 半衰期就是反应物消耗一半所需的时间。这时[B]= [B]0 /2，带入上式，得 P465例11.1～3 P486：2、3、8、10、12 二级反应有两种类型 （1）2B→产物 （2）A＋B →产物 以第一种为例 反过来，如果反应的1/[B] - t是线性关系，那么我们就认为它是二级反应。 据上式，二级反应的半衰期是 P467例11.4、5 零级反应中反应