西北大学 普通化学 chapter 04 化学反应速率与化学动力学的初步概念.ppt

1889年Arrhenius提出了k与T之间的定量关系: 由Arrhenius方程可定义 Ea: 则 （4）Arrhenius 方程 若已知T1, k1, T2, k2, 可求出Ea 求出Ea 后, 可用内插法或外推法求算指定温度下的k值。 对反应 2N2O5(g) 4NO2(g) + O2(g)若 有下列数据，计算其反应的活化能。 T(℃) T(K) 1/T(K-1) k(s-1) ln(k) 20 293 3.41×10-3 2.0 ×10-5 -10.82 30 303 3.30 ×10-3 7.3 ×10-5 -9.53 40 313 3.19 ×10-3 2.7 ×10-4 -8.22 50 323 3.10 ×10-3 9.1 ×10-4 -7.00 60 333 3.00 ×10-3 2.9 ×10-3 -5.84 ∴ Ea = -R(斜率) =-(-8.314J·K·mol-1)(-1.2 ×104 K) =1.0 ×105J?mol-1 Question 7 Solution 根据题给数据, 求算反应 2 N2O5(在CCl4) → 2 NO2(在CCl4) ＋ O2(g)的活化能 。 T/K 337 327 316 308 298 273 k/s-1 1.66 ×10-3 4.99 ×10-3 4.53 ×10-4 1.51 ×10-4 3.72 ×10-5 8.32 ×10-7 Question 8 ★将题给数据处理为作图数据： (1/T)×103/K-1 Ln/(k?s-1) 2.97 －5.30 3.06 －6.40 3.16 －7.70 3.25 －8.80 3.36 －8.80 3.66 －8.80 Solution 直线的斜率 （－Ea/R） = —————— = －1.2×104 K 0.50×10–3 K–1 －6.2 ★求直线的斜率(-Ea/R): ★由斜率计算活化能: Ea = (–R)×(斜率) = (－8.314 J·mol–1 ·K–1) ×(－1.2×104 K) = 1.0×105 J·mol–1 = 1.0×103 kJ·mol–1 ★以ln(k/s-1)对1/T作图得图; ● Ea处于方程的指数项中, 对k有显著影响。室温下, 每增加4 kJ·mol-1, k值降低约80%； ● 温度升高, k 增大。一般反应温度每升高10℃，k将 增大2~4倍； ● 对不同反应, 升高相同温度, Ea大的反应 k 增大的倍 数多(即具有较大的温度系数)。 ● 对同一反应,升高一定温度,在高温 区值增加较少； 4.3.3 反应物之间的接触状况对反应速 率的影响 (1) 气相或溶液中进行的化学反应不考虑接触状况。 (2) 固体参加，其接触面积和形状不可忽视。红热状态的 块状铁与水蒸气之间的反应进行得非常缓慢, 而同样 温度下铁粉的反应则要快得多： 铁与盐酸的反应 3Fe (s) + 4 H2O(g) ＝ Fe3O4(s) + 4 H2(g) ↑ 4.3.4 催化剂对反应速率的影响 催化剂:存在少量就能加快反应而本身最后并无损耗 的物质 催化作用的特点 ： ● 只能对热力学上可能发生 的反应起作用 ● 通过改变反应途径以缩短 达到平衡的时间 ● 只有在特定的条件下催化 剂才能表现活性 ● 通过改变催化剂可以改变 反应方向 (1) 催化剂与催化作用 (2) 均相催化、多相催化和酶催化 ◆ 均相催化: 催化剂与反应物种在同一相中的催化反应 ◆ 多相催化: 催化剂与反应物种不属于同一物相的催