《化学反应速率》课件.ppt
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1、第 4 章化学反应速率,2,41 反应速率的定义42 反应速率与反应物浓度的关系43 反应机理44 反应物浓度与时间的关系45 反应速率理论简介46 温度对化学反应速率的影响47 催化剂与催化反应简介,4 1 反应速率的定义,化学反应速率是指在一定条件下反应物转变为生成物的速率。化学反应速率经常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加表示。单位:moldm3s1,moldm3min1或 moldm3h1。,4,4 1 1 平均速率,例41 乙酸乙酯的皂化反应 CH3COOC2H5 OH CH3COO CH3CH2OH,式中的负号是为了使反应速率保持正值。,5,6,例4 2 N2O5的分解
2、反应 2 N2O5 4 NO2 O2,7,对于一般的化学反应 aA bB gG hH,原则上,用任何一种反应物或生成物的浓度变化均可表示化学反应速率,但我们经常采用其浓度变化易于测量的那种物质来进行研究。,8,4 1 2 瞬时速率,瞬时速率:某一时刻的化学反应速率称为瞬时速率。,AB的斜率表示时间间隔 t tBtA 内反应的平均速率,例43 利用表中反应物的浓度对时间作图。,9,42 反应速率与反应物浓度的关系,实验事实表明,一定温度下,增加反应物的浓度可以增大反应速率。从图中可观察0、5、10、15min时的各条切线,看出它们的斜率所代表的瞬时速率依次减小。,10,4 2 1 速率方程,基元
3、反应:指反应物分子一步直接生成产物的反应。质量作用定律:基元反应的速率与反应物浓度以其化学计量数为幂指数的连乘积成正比。,对于基元反应 a A b B g G h H质量作用定律的数学表达式:r k c(A)m c(B)nk 称为速率常数m,n 称反应物A,B的反应级数k,m和n 均可由实验测得,11,12,解:对比实验 1,2,3,发现 r c(H2)对比实验4,5,6,发现,r c(NO)2所以反应速率 r c(H2)c(NO)2,建立速率方程 r k c(H2)c(NO)2利用实验数据得 k 8.86 104 dm6 mol 2 s1,在恒温下反应速率常数k不因反应物浓度的改变而变化。,
4、13,4 2 2 反应级数,若某化学反应 a A b B g G h H 其速率方程为 r k c(A)m c(B)n 则反应级数为 m n,对于化学反应 2 H2 2 NO 2 H2O N2其速率方程为 r k c(H2)c(NO)2该反应是三级反应,或者说反应对H2是1级,对NO是2级。,14,有的反应速率方程较复杂,不属于 r k c(A)m c(B)n 形式,对于这样的反应则不好谈反应级数。如 H2(g)Br2(g)2 HBr(g)的速率方程为:,反应级数可以为零,也可以为分数。例如反应2 Na(s)2 H2O 2 NaOH(aq)H2(g)其速率方程为 r k零级反应的反应速率与反应
5、物浓度无关。,15,4 2 3 速率常数k,化学反应速率常数k是在给定温度下,各反应物浓度皆为 1 moldm3时的反应速率,因此也称比速率常数。速率常数是温度的函数。,速率常数的单位与反应级数有关:一级反应 s1 二级反应 dm3mol1s1 n级反应 dm3(n1)mol1(n1)s1,16,即不同的速率常数之比等于各物质的计量数之比。,用不同物质来表示反应速率时,速率常数的数值是不同的。例如反应 a A b B g G h H,17,4 3 反应机理,4 3 1 基元反应,所谓基元反应是指反应物分子一步直接转化为产物的反应。如:NO2 CO NO CO2 反应物NO2 分子和CO分子经过
6、一次碰撞就转变成为产物NO分子和CO2。基元反应是动力学研究中的最简单的反应,反应过程中没有任何中间产物。,18,又例如:H2(g)I2(g)2 HI(g)实验上或理论上都证明,它并不是一步完成的基元反应,它的反应历程可能是如下两步基元反应:I2 I I(快)H2 2 I 2 HI(慢)化学反应的速率由反应速率慢的基元反应决定。,基元反应或复杂反应的基元步骤中发生反应所需要的微粒(分子、原子、离子)的数目一般称为反应的分子数。,19,单分子反应SO2Cl2 的分解反应 SO2Cl2 SO2 Cl2,双分子反应NO2 的分解反应 2 NO2 2 NO O2,三分子反应 HI 的生成反应 H2 2
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