暨南大学有机无机化学第七章-化学反应速率新)课件.ppt

第七章 化学反应速率理论1、反应的快慢2、反应的历程7.1 化学反应速率化学反应速率一、化学反应速率的定义一、化学反应速率的定义1.1.平均速率平均速率通常用一段时间内反应物或生成物的浓度变化来通常用一段时间内反应物或生成物的浓度变化来表示例如对于反应例如对于反应 aA+dD=gG+hH B为化学计量系数，为化学计量系数，对反应物取负值，对产物则取正值对反应物取负值，对产物则取正值N2+3H2 2NH3瞬时速率瞬时速率当当t 趋于无限小时的平均速率趋于无限小时的平均速率瞬时速率瞬时速率当当t 趋于无限小时的平均速率趋于无限小时的平均速率瞬时速率瞬时速率当当t 趋于无限小时的平均速率趋于无限小时的平均速率例：例：N2O5的分解反应的分解反应:2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)在在340 K测得实验数据为测得实验数据为 t/min 0 1 2 3 4 5c(N2O5)/(molL-1)1.00 0.70 0.50 0.35 0.25 0.17(1)求反应在求反应在2分钟内的平均速率分钟内的平均速率;(2)求反应在求反应在1分钟时的瞬时反应速率分钟时的瞬时反应速率2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)解：解：（1）求平均反应速率）求平均反应速率 t/min 0 1 2 3 4 5c(N2O5)/(molL-1)1.00 0.70 0.50 0.35 0.25 0.17求反应在求反应在2分钟内的平均速率。

分钟内的平均速率2）求）求1分钟时的瞬时反应速率分钟时的瞬时反应速率反应的瞬时速率可通过作图法求得，在c-t线上找到对应1分钟的点作切线，求斜率2）求）求1分钟时的瞬时反应速率分钟时的瞬时反应速率反应的瞬时速率可通过作图法求得，在c-t线上找到对应1分钟的点作切线，求斜率t/min 0 1 2 3 4 5c(N2O5)/(molL-1)1.00 0.70 0.50 0.35 0.25 0.171min时的单一瞬时速率为1min时的单一瞬时速率为 t/min 0 1 2 3 4 5c(N2O5)/(molL-1)1.00 0.70 0.50 0.35 0.25 0.171min时的单一瞬时速率为1min时的单一瞬时速率为7.2 影响化学反应速率的因素一、浓度的影响（1）简单反应与复杂反应简单反应：按反应计量方程式一步完成的反应复杂反应：由两个或两个以上简单反应组成的化学反应如：复杂反应如：复杂反应 NO2(g)+CO(g)NO(g)+CO2(g)中间产物中间产物NO3可被光谱检测到，但是没有从产物中可被光谱检测到，但是没有从产物中分离出来因此上述反应可视分离出来因此上述反应可视为由下列两个为由下列两个简单简单反反应组合而成应组合而成：NO2+NO2 NO3+NO（慢）（慢）NO3+CO NO2+CO2（快）（快）如：复杂反应如：复杂反应 NO2(g)+CO(g)NO(g)+CO2(g)中间产物中间产物NO3可被光谱检测到，但是没有从产物中可被光谱检测到，但是没有从产物中分离出来。

因此上述反应可视分离出来因此上述反应可视为由下列两个为由下列两个简单简单反反应组合而成应组合而成：NO2+NO2 NO3+NO（慢）（慢）NO3+CO NO2+CO2（快）（快）（2）元反应和质量作用定律）元反应和质量作用定律反应物分子直接碰撞就能生成产物的化学反反应物分子直接碰撞就能生成产物的化学反应称为元反应应称为元反应CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)SO2Cl2 SO2+Cl2 单分子反应2NO22NO+O2 双分子反应H2(g)+2I(g)=2HI(g)三分子反应基元反应中反应物微粒数之和称为基元反应中反应物微粒数之和称为反应分子反应分子数数，可分为单分子、双分子和三分子反应可分为单分子、双分子和三分子反应由于四分子同时相遇的机会极小，更高分子数的反应没有出现SO2Cl2 SO2+Cl2 单分子反应2NO22NO+O2 双分子反应H2(g)+2I(g)=2HI(g)三分子反应基元反应中反应物微粒数之和称为基元反应中反应物微粒数之和称为反应分子反应分子数数，可分为单分子、双分子和三分子反应可分为单分子、双分子和三分子反应由于四分子同时相遇的机会极小，更高分子数的反应没有出现当温度一定时，元反应的反应速率与各反应当温度一定时，元反应的反应速率与各反应物浓度幂的乘积成正比，称为质量作用定律。

物浓度幂的乘积成正比，称为质量作用定律基元反应：基元反应：aA+bB=gG+hH 当温度一定时，元反应的反应速率与各反应当温度一定时，元反应的反应速率与各反应物浓度幂的乘积成正比，称为质量作用定律物浓度幂的乘积成正比，称为质量作用定律基元反应：基元反应：aA+bB=gG+hH 质量作用定律仅适用于元反应，对非元反应质量作用定律仅适用于元反应，对非元反应（即复杂反应）不适用即复杂反应）不适用2NO2 2NO+O2 v=kc(NO2)2v=k c(NO2)c(CO)非元反应非元反应由两个或两个以上元反应组合而由两个或两个以上元反应组合而成的反应成的反应特点：实验可检测到中间产物特点：实验可检测到中间产物,但中间产物被后但中间产物被后面的一步或几步基元反应消耗掉面的一步或几步基元反应消耗掉，不出现在总，不出现在总反应方程式中反应方程式中对于非基元反应，讨论反应分子数没有意义对于非基元反应，讨论反应分子数没有意义NO2+NO2 NO3+NO（慢）（慢）NO3+CO NO2+CO2（快）（快）（3 3）速率方程）速率方程表示反应速率与反应物浓度之间定量关系的数学表示反应速率与反应物浓度之间定量关系的数学式称为反应速率方程式。

式称为反应速率方程式aA+bB=gG+hH（a a）对于元反应，速率方程式直接由质量作用）对于元反应，速率方程式直接由质量作用定律得出定律得出b b）对于非元反应，只能根据实验来确定反应）对于非元反应，只能根据实验来确定反应速率方程式速率方程式3 3）速率方程）速率方程表示反应速率与反应物浓度之间定量关系的数学表示反应速率与反应物浓度之间定量关系的数学式称为反应速率方程式式称为反应速率方程式aA+bB=gG+hH（a a）对于元反应，速率方程式直接由质量作用）对于元反应，速率方程式直接由质量作用定律得出定律得出b b）对于非元反应，只能根据实验来确定反应）对于非元反应，只能根据实验来确定反应速率方程式速率方程式3 3）速率方程）速率方程表示反应速率与反应物浓度之间定量关系的数学表示反应速率与反应物浓度之间定量关系的数学式称为反应速率方程式式称为反应速率方程式aA+bB=gG+hH（a a）对于元反应，速率方程式直接由质量作用）对于元反应，速率方程式直接由质量作用定律得出定律得出b b）对于非元反应，只能根据实验来确定反应）对于非元反应，只能根据实验来确定反应速率方程式速率方程式慢，速率控制步骤)例如：对非基元反应例如：对非基元反应反应机理为反应机理为(快)速率控制步骤的速率速率控制步骤的速率=非基元反应的速率非基元反应的速率速率方程为：速率方程为：v c(H2)1073K2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g)又如，通过实验测定发现又如，通过实验测定发现实验编号实验编号实验编号实验编号c c(NO)(NO)/molL/molL-1-1c c(H(H2 2)/molL/molL-1-1 v v/molL/molL-1-1s s-1-1 1 10.0060.0060.0010.0013.19103.1910-3-32 20.0060.0060.0020.0026.36106.3610-3-33 30.0060.0060.0030.0039.56109.5610-3-3v c2(NO)v=k c2(NO)c(H2)2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g)实验编号实验编号实验编号实验编号c c(NO)(NO)/molL/molL-1-1c c(H(H2 2)/molL/molL-1-1 v v /molL/molL-1-1s s-1-1 4 40.0010.0010.0060.0060.48100.4810-3-35 50.0020.0020.0060.0061.96101.9610-3-36 60.0030.0030.0060.0064.30104.3010-3-3v c2(NO)v=k c2(NO)c(H2)2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g)实验编号实验编号实验编号实验编号c c(NO)(NO)/molL/molL-1-1c c(H(H2 2)/molL/molL-1-1 v v /molL/molL-1-1s s-1-1 4 40.0010.0010.0060.0060.48100.4810-3-35 50.0020.0020.0060.0061.96101.9610-3-36 60.0030.0030.0060.0064.30104.3010-3-3v c2(NO)v=k c2(NO)c(H2)2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g)实验编号实验编号实验编号实验编号c c(NO)(NO)/molL/molL-1-1c c(H(H2 2)/molL/molL-1-1 v v /molL/molL-1-1s s-1-1 4 40.0010.0010.0060.0060.48100.4810-3-35 50.0020.0020.0060.0061.96101.9610-3-36 60.0030.0030.0060.0064.30104.3010-3-3（c c）纯固态或纯液态反应物的浓度不写入速率）纯固态或纯液态反应物的浓度不写入速率方程式。

方程式d d）在稀溶液中进行的反应，若溶剂参与反应，）在稀溶液中进行的反应，若溶剂参与反应，但因它的浓度几乎维持不变，故也不写入速率但因它的浓度几乎维持不变，故也不写入速率方程式如 C(s)+O2(g)CO2(g)v=kc(O2)(4)(4)速率常数速率常数反应速率方程式中的比例系数反应速率方程式中的比例系数k k称为称为速率常数速率常数n n不同的反应，有不同的速率常数，速率常数的不同的反应，有不同的速率常数，速率常数的大小反映速率的快慢大小反映速率的快慢n n对于同一反应来说，速率常数随温度、反应物对于同一反应来说，速率常数随温度、反应物本质、溶剂、催化剂等不同而改变，与本质、溶剂、催化剂等不同而改变，与反应物反应物的浓度无关的浓度无关5 5）反应级数）反应级数在速率方程中，各反应物的浓度的指数称为该在速率方程中，各反应物的浓度的指数称为该反应物的反应级数反应物的反应级数所有反应物的级数之和称为反应的总级数所有反应物的级数之和称为反应的总级数例：复杂反应例：复杂反应 2NO+2 H2=N2+2 H2O 反应总级数为反应总级数为35 5）反应级数）反应级数在速率方程中，各反应物的浓度的指数称为该在速率方程中，各反应物的浓度的指数称为该反应物的反应级数。

反应物的反应级数所有反应物的级数之和称为反应的总级数所有反应物的级数之和称为反应的总级数例：复杂反应例：复杂反应 2NO+2 H2=N2+2 H2O 反应总级数为反应总级数为3反应总级数反应总级数速率方程速率方程0v=k1v=kc2v=kc23v=kc3反应总级数反应总级数速率方程速率方程0v=k1v=kc2v=kc23v=kc3n n速率常数的量纲根据反应总级数的不同而不同速率常数的量纲根据反应总级数的不同而不同零级反应零级反应 k的单位是的单位是molL-1s-1一级反应一级反应 k的单位是的单位是s-1二级反应二级反应 k的单位是的单位是mol-1Ls-1三级反应三级反应 k的单位是的单位是mol-2L2s-1注意：注意：反应级数越大，则反应物浓度对反反应级数越大，则反应物浓度对反应速率的影响越大应速率的影响越大。