[农学]四川大学无机化学第四章.ppt

第四章 化学反应速率 第一节 化学反应速率及其表示方法 第二节 反应速率理论简介 第三节 浓度对化学反应速率的影响 第四节 温度对化学反应速率的影响 第五节 催化剂对化学反应速率的影响 第一节　化学反应速率及其表示方法 一、转化速率 二、反应速率 三、消耗速率和生成速率 一、转化速率 对化学反应 , 转化速率定义为： 转化速率与 B 的选择无关，但与化学反应 方程式的写法有关。 二、反应速率 对气相反应，常用气体的分压力代替浓度： 三、消耗速率和生成速率 消耗速率定义为反应物 A 的浓度随时间的 变化率： 生成速率定义为产物 Z 的浓度随时间的变 化率： 反应速率、消耗速率与生成速率的关系为： 第二节 反应速率理论 一、碰撞理论 二、过渡状态理论 一、碰撞理论 碰撞理论认为：化学反应的实质是原子的重新组合，在组合过程中，必须破坏反应物分子中的化学键，才能形成产物分子中的化学键。而旧化学键的断裂和新化学键的形成，是通过反应物分子间的碰撞实现的。在反应物分子的无数次碰撞中，只有极少数的碰撞能发生化学反应。这种能发生化学反应的碰撞称为有效碰撞。能发生有效碰撞的分子称为活化分子，它比普通分子具有更高的能量。 通常把活化分子具有的平均能量与反应物分子的平均能量之差称为反应的活化能。 在一定温度下，反应的活化能越大，活化分子越少，有效碰撞次数就越少，化学反应速率就越慢；反应的活化能越小，活化分子越多，有效碰撞次数就越多，化学反应速率就越快。 除了要考虑反应物分子间的碰撞频率和反应物的活化能外，还要考虑碰撞时分子的空间取向。活化分子要发生有效碰撞，它们彼此间的取向必须适当。 产生有效碰撞的条件是： (1) 反应物分子必须具有足够的能量，即反应物分子必须是活化分子； (2) 反应物分子间的碰撞部位必须合适，即恰好碰撞在能发生作用的部位上。 二、过渡状态理论 过渡状态理论认为: 在化学反应过程中反应物分子首先形成一种中间过渡态的活化配合物。反应物与活化配合物之间很快达到化学平衡，化学反应的反应速率由活化配合物的分解速率决定。 反应过程可表示为： 第三节 浓度对化学反应速率的影响 一、元反应和复合反应 二、质量作用定律 三、反应级数和反应分子数 一、元反应和复合反应 反应物的微粒间直接碰撞而一步实现的化学反应，称为元反应。 大多数化学反应要经过若干个元反应才能完成，这类反应称为复合反应。 在复合反应中，速率最慢的步骤决定了总反应的反应速率，称为复合反应的速率控制步骤。 二、质量作用定律 当其他条件一定时，反应物浓度越大，化学反应的速率越快。 对有气体参加的化学反应，增大压力，反应速率也会随之增大。 质量作用定律指出: 在一定温度下，元反应的反应速率与反应物浓度以其化学计量数的绝对值为幂指数的乘积成正比。 对气体元反应： 其速率方程为： 在上述两步反应中，第一步反应是总反应的速率控制步骤，该步反应的速率方程即为总反应的速率方程。 化学反应的速率方程是通过实验确定的。 解：设该反应的速率方程为： 将实验 1 和实验 2 的数据代入速率方程得： 以上两式相除得： α＝1 三、反应级数和反应分子数 （一）反应级数 反应速率方程中反应物浓度项的幂指数之和称为反应级数。元反应都具有简单的级数，而复合反应的级数可以是整数或分数。 反应级数反映了反应物浓度对反应速率的影响程度。反应级数越大，反应物浓度对反应速率的影响就越大。 反应级数通常是利用实验测定的。 （二）反应分子数 反应分子数是指元反应中参加反应的微粒的数目。元反应分为单分子反应、双分子反应和三分子反应。 反应级数与反应分子数是两个不同的概念。反应级数是指速率方程中浓度项的幂指数之和，可利用实验测定，它体现了反应物浓度对反应速率的影响，其数值可能是整数、分数或零，也可能是负数。反应分子数是对元反应而言