[理学]课件无机化学07 化学动力学基础.ppt

本章教学内容 7-1 化学反应速率 7-2 浓度对化学反应速率的影响 7-3 温度对反应速率的影响及阿 仑尼乌斯公式 7-4 反应历程 7-5 碰撞理论和过渡态理论 7-6 催化剂对反应速率的影响 2. 瞬时速率 7-2 浓度对化学反应速率的影响 7-2-1 速率方程和速率常数 7-2-2 反应级数 7-2-3 速率方程的实验测定 7-2-1 速率方程和速率常数 问题： 什么是速率方程？ 表示反应物浓度与反应速率关系的方程。 怎么得到速率方程？ 速率方程是由实验确定的。 问题：什么是速率常数？ 7-2-2 反应级数 反应级数——速率方程中各浓度的指数称为相应物质的反应级数。 总反应级数——速率方程中各物质浓度的指数的代数和。 7-4-1 基元反应与反应分子数 反应机理（反应历程）——化学反 应的微观过程。 1. 基元反应 基元反应（简单反应）： 反应物分子一步直接转化为产物 的反应 称为基元反应。 2. 反应分子数 基元反应方程式中，反应物计量数的和称为反应分子数。它意味着参加反应的微粒的数目 　基元反应可分为三类： 　　①单分子反应：主要包括分解反应和异构化反应。 　　如：H3O2+ === H++H2O2 　　 ②双分子反应：绝大多数基元反应属于双分子反应。 　　如：H++H2O2== H3O2+ 　　H3O2++Br- == H2O+HOBr 　　2I == I2 　　③三分子反应：属于三分子反应的基元反应为数不多，因为三个质点同时相碰的几率很小。 　　HOBr+H++Br- == H2O+Br2 　　2I+H2 == 2HI 7-4-2 基元反应的速率方程 基元反应的质量作用定律： 恒温下，基元反应的反应速率与各反应物浓度系数次方的乘积成正比。也称为基元反应的质量作用定律。 对基元反应： aA + bB→产物 r = k c a (A) c b (B) ‥· (质量作用定律） 　反应H2O2+2Br-+2H+ == 2H2O+Br2 由下列基元反应构成，根据质量作用定 律可得到相应的速率方程： (1)H++H2O2==H3O2+ r1=k1c(H+)c(H2O2) (2) H3O2+==H++H2O2 r2=k2c(H3O2+) (3) H3O2++Br-==H2O+HOBr r3=k3c(H3O2+)c(Br-) (4) HOBr+H++Br-==H2O+Br2 　　 r4=k4c(HOBr)c(H+)c(H+) 7-4-3 由反应机理推导实验速率方程 反应：H2O2+2Br-+2H+ == 2H2O+Br2 实验测定速率方程为： r =kc(H2O2)c(H+)c(Br-) 根据H2O2+2Br-+2H+ == 2H2O+Br2的机理，在4个基元反应中，最慢的一步是（3）： H3O2++Br-==H2O+HOBr (慢反应) r3=k3c(H3O2+)c(Br-) 这一步反应称为控速步骤或决速步骤。整个反应的速率主要由这一步决定。 　　 因为该速率方程中有H3O2+，而初态时并没有H3O2+只有H2O2、Br-、H+，所以需要变换一下，消除H3O2+。 　　 又因(1)、(2)为快反应，且互为反应H++H2O2==H3O2+的正逆反应，在溶液中立刻就达到了平衡，达平衡时有： r1=k1c(H+)c(H2O2)=r2=k2c(H3O2+) ∴c(H3O2+)=(k1/k2)c(H+)c(H2O2) ∴r = r3= k3c(H3O2+)c(Br-) =(k1·k3/k2)c(H+)c(H2O2)c(Br-) 设：k = k1·k3/k2　　　 即： r = kc(H+)c(H2O2)c(Br-) 为一个三级反应。 与实验测得的速率方程一致。 　　例：H2+I2==2HI 实验测得速率方程为： r=kc(I2)c(H2) 　但实验测定也证明该反应不是基元 反应。反应机理为： I2==2I （快） 　　2I+H2===2HI (慢反应) 7-4-4 速率方程的应用 半衰期： 当反应物A的转化率为50%时所需的反应时间称为半衰期，用t1/2 表示。