第三章化学反应动力学 - PowerPoint 演示文稿.ppt

* 化学动力学- 化学反应速度 第三章 学习要求： 1. 了解化学反应速率的表示方法以及基元 反应、非基元反应等基本概念。 2.了解浓度对反应速率的影响；掌握质量作用 定律、速率方程及速率常数、反应级数等。 3.了解温度对反应速率的影响；掌握阿仑尼乌 斯公式的应用。 4.了解反应速率的碰撞理论及过渡态理论要点。 【内容提要】 本章介绍了反应速率概念、反 应速率理论及反应机理，重点讨论了影响反应 速率的因素，阐明了浓度、温度和催化剂与反 应速率的关系。 3.1 化学反应速率的概念 3.2 反应速率理论简介 3.3 温度对反应速率的影响 3.4 催化剂对反应速率的影响 化学热力学指出，在一定条件下，凡是吉布斯自由能 改变值小于零的反应，都可以自发进行。热力学解决的 是反应的可能性的问题，它并不研究反应的现实性问题 — 不考虑时间因素。 CO + NO = CO2 + H2O ΔGΘ=-343.8KJ0 反应速率快慢及影响因素，在化学动力学中研究。 反应速度非常缓慢 3.1 化学反应速率的概念 化学反应速度不仅与始、终态有关，而且还 与反应的途径（历程）有关。因此动力学研究的 两个基本问题是反应历程和反应速度。 一、 化学反应速率的表示 化学反应进度随时间的变化率叫做化学反应速率。 1.平均速率 △c/△t 2. 瞬时速率 υ= =dc/dt 如，一个一般的化学反应： aA + bB = gG + dD 化学反应速率为： 其单位为：mol?dm-3?s-1。 二、 反应机理 ? 基元反应：从反应物转化为生成物，是一步完成的。而大多数反应是多步完成的，这些反应称为非基元反应，或复杂反应。 例如反应 2N2O5=4NO2+O2是由三个步骤完成的： 这三个基元反应的组合表示了总反应经历的途径。 化学反应所经历的途径称为反应机理，或反应历程。 三、质量作用定律和速率方程 质量作用定律：对于基元反应，“在一定温度下， 反应速率与反应物浓度以计量系数为幂的乘积成正比”， 对于基元反应： aA + bB = gG + hH 此式是质量作用定律的数学表达式，也称为 基元反应的速率方程。 式中的k是速率常数，它的大小与反应体系的 本性和温度有关，而和浓度无关。 其物理意义是：当反应物的浓度均是1mol ·L-1 时的反应速率，所以又叫比速率常数。 指数a 、 b分别是A、B 的反应级数，反应级数 可以取零、正整数或分数，其数值要由实验来 确定。(a+b)是这个基元反应的反应级数。 质量作用定律只适用于基元反应，不适用于复杂 反应。复杂反应可用实验方法确定其速率方程和 速率常数。 例3-1 303K时，乙醛分解反应 CH3CHO(g)=CH4(g)+CO(g) 反应速率与乙醛浓度关系如下： c(CH3CHO)/ mol·L－1 0.10 0.20 0.30 0.40 υ/ mol· L－1· s－1 0.025 0.102 0.228 0.406 （1）写出该反应的速率方程； （2）计算速率常数k； （3）求c(CH3CHO)=0.25 mol·L－1时的反应速率。 解：（1）设该反应的速率方程为 υ=kcn(CH3CHO) 任选两组数据代入速率方程，如选第1，4组数据得： 0.025=k(0.10)n 0.406=k(0.40)n 解得n≈2，故该反应的速率方程 υ=kc2(CH3CHO) （2）将任一组实验数据（如第3组）代入速率方程，可求得k值： 0.228 =k (0.30)2 k = 2.53 mol－1· L· s－1 （3）c(CH3CHO）= 0.25 mol·L－1时 υ=kc2(CH3CHO)=2.53×0.25=0.158 mol· L－1· s－1 3.2 反应速率理论简介 一、 碰撞理论(1918年英国科学家路易斯提出) 1.有效碰撞 这种能够发生 化学反应的碰撞 叫做有效碰撞。 能发生有效碰撞的分子称为活化 分子。 2. 活化能 活化分子具有的 最低能量(E最低)与 分子的平均能量 (E平均)的差值称做 活化能(Ea)，