大学化学第二版()第一章第四节.ppt

1.4 化学反应进行的快慢和反应速率 研究化学反应，最重要的三大问题：★ 化学反应能否发生 —— 化学反应的自发性★ 化学反应进行的限度 ——化学平衡★ 化学反应进行的快慢 ——化学反应速率说明：① v 的单位有mol•L-1• s-1、 mol •L-1• min-1、 mol•L-1• h-1、 mol•L-1• a-1等; ② vB 为任意物质B的化学计量系数, 对反应物取负值,对生成物取正值; ③同一方程式用哪种物质来表示 v , 结果都相同; ④化学反应速率 v 与方程式的写法有关,写法不同,结果不同 一. 化学反应速率（（Rate of Chemical Reaction )Rate of Chemical Reaction )化学反应速率：用单位体积、单位时间内的化学反应进度来表示符号: v 表达式 : 由于则: 或v =vB △t1 △cB如: I2 (g) + H2 (g) → 2HI (g) (复合反应)(1) I2 (g) → 2I (g) (2) H2 (g) + 2 I (g) → 2HI (g) 二、浓度对化学反应速率的影响② 非基元反应(复合反应)：分几步才能完成的化学反应。

它通常由若干个基元反应所 组成 1、基元反应和非基元反应如： 2 NO2(g) → 2NO(g) + O2(g)① 基元反应(元反应、简单反应)：一步完成的化学反应 由2个基元 反应组成.实验表明,在一定温度下,基元反应的反应速率与各反应物 浓度幂的乘积成正比其中,化学计量系数的绝对值作为指数)2. 质量作用定律v ∝ {c(A)}a • {c(B)}b 即: v = k {c(A)}a • {c(B)}b ----叫化学反应速率方程式中：k---为反应速率常数.a 、b为反应物A、B的浓度项指数,叫做A、B的分级数.a + b为该反应的反应总级数（order of reaction) .对于基元反应： a A + b B = d D + e E注意: 质量作用定律只适合于基元反应. 例如,根据质量作用定律,分别写出下列基元反应的速率方程.(1) 2NO2(g) → 2NO(g) + O2(g)(2) H2 + 2I → 2HIv = k {c(NO2)}2 反应级数 n=2v = k {c(H2)} • {c(I)}2 反应级数 n=1+2=3(1) 速率常数k 越大, 反应速率v 越大。

2) 反应物的浓度c 越大,反应速率v 越大即增大反应物的浓度，可以提高化学反应速率 对于任意基元反应:从基元反应的速率方程可看出：v = k {c(A)}a • {c(B)}b3.关于反应级数例如: CH3COOC2H5 + OH- = CH3COO- + C2H5OH实验测得其速率方程为：v = k c(CH3COOC2H5)•c(OH-)则反应级数为: n = 1+1= 2, 二级反应 速率方程中各反应物浓度项的指数的总和,称为 反应级数反应级数用n = a+b表示，a、b分别表示反应物 A、B的分级数 ① 2Na (s) + 2H2O (l) → 2NaOH (aq) + H2 (g)， 反应速率方程 v = k ，反应级数 n = 0② C2H5Cl (g) → C2H4 (g) + HCl (g)， v = k c(C2H5Cl ) ， n=1 ③ H2 (g) + Cl2 (g) → 2HCl (g)， v = k c(H2) ·{c(Cl2)}1/2 n=根据反应级数可将化学反应划分为：举例零级反应、一级反应、二级反应、三级反应--- 甚至有分数级的反应和无法说出级数的反应。

④ NO2(g)+CO(g)→NO(g)+CO2 (g)， v = k c(NO2) ·c(CO)， n=2⑤ H2 (g) + I2 (g) → 2HI (g)， v = k c(H2) · c (I2)， n=2⑥ 2NO(g) + O2 (g) → 2NO2 (g)，v = k {c(NO)}2 ·c(O2)， n=3⑦ H2 (g) + Br2 (g) → 2HBr (g)无法说出级数 (1)基元反应和非基元反应都有速率方程.它们的速率方程都是由实验测得的 4. 关于化学反应速率方程需注意的问题(2) 基元反应的速率方程符合质量作用定律. 若某一反应已被证实是基元反应, 其速率方程才 可根据质量作用定律直接写出, 反应级数也可由此 确定3) 复合反应一般不符合质量作用定律. 其速率方程和反应级数都必须通过实验测得5)反应级数不一定与反应式中各反应物系数之和相等4)有时实验测得的速率方程表面上符合质量作用定律,但实质上 不一定是基元反应.(因为还要进一步考虑反应机理问题) 例如 H2(g) + I2(g) 2HI(g) 实验测得： v = k c(H2) • c(I2) （二级反应）① I2 2 I② H2 + 2I 2HI研究表明:该反应不是一步完成的简单反应,而是经过两个基元反应才完成的。

(6)有些反应不是简单级数的反应,其速率方程式不具备：  = kc(A)mc(B)n… 的形式，所以反应级数无法确定[练习] 下列说法正确与否?正确的打“√ ”, 错误的打“× ”. 1. 基元反应应和复合反应应都有速率方程,它们们的速率方程 都满满足质质量作用定律.( )2. 符合质质量作用定律的反应应都是基元反应应. ( ) 3. 不符合质质量作用定律的反应应都是复合反应应.( ) 4. 基元反应应都符合质质量作用定律. ( ) 5. 化学反应应的反应级应级 数都等于方程式中各反应应物的系 数和. ( ) 6. 基元反应应的反应级应级 数等于方程式中各反应应物的系数 和. ( )×√√××√5. 一级反应 可得: - ( ln ct – ln c0 ) = k tlnc0 - lnct = k t 或 lnct = - k t + lnc0 （直线关系） v = k c1) Ct 的公式：若一级反应的方程式为： A B , 则 vA = -1，根据反应速率的定义及速率方程: 1 dc化学反应速率与反应物浓度的一次方成正比，即为一级反应。

dtdc和 v = kc设反应物在 t = 0 时浓度为c0 ; t = t 时浓度为ct . 同时对等式两边积分,可得：则: dcc- = k dt(1)一级反应的两个重要公式：vA dt v = = - 当 t = t1/2时,ct = 1/2 c0,代入上式得： 或 整理得ct公式：2)半衰期( t1/2 )公式：反应物消耗一半所需要的时间,称为半衰期 用符号 t1/2 来表示 整理得t1/2公式：(t1/2与c0无关,只与k有关)③ 速率常数k 具有(时间)-1 的量纲,其常用单位为s-12)一级反应的三个特征 -----三者中的任何一个均可作为判定一级反应的依据② 半衰期 t1/2 与反应物的初始浓度c0 无关,只与速率常数k 有关；① 以lnct 对 t 作图是一条直线，斜率为–k ；lnct = - k t + lnc0[例1.7] 已知：14C 的衰变反应为一级反应:(3) 一级反应的计算比如周口店山顶洞遗址出土的斑鹿骨化石的14C和12C的比值是现生存动植物的0.109倍,试估算该化石的年龄。

t1/2 = 5720a解：c t = 0.109c0故该化石距现在已有1.83×104年∴∴三、温度对化学反应速率的影响1、有效碰撞理论☆ 发生反应的必要条件是反应物分子(或原子、离子)必须发生碰撞☆ 反应物分子必须具有足够的能量☆ 反应物分子的碰撞要有合适的取向基本规律:对于大多数反应,升高温度,反应速率增大1）基本要点：（4）活化能(Ea )：活化分子具有的最低能量与反应物分子具有的平均能量之差称为反应的活化能，用符号Ea表示 (5)升高温度使反应速率加快的主要原因：升高温度使分子的能量提高, 活分子数增多, 有效碰撞的几率增加, 反应速率加快3）活化分子：能发生有效碰撞的分子2）有效碰撞：能发生反应的碰撞当反应物浓度不变时，温度每升高10℃,反应速率 一般增加到2～4 倍 3.阿仑尼乌斯公式:A — 指前因子， Ea—活化能2.范特霍夫规律：结论： 对某一给定反应，Ea 和 A 可视为常数，温度T升高，k 值增大，反应速率增大四、催化剂对反应速率的影响1.基本概念（1）催化剂（catalyst）：能够改变化学反应速率，而其本身的质量和化学性质在反应前后保持不变的物质。

2）催化作用（catalysis）：催化剂具有改变化学反应速率的作用 （3）催化反应（catalytic reaction）：催化剂作用下进行的反应 （4）正催化剂：能加快反应速率的催化剂 （5）负催化剂：能减缓反应速率的催化剂2. 催化剂能加快化学反应速率的原因加入催化剂，改变了反应途径，降低了反应活化 能, 活化分子数增多，反应速率加快使用催化剂未使用催化剂反应物生成物作业 3：P33：9题。