[理学]第五章 化学反应速率.ppt

活化能的特征： 例如： (1)Na + 2H2O = H2 +2NaOH 反应方程式A＋B=C能否认为这是二级反应？ 不能 例题：假设某化学反应为零级反应，在反应中随时检测物质A的含量，1h后发现A已经作用了75％，试求A反应完所需的时间。 例题：反应A=P为二级反应，计算反应的半衰期和反应进行了3/4（第二个半衰期）所需时间之比？ 以1/c 对t作图为一直线，斜率为k。 ③速率常数单位 因反应速率的单位是(浓度?时间-1)，故k的单位为浓度-1 ?时间-1。 ④半衰期: 二级反应的半衰期t1/2与反应速率常数成反比，与反应物的初始浓度成反比。 引申：第二个半衰期t3/4： 第三个半衰期t7/8： 设A的初始浓度为a，B的初始浓度为b，t时刻生成了x的P。 ①当a ≠ b时，不要求！ 所以积分结果同（1） （2） ②当 a = b时，即两种反应物初始浓度相等， a = b =c0， 因为任意时刻两种反应物浓度仍相等， cA = cB= c ，所以有： 二级反应的特点 2. 速率系数 k 的单位为[浓度]-1 [时间]-1 引伸的特点： 对 的二级反应， =1：3：7。 3. 半衰期与反应物起始浓度成反比 1. 与 t 成线性关系，斜率为k。 反应进行了1/2所需时间： 反应进行了3/4所需时间： 由此可见，反应的第一个半衰期和第二个半衰期所需的时间是不同的，它和初始浓度有关 解：由二级反应的特点可知： 5.3.1.1 化学反应速率方程式 用来表示反应速率与反应物浓度之间定量的关系式叫速率方程式。 基元反应的速率方程式 基元反应：也称简单反应，是指反应物微粒(分子、离子、原子或自由基等) 一步就能直接转化为产物分子的反应 。如： 化学反应的速率方程式 反应速率 速率常数 反应物浓度 基元反应的反应速率与反应物浓度的系数次方成正比 非基元反应：也称为复杂反应，是指由两个或两个以上基元反应构成的反应。实际上，大多数化学反应都是复杂反应，基元反应很少。 非基元反应的速率方程式 在复杂反应中，其反应速率基本等于最慢一步的速率，最慢的一步反应就被称为速率控制步骤，简称速控步骤。 上述反应的反应机理为： 反应（1）是基元反应，同时又是速率控制步骤，所以其速率方程正好是整个反应的速率方程式，并且和实验测得的速率方程式吻合。 复杂反应的速率方程只能通过实验获得！ 如： 5.3.1.2 质量作用定律 在一定温度下，基元反应的反应速率与各反应物浓度的系数次方的乘积成正比。 对于任意基元反应 dD + eE = fF+ gG 其速率方程式可表示为： 质量作用定律的数学表达式 ◆质量作用定律只适用于基元反应； ◆反应中若有气体参加，它们的浓度可用分压代替； 如： C(s) + O2(g) = CO2(g) r =kcO2或 r =kp p(O2) ◆对于有固体或纯液体参加的反应，其活度视为1，不必列入速率方程中。 如： C(s) + O2(g) = CO2(g) r =kcO2 C12H22O11 + H2O =C6H12O6 + C6H12O6 r =k cC12H22O11 ◆稀溶液中溶剂参加的反应，溶剂的活度视为1，不必列入速率方程中。 5.3.1.3 反应级数和速率常数 D 的级数 E 的级数 反应级数反映了浓度对速率影响程度的大小，反应级数越大，浓度对反应速率的影响越大。 反应级数是指速率方程式中各反应物浓度项的指数之代数和。 反应级数 零级反应 二级反应 一级反应 三级反应 (3)C + O2 = CO2 (2)2NO2 = 2NO + O2 (4)2NO + O2 = 2NO2 b. 对于非基元反应，其速率方程式不可由质量作用定律得出，而是由实验测定得，因此其反应级数不一定与化学方程式系数一致。其值可以是整数、分数或零。有的反应无法用简单的数字来表示级数。 a. 对于基元反应，其速率方程式是根据质量作用定律写出，因此其反应级数与其化学方程式的系数一致。 如何确定反应级数？ 例1： 例2： 例3： n=2 n=1.5 n=? 针对基元反应或复杂反应的基元步骤所对应的微观化学变化而言的 参加反应的反应物微粒数目 只可能是一、二、三 为固定值 任何简单反应或复杂反应的基元步骤所对应的微观变化，肯定存在反应分子数 是对宏观化学反应包括简单反应和复杂反应而言 反应速率与浓度的几次方成正比，就是几级反应 可为零、简