[理学]大学化学之化学反应速率.ppt

第三章 化学反应速率 化学热力学 化学反应的方向 化学平衡 化学动力学 化学反应历程 化学反应速率 化学反应基本原理 表示化学反应进行完全的程度。 表示化学反应达到最后的结果需要多长时间？ 化学热力学和化学动力学解决的问题不同，二者绝不能混淆！ 从ΔGθ的数值可知：当参加这两个反应的物质均处于标准状态时，第一个反应的趋势大于第二个反应的趋势。 而实际上：我们将氢气和氧气放在一个容器中，好几年也不会生成水。 而第二个反应却可以瞬间完成。 这说明：反应趋势大，不代表反应速率大：也即化学热力学不能解决化学反应速率问题。 4 化学反应速率表示方法 化学反应速率理论 影响化学反应速率的因素 本章主要内容 5 3.1　化学反应速率的概念 什么是化学反应速率？ 化学反应速率是指在一定条件下，化学反应中反应物转变为生成物的快慢程度。 因此，化学反应速率可用参加反应的物质的浓度（对气体可用分压）随时间的变化率来表示。 也即用单位时间内反应物浓度的减少或者生成物浓度的增加来表示。 化学反应速率的两种表示方法： 平均速率和瞬时速率 6 1.平均反应速率 7 例如，在某条件下，将2.10 molL–1 N2O5放入1L的容器中加热分解，测得数据如下： 2N2O5(g) == 4NO2(g) + O2(g) 开始浓度（molL–1）： 2.10 0 0 200s末浓度（molL–1）： 1.70 0.80 0.20 则反应开始后200s内，用N2O5、NO2或O2表示的平均反应速率分别为： 8 出现问题： 同一个化学反应的平均反应速率，用不同的反应物或生成物浓度变化表示时，所得到的数值可能是不同的。 解决办法： 将上面各物质的反应速率除以其在反应式中的化学计量数，来表示该反应的平均速率。用公式表示如下： 平均速率表示法的缺点： 大部分反应都不是等速的，因此每个时间间隔内的速率都不一样。一般来说，开始阶段反应速率较快，随着反应的进行，反应物的浓度不断减少，生成物的浓度不断增加，反应速率会逐渐降低。故平均速率不能确切地反映速率变化的真实情况，只提供了一个平均值。 解决办法： 采用瞬时的浓度变化精确表示化学反应在某一指定时刻的速率，即瞬时速率，可以反映出更真实的反应速率。 2、瞬时反应速率 是指反应在某一瞬间的反应速率。即平均速率的极限值。用公式表示如下： 瞬时反应速率的实质： 浓度对时间的一阶导数 3、瞬时反应速率的作图测定 13 4、反应历程 定义：一个化学反应在一定条件下由反应物变成生成物具体经历的途径、步骤称为反应历程或反应机理。 反应历程与化学方程式的关系： 通常写的化学反应方程式往往只能表明反应的总结果，并不能说明从反应物转变为生成物所经历的途径。 反应历程的举例说明： 对于化学反应 H2(g) + Cl2(g)  2HCl(g) 研究发现，该反应在光照条件下是由下列四个步骤完成的： Cl2(g) + M  2Cl(g) + M (1) Cl(g) + H2(g)  HCl(g) + H(g) (2) H(g) + Cl2(g)  HCl(g) + Cl(g) (3) Cl(g) + Cl(g) + M  Cl2(g) + M (4) 上述四个步骤的每一步反应都是由反应物分子（或原子、离子及自由基等）直接发生相互作用而转变成生成物分子。因此称作一个基元反应。 这四个基元反应组成了由反应物转变成生成物的反应历程。 5.基元反应和非基元反应 对于复杂反应来说，其反应速率是由最慢一步基元反应的反应速率决定的，因此，复杂反应中最慢的一步基元反应是该复杂反应的定速步骤。 例如复杂反应H2(g) + I2(g) == 2HI(g) 该反应由下列两个基元反应组成： 第一步 I2 → 2I （快反应） 第二步 H2 + 2I → 2HI （慢反应） 第一步是快反应，很快就能达到平衡，第二步是慢反应，它决定着整个反应的速率，因此，第二步为定速步骤。 6、化学反应的速率方程式 定义：表示反应速率和反应物浓度之间定量关系的方程式 形式：对于一般反应：a