1、網絡課件網絡課件授課教師授課教師 ： 許許 迪迪 歐歐單單 位位 ： 化學教研室化學教研室 第四章第四章 化學反響速率化學反響速率Chapter 4 Chemical Reaction Rate一、化學反響速率的概念一、化學反響速率的概念二、濃度對化學反響速率的影響二、濃度對化學反響速率的影響三、溫度對化學反響速率的影響三、溫度對化學反響速率的影響四、反響速率實際簡介四、反響速率實際簡介第一節第一節 化學反響速率的概念化學反響速率的概念化學反響速率：化學反響速率：( (對于等容反響對于等容反響 單位時間內反響物濃度的減少或者產物濃度的單位時間內反響物濃度的減少或者產物濃度的添加來表示添加來表示

2、. . 濃度常用濃度常用moll-1moll-1，時間常用，時間常用s s，minmin，h h 反響速率又分為平均速率反響速率又分為平均速率average rateaverage rate和和 瞬時速率瞬時速率instaneous rateinstaneous rate兩種表示方法兩種表示方法. .瞬時速率只能用作圖的方法得到：瞬時速率只能用作圖的方法得到：tcvdONd2)(5vt0lim平均速率：平均速率：v = c / t + 實踐任務中如何選擇，往往取決于哪一種實踐任務中如何選擇，往往取決于哪一種 物質更易經過實驗監測其濃度變化物質更易經過實驗監測其濃度變化. .tzctyctbct

3、acddddddddZYBA對于普通的化學反響：對于普通的化學反響：aA + bB yY + zZtWctZctYctZctWctXctYctXcd)(dd)(dd)(dd)(dd)(dd)(dd)(dd)(d. d. cb.a.反響反響 2W+X Y+Z 哪種速率表達式是正確的？哪種速率表達式是正確的？內因：毫無疑問，反響速率首先決議內因：毫無疑問，反響速率首先決議 于反響物本身的性質于反響物本身的性質. .外因：濃度外因：濃度 溫度溫度 催化劑催化劑 接觸面積接觸面積對于某一化學反響的快慢影響要素對于某一化學反響的快慢影響要素白磷在純氧氣中熄滅白磷在純氧氣中熄滅白磷在含白磷在含20%的氧氣

4、中熄滅的氧氣中熄滅二、質量作用定律和速率方程二、質量作用定律和速率方程 當其他條件一定如當其他條件一定如T T，反響物等時，反響，反響物等時，反響物濃度越大，化學反響的速率越快。物濃度越大，化學反響的速率越快。 對于有氣體參與的化學反響，增大系統的壓力，對于有氣體參與的化學反響，增大系統的壓力，就意味著添加氣體反響物的濃度，反響速率也會隨就意味著添加氣體反響物的濃度，反響速率也會隨之增大。之增大。 如在溫度恒定情況下如在溫度恒定情況下, , 添加反響物的濃度可以增大反響速率。添加反響物的濃度可以增大反響速率。質量作用定律指出質量作用定律指出: : 在一定溫度下，反響速在一定溫度下，反響速率與反

5、響物濃度的乘積成正比。率與反響物濃度的乘積成正比。 闡明反響物濃度與反響速率之間定量關闡明反響物濃度與反響速率之間定量關系的數學表達式稱為速率方程。系的數學表達式稱為速率方程。對于基元反響：對于基元反響： 根據質量作用定律，其速率方程為：根據質量作用定律，其速率方程為： A(aq)+ B(aq)Y(aq)+ Z(aq)abyz ABabk ccv闡明：闡明： 1. 質量作用定律只適用于基元反響。質量作用定律只適用于基元反響。2. K為速率常數，數值等于反響物濃度均為速率常數，數值等于反響物濃度均為為 1molL-1時反響速率的值，普通由實驗測時反響速率的值，普通由實驗測得。得。 由反響物的本性

6、決議，與濃度無關。由反響物的本性決議，與濃度無關。 改動溫度或改動溫度或Cat， K也變化。也變化。 3. 復雜反響的速率方程只能經過實驗獲得！復雜反響的速率方程只能經過實驗獲得！ 即使由實驗測得的反響級數與反響方程即使由實驗測得的反響級數與反響方程式式 中反響物計量數之和相等，該反響也不一中反響物計量數之和相等，該反響也不一定定 就是基元反響就是基元反響.設反響的速率方程為設反響的速率方程為 v = k c(NH4+) n c(NO2- ) m由實驗由實驗1和和2可知：可知： v2 : v1 = 2.00 = (2.0) m m = 1同理可得同理可得 n = 1 v = k c(NH4+)

7、 c(NO2- ) 1.3510-7moldm-3 s-1 (0.100moldm-3)(0.005moldm-3 )k = 2.7 10-7moldm-3 s-1= 2.7 10-7moldm-3 s-1對反響對反響 NH4+(aq) + NO2-(aq) N2(g) + 2H2O(l) 實實 驗驗 初始初始c (NH4+) 初始初始c (NO2) 初始速率初始速率(mol dm3s1) 1.3510-70.005 mol dm320.200 mol dm3 0.010 mol dm3 5.4010-730.100 mol dm3 0.010 mol dm3 2.7010-70.100 mo

8、l dm31例題例題P78 4.1P78 4.1三、反響級數三、反響級數 一反響級數一反響級數 反響速率方程中反響物濃度項的冪指數之和稱反響速率方程中反響物濃度項的冪指數之和稱為反響級數。基元反響都具有簡單的級數，而復為反響級數。基元反響都具有簡單的級數，而復合反響的級數可以是整數或分數。合反響的級數可以是整數或分數。 反響級數反映了反響物濃度對反響速率的影響反響級數反映了反響物濃度對反響速率的影響程度。反響級數越大，反響物濃度對反響速率的程度。反響級數越大，反響物濃度對反響速率的影響就越大。影響就越大。 反響級數通常是利用實驗測定的。反響級數通常是利用實驗測定的。反響級數反響級數 速率方程速

9、率方程 速率常數的單位速率常數的單位 0 v =k mol.L-1.s-1 1 v =kc s-1 2 v =kc2 mol-1.L.s-1 3 v =kc3 mol-2.L2.s-1l 速率常數的單位是不同的；速率常數的單位是不同的；l 速率常數越大，闡明反響進展的越快；速率常數越大，闡明反響進展的越快；l 速率常數大小受多要素的影響，最重要的是溫度。溫度每升高速率常數大小受多要素的影響，最重要的是溫度。溫度每升高l 10K，速率常數增大，速率常數增大2-4倍。倍。l 速率常數只是一個比例系數速率常數只是一個比例系數,是排除濃度對速率的影響時表征反響是排除濃度對速率的影響時表征反響l 速率的

10、物理量速率的物理量.反響級數與速率方程的關系反響級數與速率方程的關系二二化化 學學 計計 量量方方 程程 式式速速 率率方方 程程反反 應應級級 數數計計 量量數數21+11+11+12+12+12+12+21+11+31+1+25+1+6 -282IOSckc)(ONO2ckc2 22IHckc2HNO2ckc22NOck2-3-HBrOBrcckc gCOgNO gCOgNO2500K2 gHI2gIgH22 gNO2gOgNO222aqIaqSO2aqI3aqOS324282aqO3Haq3Braq6HaqBrOaqBr2235 gOHgNg2Hg2NO222反響級數與化學計量方程式的關

11、系反響級數與化學計量方程式的關系 一、范特霍夫規那么一、范特霍夫規那么 溫度每升高溫度每升高 10 K，化學反響速，化學反響速率大約添加到原來的率大約添加到原來的2 4 倍。倍。這一規那么稱為這一規那么稱為 規那規那么。么。 溫度對化學反響速率的影溫度對化學反響速率的影響，其本質是溫度對速率常數響，其本質是溫度對速率常數的影響。的影響。 假設以假設以 k( T ) 和和 k(T10K) 分別表示溫度為分別表示溫度為 T 和和 T10 K 時的速率常數，那么有時的速率常數，那么有如下關系：如下關系： van t Hoff(10K)( )k Tk T第三節第三節 溫度對化學反響速率的影響溫度對化學

12、反響速率的影響式中的式中的 稱為溫度因子，稱為溫度因子， 。 當溫度由當溫度由T T 升高到升高到 T Ta a10K 10K 時，可得：時，可得： (10K)( )ak Tak T 分子運動速率加快分子運動速率加快, ,反響物分子間碰撞頻率增大反響物分子間碰撞頻率增大. . 活化分子百分數增大活化分子百分數增大緣由：緣由： 速率常數速率常數 k 的大小取決于反響的活化能的大小取決于反響的活化能Ea 和指數因子和指數因子A，但由于，但由于A 處于對數項中，處于對數項中， 對對 k 的影響遠較的影響遠較 Ea 為小，故為小，故k 的大小主要由的大小主要由 Ea 決決議，議，Ea越小，越小，lnk

13、 就越大，就越大，k 也就越大。也就越大。 二、二、 阿侖尼斯阿侖尼斯ArrheniusArrhenius 方程方程 18891889年，年，Arrhenius Arrhenius 根據大量實根據大量實驗數據，總結出速率系數與溫度之間的驗數據，總結出速率系數與溫度之間的關系為：關系為： 假設以對數方式表示，那么為：假設以對數方式表示，那么為：a/eERTkAaln ln EkART A 為常數，指前因子；為常數，指前因子；Ea反響的活化能反響的活化能a21211 2()()ln( )E TTk Tk TRTT假設某一反響在假設某一反響在T1 時的速率系數為時的速率系數為 k(T1), 在在T2

14、 時的速率系數為時的速率系數為k(T2)，那么有：，那么有：或或a21211 2()()ln( )E TTk Tk TRTTg2.303 運用運用Arrhenius方程時，還應留意到以下問題：方程時，還應留意到以下問題： Ea處于方程的指數項中，對處于方程的指數項中，對k有顯著影響，在室溫下，有顯著影響，在室溫下， 每增每增 加加 4kJmol-1， k值降低約值降低約80% 。 溫度升高，溫度升高，k增大，普通反響溫度每升高增大，普通反響溫度每升高10，k將增大將增大24倍。倍。 對不同反響，升高一樣溫度，對不同反響，升高一樣溫度， Ea大的反響大的反響k增大的倍數增大的倍數多。因此升高溫度

15、對反響慢的反響有明顯的加速作用。多。因此升高溫度對反響慢的反響有明顯的加速作用。根據根據 對同一反響，升高一定溫度，對同一反響，升高一定溫度，在高溫區在高溫區Ea 添加較少。因此對于本來反響溫度不高的反添加較少。因此對于本來反響溫度不高的反響響 ,可采用升溫的方法提高反響速率；可采用升溫的方法提高反響速率；a21211 2()()ln( )E TTk Tk TRTT1.知T1k1， T2k2，求Ea阿侖尼斯阿侖尼斯Arrhenius 方程式的運用方程式的運用21a1211lnTTREkk1a011/lnlnRTEkkTT時，兩式相減，整理得到：兩式相減，整理得到：2a022/lnlnRTEkk

16、TT時，AA2.由Ea計算反響速率常數例題例題 P81 4.2一、碰撞實際一、碰撞實際 碰撞實際以為：化學反響的本質是原子的重新組合，碰撞實際以為：化學反響的本質是原子的重新組合，在組合過程中，必需破壞反響物分子中的化學鍵，才干構在組合過程中，必需破壞反響物分子中的化學鍵，才干構成產物分子中的化學鍵。而舊化學鍵的斷裂和新化學鍵的成產物分子中的化學鍵。而舊化學鍵的斷裂和新化學鍵的構成，是經過反響物分子間的相互碰撞來實現的。在反響構成，是經過反響物分子間的相互碰撞來實現的。在反響物分子的無數次碰撞中，只需極少數的碰撞才干發生化學物分子的無數次碰撞中，只需極少數的碰撞才干發生化學反響。這種可以發生化

17、學反響的碰撞稱為有效碰撞?？梢苑错?。這種可以發生化學反響的碰撞稱為有效碰撞?？梢园l生有效碰撞的分子稱為活化分子，它比普通分子具有更發生有效碰撞的分子稱為活化分子，它比普通分子具有更高的能量。高的能量。第四節第四節 反響速率實際簡介反響速率實際簡介以氣體分子運動論為根底，主要用于氣相雙分子反響。以氣體分子運動論為根底，主要用于氣相雙分子反響。只需活化分子與活化分子碰撞只需活化分子與活化分子碰撞才干發生化學反響，這樣的碰撞才干發生化學反響，這樣的碰撞叫做有效碰撞。叫做有效碰撞。實際要點實際要點: : 化學反響發生的先決條件是反響物分子間化學反響發生的先決條件是反響物分子間的相互碰撞。的相互碰撞。

18、只需活化分子發生的有效碰撞才干使反響只需活化分子發生的有效碰撞才干使反響發生。發生。 活化能是活化分子具有的最低能量與反響活化能是活化分子具有的最低能量與反響分子的平均能量之差。即：分子的平均能量之差。即：Ea = Ec = E1 Ea = Ec = E1 E E平平 在一定溫度下，反響的活化能越大，活化分在一定溫度下，反響的活化能越大，活化分子的分子百分數越小，活化分子越少，有效碰撞子的分子百分數越小，活化分子越少，有效碰撞次數就越少，因此化學反響速率越慢；次數就越少，因此化學反響速率越慢； 反響的活化能越小，活化分子的分子百分數反響的活化能越小，活化分子的分子百分數越大，活化分子越多，有效碰撞次數就越多，化越大，活化分子越多，有效碰撞次數就越多，化學反響速率越快。學反響速率越快。 除了要思索反響物分子間的碰撞頻率和反響除了要思索反響物分子間的碰撞頻率和反響物的活化能外，還要思索碰撞時分子的空間取向。物的活化能外，還要思索碰撞時分子的空間取向。活化分子要發生有效碰撞，它