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物理化学电子课件－第五章 化学反应速率及温度的选择 学习目标 1.掌握化学反应速率的表示方法、反应级数和反应分子数的概念； 2.掌握具有简单级数反应的动力学特征，掌握从实验数据确定此类反应的级数、反应速率系数和其它有关计算； 3.掌握温度对反应速率的影响，掌握阿累尼乌斯公式及其应用，理解活化能的概念及其对反应速率的影响； 4.掌握催化剂作用及其基本特征 。 第五章 化学反应速率及温度的选择 §5.1 化学反应速率及基本概念 §5.2 速率方程的积分形式 §5.3 温度对反应速率的影响 §5.4 催化作用 §5.1 化学反应速率及基本概念 一.化学反应速率v的定义 用单位体积内化学反应进度随时间的变化率定义为化学反应速率 对于定容反应，反应系统的体积不随时间而变化，则物质B的浓度 则又可表示为 在体积V恒定的条件下， 对于反应：aA + bB → gG + hH 用的任一种参加反应的物质浓度随时间变化率来表征该反应的速率结果是一样的，如该化学反应的反应速率为： 如合成氨反应：N 2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g) 分别表示反应物N 2(g)和H2(g)消耗速率 表示生成物NH3(g)的增长速率 为研究方便，通常选用参加反应的物质中某一主反应物消耗速率或某一主产物的增长速率来表征该反应的反应速率。 以N2(g)的消耗速率表征合成氨的化学反应速率的关系式为 二.反应速率的测定 化学反应速率的测定方法，就是采用测定不同 t 时刻，任一反应组分的浓度，得到反应物或产物浓度随时间的变化率，从而确定化学反应速率。如图所示，由实验测得反应物浓度C与时间 t 数据，作图为一曲线，由曲线上某 t 时刻切线的斜率，可以确定反应物 A 的瞬时消耗速率。 二、基元反应与反应分子数 1.基元反应 每一步简单的反应即由反应物微粒(分子、原子、离子或自由基等)直接碰撞一步完成的反应称为基元反应。 例如 H2(g) + I2(g) → 2HI(g)由下列几个基元反应组成 ① I2(g) + M0 → I·+ I·+ M0 ② H2(g) + I·+ I· → HI(g) + HI(g) ③ I·+ I·+ M0 → I2(g) + M0 由一个基元反应组成的反应为简单反应， 由几个基元反应组成的反应称为总反应 。 2. 反应分子数 基元反应中实际参加化学反应的反应物微粒的数目称为反应分子数。 根据反应分子数目可把基元反应分为单分子反应、双分子反应、三分子反应，而四分子反应几乎不可能发生. 基元反应的分子数是基元反应中参加反应的微粒数目，是微观概念，其数值只能是1、2、3正整数，不可能出现为零、分数或负数 对于一个指定的基元反应其反应分子数是确定不变的。 反应分子数的概念仅适用于基元反应，对于基元反应可以根据其化学反应计量式即可断定其反应分子数。 3.基元反应的质量作用定律 基元反应的反应速率与基元反应中各反应 物浓度的幂乘积成正比，其中各反应物的幂指数为各反应物的分子数。 例如, 某一总反应：A + B → Y 经实验测得其反应机理为： 式中，k1、k –1、k2、分别为基元反应的反应速率系数。根据基元反应质量作用定律，则各基元反应的反应速率方程为： 三、反应级数 如反应： aA + bB → gG + hH 实验测定反应物A的浓度与其消耗速率的关系如下 此式即为化学反应的速率方程或叫动力学方程 四、反应速率系数 比例系数kA是以-dcA/dt表示反应速率的速率系数， kA的物理意义: 当反应物A,B物质的量浓度cA,cB均为单位浓度时的反应速率。 kA与反应物浓度无关，只是温度的函数。 反应速率系数的大小与相应的化学计量系数成正比。 基元反应 A + 2B → 3D kA = kB/2 = kD/3 反应速率系数具有其对应关系， 对于反应： aA + bB → gG + hH 则有 §5.2 速率方程的积分形式 凡是反应速率只与反应物浓度有关，而且反应级数，无论是α、β…或是n 都只是零或正整数的反应 叫简单级数反应。