大学普通化学课件之第四章 反应速率.ppt

Introduction 研究化学反应有两个根本问题： 给定条件下反应能否发生及进行的最大限度； 反应进行的速率。 第一个问题属热力学问题（第六章） 第二个问题属化学反应速率或化学动力学（本章） 热力学（Thermodynamics） 化学动力学 （chemical kinetics） 在日常生活中，某些反应很容易进行。比如，H2与O2的反应，只需要一根火柴，或者一个火花就可以使反应瞬间发生。 而另一方面，某些反应又进行的很慢，比如铁器生锈、食物变质、岩石的风化、高分子材料的降解、橡胶老化等等。 在医学中，酶在代谢中的作用、药物作用的机理，如临床给药时间间隔等。 第一节? 化学反应速率的表示方法 一、化学反应速率(rate of chemical reaction) 化学反应速率的单位 浓度单位通常用mol·L-1，时间单位视反应快慢，可分别用秒(s)、分(min)或小时(h)等表示： mol·L-1·s-1、mol·L-1 ·min-1、mol·L-1·h-1。 如: 某给定温度下,在密闭容器中氮气与氢气反应生成氨,各物质变化浓度如下: 　　 N2 + 3H2 ? 2NH3 起始 (mol/L)　 1.0 3.0 0 3秒后浓度(mol/L) 0.7 2.1 0.6 　　计算该反应速度。 解: 三、瞬时速度 (instantaneous rate) 测定不同时刻的浓度则有以下方法： ⑴ 化学方法：用化学分析方法测定浓度。需要骤冷、冲稀、加阻化剂或分离使反应“冻结”。 ⑵ 物理方法：测定反应体系与浓度有关的物理量随时间的变化。如压力、体积、旋光度、折光率、电导率等。 (3) 飞秒化学（激光） 第二节 反应机理和元反应 反应机理(reaction mechanism) 或反应历程: —— 指实现化学反应的各步骤的微观过程。 例如， H2(g)+I2(g)=2HI(g) 是由两步完成的： I2（g）=2I（g） （1） 2I（g）+H2（g）= 2HI （2） 一、简单反应和复合反应(Elementary Reaction and Complex Reaction) 简单反应: 反应物的微粒（分子、原子、离子或自由基）间 直接碰撞而一步实现的化学反应。(实例较少) 如：CO(g) + H2O = CO2(g) + H2(g) 二、元反应和反应分子数 说明：(1) 化学反应中，每一步就是一个元反应。 （二）反应分子数 (molecularity of reaction) （二）速率方程式 表示反应物浓度与反应速率之间定量关系的数学式 书写速率方程式时的注意事项（重点）！ 解：设该反应的速率方程为： 将实验 1 和实验 2 的数据分别代入速率方程得： 以上两式相除得：α＝1 将实验 1 和实验 4 的数据分别代入速率方程得： （三）速率常数和反应级数 1. 速率常数 k (rate constant) 反应速率方程中的比例系数，与反应物本质及温度有关；可通过实验确定。 单位量纲：根据速率方程中浓度项上幂次的不同而不同。 物理意义(重点)： （1）T一定时，速率常数等于各反应物浓度为1mol/L时的反 应速率，故又称为比速率。 （2）在相同条件下， k 越大，表示反应速率越大。 2. 反应级数（order of reaction 重点） 反应级数：反应速率方程中各反应物浓度项的幂指数之和。 例：元反应 CO+H2O=CO2+H2 v = k·CCO·CH2O 对于反应 aA + bB 产物 若反应速率方程为：v = k cAαcBβ α为对反应物A而言的级数； β为对反应物B而言的级数； 讨论：反应分子数与反应级数 元反应： 反应分子数 = 反应级数 = 整数 复合反应：反应级数 = (正、负)整数, 分数,零 第三节 具有简单级数的反应及其特点—— 一级、二级、三级、零级反应 一、一级反应(reaction of the first order, 掌握） 一级反应