内蒙古民族大学无机化学吉大武大版化学反应的速率市公开课一等奖百校联赛特等奖课件.pptx

第第 4 章章化学反应速率化学反应速率 Primary Conception of Chemical Reaction Rate 第1页 热力学只能说明化学反应方向和程度，因为热力学只能说明化学反应方向和程度，因为化学热力学不包括反应时间，所以也不能告诉我们化学热力学不包括反应时间，所以也不能告诉我们反应进行快慢，即化学反应速率大小。反应进行快慢，即化学反应速率大小。反应速反应速度属于化学动力学范围，本章主要介绍化学动力学度属于化学动力学范围，本章主要介绍化学动力学最基本知识，着重讨论化学反应速率及浓度、温最基本知识，着重讨论化学反应速率及浓度、温度和催化剂对反应速率影响。度和催化剂对反应速率影响。第2页1.1.初步了解化学反应速率、速率方程、碰撞理初步了解化学反应速率、速率方程、碰撞理论、过渡状态理论和活化能概念；论、过渡状态理论和活化能概念；2.2.了解并会用浓度、温度、催化剂诸原因解释了解并会用浓度、温度、催化剂诸原因解释其对化学反应速率影响；其对化学反应速率影响；3.3.初步掌握阿仑尼乌斯公式应用，会用其求算初步掌握阿仑尼乌斯公式应用，会用其求算活化能及某温度下反应速率；活化能及某温度下反应速率；4.4.了解反应分子数和反应级数概念，会进行基了解反应分子数和反应级数概念，会进行基元反应相关简单计算；元反应相关简单计算；5.5.初步掌握零级、一级和二级反应特征。初步掌握零级、一级和二级反应特征。本章教学要求本章教学要求第3页4-1 化学反应速率定义及其表示方法化学反应速率定义及其表示方法 化学反应速率化学反应速率 一定条件下单位时间内某化学反一定条件下单位时间内某化学反应反应物转变为生成物速率。应反应物转变为生成物速率。对于均匀体系恒容反应，习惯用单位时间内反应对于均匀体系恒容反应，习惯用单位时间内反应物浓度降低或生成物浓度增加来表示，而且习惯取正物浓度降低或生成物浓度增加来表示，而且习惯取正值。值。浓度单位通惯用浓度单位通惯用 mol L-1 时间单位视反应快慢，可分别用秒时间单位视反应快慢，可分别用秒(s)、分、分(min)或或 小时小时(h)等表示。这么，化学反应速率单位可为：等表示。这么，化学反应速率单位可为：mol L-1s-1、mol L-1min-1、mol L-1h-1。反应速率又分为平均速率（平均比率）和瞬时速率反应速率又分为平均速率（平均比率）和瞬时速率 （瞬比率）两种表示方法。（瞬比率）两种表示方法。第4页平均速度平均速度 某物质浓度改变值某物质浓度改变值c与反应前后所用时与反应前后所用时 间间t比值称为平均速度，表示为：比值称为平均速度，表示为：因为反应物浓度是降低因为反应物浓度是降低,所以在改变值前加上所以在改变值前加上 负号以使速度值为正值。负号以使速度值为正值。瞬时速度瞬时速度 当当t 趋近于趋近于0时反应速度称为瞬时速度。时反应速度称为瞬时速度。V=V=或或(c)(c)产产ttV=V=-(c)-(c)反反ttV=lim =V=lim =(c)(c)产产tt0 0ttdC产产dtV=lim =-V=lim =-(c)-(c)反反tt0 0ttdC反反dt第5页不一样物质表示反应速度间关系不一样物质表示反应速度间关系对于普通反应：对于普通反应：aA+bB =dD+eEV(A):V(B):V(D):V(E)=a:b:d:e 显然，在这里用四种物质表示速率之比是显然，在这里用四种物质表示速率之比是a:b:d:e ，它们之间比值为反应方程式中对应，它们之间比值为反应方程式中对应物质化学计量系数比。物质化学计量系数比。用反应中任何物质表示反应速率，数值上都用反应中任何物质表示反应速率，数值上都是一样。是一样。实际工作中怎样选择，往往取决于哪一个物质实际工作中怎样选择，往往取决于哪一个物质更易经过试验监测其浓度改变。更易经过试验监测其浓度改变。=V(A)V(B)V(D)V(E)abdeV(A)=-dCA dt（余者类推）（余者类推）第6页(c(H2O2)/t)/moldm3s1c(H2O2)/moldm3t/sc(H2O2)/moldm3t/s15.010-410.510-48.010-46.310-44.810-44.810-42.810-40.600.420.320.250.190.150.112.321.721.300.980.730.540.390.28400400400400400400400 04008001200160024002800反应平均速率反应平均速率=c(H2O2)t伴随时间推移，双氧水浓度在减伴随时间推移，双氧水浓度在减小！小！第7页 瞬时速率可用作瞬时速率可用作图方法得到，比如对图方法得到，比如对于反应（于反应（45 ）2N2O5 4NO2+O2反应瞬时速率反应瞬时速率c(N2O5)/moldm-3 V/mol dm-3 s-1 0.90 5.410-4 0.45 2.710-4tcVd ONd 5 2)(-=V第8页 经过以上讨论，我们能够知道，化学反应速度经过以上讨论，我们能够知道，化学反应速度试验测定基本方法：试验测定基本方法：（1 1）测定反应体）测定反应体系中某一组分在各系中某一组分在各个反应时刻浓度个反应时刻浓度（2 2）依据数据作）依据数据作被测组分浓度被测组分浓度时间图时间图（3 3）图中曲线上）图中曲线上各点斜率就是该各点斜率就是该点反应速度点反应速度 N2O5分解反应速度分解反应速度（340K）试验要求试验要求：反应速度不能太快，因为反应速度不能太快，因为太快，浓度不能准确太快，浓度不能准确测定。测定。|0 1 2 3 4 0.160 -0.120 -0.080 -0.040 -V=斜率斜率=-c-ctt时间时间/min01234C（N2O5）/molL-1016001330080 00560040V/（mol L-1 min-1）005600390028 00200014第9页 4-2 反应速率理论介绍反应速率理论介绍 （Brief introductory to reaction rate theory）2-1 碰撞理论（Collision theory）19 Lewis 以气体分子运动论为基础提出对于反应 化学反应先决条件是反应物分子(或原子、离子)必须先发生碰撞，碰撞频率越高，反应速率越大。能引发化学反应碰撞称为有效碰撞，发生有效碰撞时形成中间活化物分子称为活化分子，活化分子平均能量（E*）与反应物分子平均能（E）之差称为化学反应活化能Ea（Activation energy）EaE*E第10页 普通化学反应活化能在普通化学反应活化能在60250 KJmol-1之间，活之间，活化能小于化能小于40KJmol-1反应速度很快，普通方法不能测定反应速度很快，普通方法不能测定其反应速度，活化能大于其反应速度，活化能大于400KJmol-1反应，反应速度反应，反应速度就相当慢。就相当慢。发生有效碰撞两个发生有效碰撞两个 基本前提基本前提:碰撞粒子动能必须碰撞粒子动能必须 足够大足够大对有些物种而言对有些物种而言,碰撞碰撞 几何方位要适当几何方位要适当 H=Ea-Ea活化配合物（分子）活化配合物（分子）反应物产物能量abcHEaEa反应进程反应进程 基元反应能量改变示意图基元反应能量改变示意图第11页2-2 过渡状态理论过渡状态理论(Transition state theory)过渡状态理论认为：过渡状态理论认为：化学反应不只是经过反应物分子之间简单碰撞就化学反应不只是经过反应物分子之间简单碰撞就能完成，而是在碰撞后，分子中化学键要经过重排，能完成，而是在碰撞后，分子中化学键要经过重排，能量要重新分配。在反应过程中先要经过一个中间过能量要重新分配。在反应过程中先要经过一个中间过渡状态，即反应物分子先形成一个活化配合物。渡状态，即反应物分子先形成一个活化配合物。第12页 在以下反应中在以下反应中 ABCABC A+B-C A B C*A-B+C反应物反应物(始态始态)活化配合物活化配合物(过渡态过渡态)产物产物(终态终态)第13页 过渡状态又叫活化配合物过渡状态又叫活化配合物 因为活化配合物很不稳定，它既可能分解成生成因为活化配合物很不稳定，它既可能分解成生成物，也可能分解成反应物。所以，过渡状态理论认为物，也可能分解成反应物。所以，过渡状态理论认为反应速率与三个原因相关：反应速率与三个原因相关：活化配合物浓度活化配合物浓度 活化配合物分解几率活化配合物分解几率 活化配合物分解速率活化配合物分解速率第14页4-3 影响影响化学化学反反应应速率原因速率原因（Influential factors on chemical reaction rate）3-1 浓度对化学反应速率影响浓度对化学反应速率影响 （Effect of concentration on the rate of chemical reaction）在一定温度下，增加反应物浓度能够增大反应在一定温度下，增加反应物浓度能够增大反应速率。按照碰撞理论，增加反应物浓度时，单位体速率。按照碰撞理论，增加反应物浓度时，单位体积内活化分子数目增多，增加了单位时间内反应物分积内活化分子数目增多，增加了单位时间内反应物分子之间有效碰撞频率，从而造成反应速率加大。子之间有效碰撞频率，从而造成反应速率加大。反应速率反应速率碰撞次数碰撞次数反应物浓度反应物浓度白磷在纯氧气中和白磷在纯氧气中和在空气中燃烧在空气中燃烧第15页 反应物分子在有效碰撞中一步直接转化为产物反应物分子在有效碰撞中一步直接转化为产物反应称为基元反应或简单反应。反应称为基元反应或简单反应。对基元反应对基元反应 v c(A)v c(B)v c(A)c(B)A+B产物产物 即即 v =k c(A)c(B)对普通基元反应，则对普通基元反应，则 v=k ca(A)cb(B)基元反应化学反应速率与反应物浓度以其计量数基元反应化学反应速率与反应物浓度以其计量数为指数幂乘积成正比，称为质量作用定律。为指数幂乘积成正比，称为质量作用定律。这个关系式就是基元反应速率方程这个关系式就是基元反应速率方程,k 称为反应称为反应速度常数。当反应物浓度为速度常数。当反应物浓度为molL-1时，时，v k所以所以 k 物理意义是物理意义是反应物浓度为单位浓度时反应速度。反应物浓度为单位浓度时反应速度。1.基元反应速率方程基元反应速率方程第16页 注意注意在在多多相相反反应应中中,固固态态反反应应物物浓浓度度和和不不互互溶溶纯纯液液体体反反应物浓度不写入速率方程。如：应物浓度不写入速率方程。如：C(s)+O2(g)=CO2(g)反应速率：反应速率：v=k c(O2)对对气气相相反反应应和和有有气气相相参参加加反反应应,速速率率方方程程中中浓浓度度项项可可用用分分压压代代替替。碳碳与与氧氧生生成成二二氧氧化化碳碳反反应应速速率率常常数数亦可表示为亦可表示为:反应速率反应速率 v=k p(O2)（显然（显然 k 不是不是 k）第17页2.2.反应速率常数反应速率常数 k k 大小取决于反应本性大小取决于反应本性 因为它表示单位浓度反应速度，所以相同条件因为它表示单位浓度反应速度，所以相同条件 下，下，k 值大小，反应了反应速度快慢。值大小，反应了反应速度快慢。k 值与浓度无关值与浓度无关 浓度大小能够影响反应速度，不过对速度常浓度大小能够影响反应速度，不过对速度常 数无影响。数无影响。k 值随温度升高而增大值随温度升高而增大 速度常数对温度非常敏感，温度升高速度常数对温度非常敏感，温度升高10，速度会，速度会 增加增加 2-4 倍。倍。同一反应不一样物质浓度表示速率常数之比，等同一反应不一样物质浓度表示速率常数之比，等 于反应化学计量系数之比。于反应化学计量系数之比。第18页 aA +bB =dD +eE ka:kb:kd:ke=a:b:d:e例：例：340K时，时，N2O5浓度为浓度为0.160 molL-1其分解反应其分解反应速度为速度为0.056 molL-1min-1，计算该反应速度常，计算该反应速度常数数 k 及及N2O5浓度为浓度为0.100 molL-1时反应速度。时反应速度。解：解：基元反应符合质量作用定律，依据：基元反应符合质量作用定律，依据：v=k ca(A)cb(B)(1)(1)求速度常数求速度常数k (2)(2)求求N2O5浓度为浓度为0.100 molL-1时反应速度时反应速度 Vkc0.350.1000.035(molL-1min-1)k=0.35(min-1)Vc0.0560.160第19页2.非基元反应非基元反应 分两步或多步完成分两步或多步完成（由两个或多个基元反应步骤（由两个或多个基元反应步骤完成）完成）反应，反应，称为非基元反应称为非基元反应，也叫复杂反应也叫复杂反应。实际是两实际是两步完成步完成比如比如 H2(g)+I2(g)=2HI(g)I2(g)=I(g)+I(g)经过试验能够找出决速步骤经过试验能够找出决速步骤(Rate determining step)在复杂反应中，反应速度最慢基元反应称决速步骤在复杂反应中，反应速度最慢基元反应称决速步骤,上述步骤上述步骤是是决速步骤，决速步骤，所以所以 v=k c(A2)非基元非基元反应速率方程只能经过试验取得！反应速率方程只能经过试验取得！A2+B A2B A2 2A Slow reaction 2A+BA2B Fast reactionH2(g)+I(g)+I(g)=HI(g)+HI(g)第20页 非基元反应速率方程非基元反应速率方程 vk cAm cBn 反应物指数反应物指数m、n分别称为反应物分别称为反应物A和和B级数，各组级数，各组分反应物级数代数和称为反应级数。分反应物级数代数和称为反应级数。反应级数反应级数 m+n（反应物级数之和）（反应物级数之和）反应级数不一定是整数，能够是分数，也能够是零。反应级数不一定是整数，能够是分数，也能够是零。速度常数单位随反应级数不一样而不一样：速度常数单位随反应级数不一样而不一样：反应级数反应级数 0 1 2 3 k 单位单位 molL-1s-1 s-1 Lmol-1s-1 (Lmol-1)2s-1 对对n级反应级反应 k 单位是单位是 L(n-1)mol-(n-1)s-1 k=v moll-1s-1CmACnB(moll-1)m+n第21页 确定反应级数就是确定非基元反应速率方程，所确定反应级数就是确定非基元反应速率方程，所以必须依据于试验事实。以必须依据于试验事实。例：有一化学反应例：有一化学反应 aA+bB=C，在在298K时，将时，将A、B 溶液按不一样浓度混合，得到以下试验数溶液按不一样浓度混合，得到以下试验数据：据：求此反应速率方程和速率常数。求此反应速率方程和速率常数。序序 A初始浓度初始浓度 号号 /molL-1 B初始浓度初始浓度/molL-1初始浓度初始浓度/molL-1 1 1.0 2 2.0 3 4.0 4 1.0 5 1.0 6 1.01.01.01.01.02.04.01.210-22.3 10-24.9 10-21.2 10-24.8 10-21.910-1第22页 解：设该反应速度方程为解：设该反应速度方程为 vk cAm cBn(1)(1)保持保持 B 浓度不变，分析浓度不变，分析 1、2、3 组数据，因组数据，因为速度为速度 v 与与 A 浓度成正比，所以浓度成正比，所以 m1(2)(2)保持保持 A 浓度不变，分析浓度不变，分析 4、5、6 组数据，速组数据，速度度 v 与与 B 浓度平方成正比，所以浓度平方成正比，所以 n2答：答：该反应速度方程是该反应速度方程是 v k cA cB2 速度常数是速度常数是 k=1.210-2(L2mol-1s-1)所以该反应速度方程为所以该反应速度方程为:v kccA AccB B2 2(3)(3)将任一组数据代入方程均可求出速度常数将任一组数据代入方程均可求出速度常数 k k=1.210-2(L2mol-1s-1)vcA cB2 第23页3.反应分子数反应分子数 单分子反应，如上述基元反应单分子反应，如上述基元反应 (2)双分子反应，如上述基元反应双分子反应，如上述基元反应 (1)和和(3)三分子反应，如上述基元反应三分子反应，如上述基元反应 (4)反应分子数仅对基元反应而言，反应分子数仅对基元反应而言，对复杂反应是没有意义。对复杂反应是没有意义。(1)H+H2O2 H3O2+(快反应快反应)(2)H3O2+H+H2O2 (快反应快反应)(3)H3O2+Br-H2O+HOBr (快反应快反应)(4)HOBr+H+Br-H2O+Br2 (慢反应慢反应)基基元元反反应应H2O2+2H+2Br-Br2+2H2O复杂反应复杂反应反反应应历历程程 最常见基元反应是双分子反应，其次是单分子最常见基元反应是双分子反应，其次是单分子反应，三分子反应为数不多，三分子以上反应还没反应，三分子反应为数不多，三分子以上反应还没发觉。发觉。第24页 1.为何说该反应不可能是基元反应？为何说该反应不可能是基元反应？答：假如它是基元反应，则它就是答：假如它是基元反应，则它就是5分子反应，不过分子反应，不过 大于大于3分子反应至今还未发觉。所以它决不会分子反应至今还未发觉。所以它决不会 是基元反应。它是复杂反应无疑。是基元反应。它是复杂反应无疑。2.试验证实上述反应速率方程是：试验证实上述反应速率方程是：v=k C(H2O2)C(H+)C(Br-)所以它是所以它是3分子反应，反应级数是分子反应，反应级数是3，这种说法对吗？这种说法对吗？简答例题简答例题 对于反应：对于反应：H2O2+2H+2Br-Br2+2H2O答：错，反应分子数对复杂反应来说没有意义。但复答：错，反应分子数对复杂反应来说没有意义。但复 杂反应级数是由速度方程决定，所以该反应杂反应级数是由速度方程决定，所以该反应 级数是级数是3。第25页(3)(3)反应级数与反应分子数差异反应级数与反应分子数差异是对基元是对基元步骤或简步骤或简单反应所单反应所对应微观对应微观化学改变化学改变而言而言参加反参加反应反应应反应物微粒物微粒数目数目只可能只可能是一、是一、二、三二、三为固为固定值定值任何基元步骤任何基元步骤或简单反应所或简单反应所对应微观改变，对应微观改变，必定存在反应必定存在反应分子数分子数对速率方程对速率方程不能纳入不能纳入形式复杂反形式复杂反应，级数无应，级数无意义意义是对宏观是对宏观化学反应化学反应包含简单包含简单反应和复反应和复杂反应而杂反应而言言反应速率反应速率与浓度与浓度几次方成几次方成正比，就正比，就是几级反是几级反应应可为零可为零简单正简单正负整数负整数和分数和分数有固有固定值定值u u=k c a(A)c b(B)概念所概念所属范围属范围定义定义 或或意义意义各个不一样各个不一样反应中反应中允许值允许值对指定反对指定反应是否有应是否有固定值固定值 是否肯是否肯 定存在定存在反反应应级级数数反反应应分分子子数数第26页4.4.反应速度规律与反应机理关系反应速度规律与反应机理关系(1)(1)速率方程不符合质量作用定律一定是复杂反应。速率方程不符合质量作用定律一定是复杂反应。(2)(2)速度方程符合质量作用定律不一定是基元反应。速度方程符合质量作用定律不一定是基元反应。以以下反应：以以下反应：H2+I2 2HI试验测得速度方程是试验测得速度方程是 v k c(H2)c(I2)符合质量作用定律，曾经很长时间一直把它看作是基符合质量作用定律，曾经很长时间一直把它看作是基元反应，然而以后研究表明，它是一个复杂反应。元反应，然而以后研究表明，它是一个复杂反应。用质量作用定律来判断一个反应是否为简单（基用质量作用定律来判断一个反应是否为简单（基元）反应，只是一个必要条件，而不是充分条件。确元）反应，只是一个必要条件，而不是充分条件。确定一个反应历程是一件复杂工作。真正基元反应例子定一个反应历程是一件复杂工作。真正基元反应例子是不多。是不多。第27页 5.反应物浓度与时间关系反应物浓度与时间关系（1）零级反应）零级反应 若零级反应若零级反应 A H c(A)c(A)0 k t反应物消耗二分之一所需时间称为半衰期，用反应物消耗二分之一所需时间称为半衰期，用 t1/2表示。即零级反应半衰期公式，表示。即零级反应半衰期公式，零级反应半衰期零级反应半衰期与速率常数与速率常数k和初始浓度和初始浓度c0 相关。相关。第28页只有只有 1 种反应物二级反应：种反应物二级反应：只有只有 1 种反应物三级反应：种反应物三级反应：（2）一级反应、二级反应和三级反应）一级反应、二级反应和三级反应 一级反应一级反应 SO2Cl2 SO2 Cl2 速率方程为速率方程为 dc/dt k c 即：即：lnc lnc0 k t第29页 3-2 温度对化学反应速率影响温度对化学反应速率影响 (Effect of temperature on the rate of chemical reaction)温度对化学反应速率影响尤其显著。依据大量温度对化学反应速率影响尤其显著。依据大量试验结果发觉，如反应物浓度恒定，温度每升高试验结果发觉，如反应物浓度恒定，温度每升高10 K，反应速率约增大，反应速率约增大 2 4倍。倍。温度升高时分子运动速率增大，分子间碰撞频率温度升高时分子运动速率增大，分子间碰撞频率 增加，反应速率加紧。增加，反应速率加紧。温度升高时，活化分子百分数增大，有效碰撞温度升高时，活化分子百分数增大，有效碰撞 百分数增加，使反应速率大大地加紧。百分数增加，使反应速率大大地加紧。升高温度，有利于反应物能量提升，可加紧反升高温度，有利于反应物能量提升，可加紧反 应进行。应进行。第30页 1.1.阿累尼乌斯阿累尼乌斯(Arrhenius)公式公式 18阿累尼乌斯总结出了速率常数与热力学温度关系经验公式k=Ae-EaRTA称频率因子或指称频率因子或指 前因子前因子ln k=+lnA -EaRT 因为温度因为温度 T T在指数项，在指数项，所以它微小改变就会引发速所以它微小改变就会引发速度常数较大改变。度常数较大改变。Ea 称为活化能，受温度影响，但影响不大，通常称为活化能，受温度影响，但影响不大，通常 忽略温度影响。忽略温度影响。T热力学温度热力学温度R气体常数气体常数注意：注意：Ea 单位与单位与 R 单位要单位要一致；在阿累尼乌斯公式中，一致；在阿累尼乌斯公式中，k 是无量纲是无量纲第31页 Arrhenius方程方程对数形式是直线方程对数形式是直线方程 将自然对数形式改写成惯用对数形式将自然对数形式改写成惯用对数形式 因为因为Ea受温度影响不大受温度影响不大,所以所以 lg k 对对 1/T 作图作图是一条直线：是一条直线：由斜率就可求出活化能由斜率就可求出活化能:Ea=-2.303R斜率斜率ln k=+lnA -EaRTlg k=-+lg A Ea2.303RT斜率斜率=-=-Ea2.303R截距截距=lg A Algk 1/T第32页例：试验测得温度对反应：例：试验测得温度对反应：NO2+CO=NO+CO2 影响以下表，求反应活化能。影响以下表，求反应活化能。T/K 600 650 700 750 800k/(Lmol-1 s-1)0.028 0.22 1.3 6.0 23 解解:将上表进行处理得将上表进行处理得(1/T)103 1.67 1.54 1.43 1.33 1.25lg k -1.55 -0.65 0.114 0.778 1.36作作lg k1/T图图在直线上取两点在直线上取两点坐标坐标:A(1.2,1.8)B(1.7,-1.7)斜率斜率=-7.010-7.0103 3 -3.50.5 10-3Ea=-2.303R斜率斜率=134 kJmol-1|1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.71/T103lgk 2 -1 -0 -1 -2 A(1.2,1.8)B(1.7,-1.7)第33页 我们也能够经过不一样温度下速度常数来计算反我们也能够经过不一样温度下速度常数来计算反应活化能应活化能 Ealg k1=-+lg AEa2.303RT1lg k2=-+lg A Ea 2.303RT22.303RT1T2T2-T1lg k2k1 lg =-=k2k1 Ea2.303R1T11T2T2-T1T1T2Ea2.303REa=第34页例：例：反应：反应：2NOCl(g)=2NO(g)+Cl(g)300 K 时时 k1 2.810-5 L mol-1 s-1；400 K时时 k2 7.010-1 L mol-1 s-1，求反应求反应 Ea。Ea=lg=lg2.303RT1T2T2-T1k2k12.3038.31 300 400400-3007.0 10-12.8 10-51.01105 Jmol-1 101 kJmol-1第35页 若知道了某反应若知道了某反应 T1、T2、k 1及活化能及活化能 Ea Ea，还，还能够计算出该反应在能够计算出该反应在 T2 下下 k2 2 例：例：某反应活化能某反应活化能 Ea1.14105 Jmol-1。在。在 600K 600K 时时 k0.75 Lmol-1s-1，计算计算 700K 700K k。解：Ea1.14105 Jmol-1 T2700 K T1600 K k10.75 Lmol-1s-1 k2=?lg =1.42k2k1T2-T1T1T2Ea2.303Rk2=26k1 k2 26k1 260.75 20(Lmol-1s-1)答答:700K时时 k=20(Lmol-1s-1)第36页 经过对经过对Arrhenius方程讨论，我们知道：方程讨论，我们知道：E Ea a处于方程指数项中，对处于方程指数项中，对 k 有显著影响。有显著影响。室温下室温下,每增加每增加4kJmol-1，k 值降低约值降低约80%。温度升高，温度升高，k 增大。普通反应温度每升增大。普通反应温度每升 10，k 将增大将增大 24 倍。倍。对同一反应对同一反应,升高一定温度升高一定温度,在高温区值增加较在高温区值增加较 少；少；对不一样反应对不一样反应,升高相同温度升高相同温度,Ea大反应大反应 k 增增 大倍数多大倍数多(即含有较大温度系数即含有较大温度系数)。第37页 3-3 3-3 催化剂对化学反应速度影响催化剂对化学反应速度影响 上述反应尽管向右反应可能性很大，不过在没有上述反应尽管向右反应可能性很大，不过在没有催化剂时，反应不能发生，当混入少许铂粉时，反应催化剂时，反应不能发生，当混入少许铂粉时，反应很快进行。很快进行。1.1.催化剂催化剂和催化作用和催化作用凡能改变反应速度而它本身组成和质凡能改变反应速度而它本身组成和质量在反应前后保持不变物质称为量在反应前后保持不变物质称为催化催化剂剂，催化剂能改变反应速度作用称为，催化剂能改变反应速度作用称为催化作用催化作用。如：如：2H2+O2 =2H2O rGm-457.2kJmol-1Pt其它一些其它一些反应例子反应例子N2+3H2 2NH3 铁触媒铁触媒 200atm，5002SO2+O2=2SO3V2O52KClO3 2KCl+3O2MnO2 200第38页2.2.催化机理催化机理催化剂催化机理主要是改变催化剂催化机理主要是改变了反应路径，从而使反应活了反应路径，从而使反应活化能发生了改变化能发生了改变 催化机理如右图所表示，催化机理如右图所表示，反应反应 A+B=AB 没有催化剂活化能为没有催化剂活化能为Ea 有有催化剂时活化能为催化剂时活化能为E1和和E2A+K=AK Ea1AK+B=AB+K Ea2因为因为 Ea1 和和 Ea2 均比均比 Ea 小得多，小得多，所以路径比路所以路径比路径轻易进行。径轻易进行。A+KAK+BAB+KE1E2EaA+B=AB第39页 3.3.催化反应特点催化反应特点 催化剂对反应速度影响是经过改变反应机理实催化剂对反应速度影响是经过改变反应机理实 现。现。催经剂只能改变反应速度而改变反应到达平衡催经剂只能改变反应速度而改变反应到达平衡 时间，但不能改变平衡状态和平衡常数。它时间，但不能改变平衡状态和平衡常数。它 作用纯属动力学问题。作用纯属动力学问题。催化剂同等程度地改变正逆反应速度，所以正催化剂同等程度地改变正逆反应速度，所以正 反应催化剂也必定是逆反应反应催化剂也必定是逆反应催化剂。催化剂。只能对热力学上可能发生反应起作用。只能对热力学上可能发生反应起作用。催化剂有特殊选择性，一个催化剂只能对一个催化剂有特殊选择性，一个催化剂只能对一个 反应或一类反应才能表现出催化作用。反应或一类反应才能表现出催化作用。第40页4.均相催化、多相催化和酶催化均相催化、多相催化和酶催化均相催化均相催化:催化剂与反应物种在同一相中催化反应催化剂与反应物种在同一相中催化反应多相催化多相催化:催化剂与反应物种不属于同一物相催化反应催化剂与反应物种不属于同一物相催化反应 N2(g)+3 H2(g)2 NH3(g)N2(g)N N 2N /H2(g)H H 2H /化学吸附造成键减弱或离解化学吸附造成键减弱或离解NH3 NH3(g)/产物解吸附和催化剂再生产物解吸附和催化剂再生 N +H NH/NH +H NH2/NH2 +H NH3/表面物种之间反应表面物种之间反应第41页乙烯加氢催化反应乙烯加氢催化反应催化乙烯反应加氢催化乙烯反应加氢第42页 废气从汽车引擎是经过接触废气从汽车引擎是经过接触 反应转换到最小化环境损害反应转换到最小化环境损害原理原理实物实物第43页 特点：特点：高效高效 高选择性高选择性 条件温和条件温和 大大多多数数酶酶反反应应在在人人体体温温条条件件下下进进行行得得很很快快。温温度度超超出出3737太太多多时时酶酶会会失失去去活活性性,这这是是因因为为体体温温升升高高造造成成酶酶结结构构发发生生改改变变,活活性性部部位位发发生生变变形形,从从而而难以实现匹配关系。难以实现匹配关系。Enzyme catalysis酶催化酶催化Enzyme catalysis第44页附表附表 一些化学反应速度方程一些化学反应速度方程化化学学反反应应速速率率方方程程1.2H2O2=2H2O+O22.S2O82-+2I-=2SO42-+I23.4HBr+O2=2H2O+2Br2 4.2NO+2H2=N2+2H2O5.CH3CHO=CH4+CO6.2NO2=2NO+O2 7.NO2+CO=NO+CO2(523 K 时时)v=kc(H2O2)v=kc(S2O82-)c(I-)v=kc(HBr)c(O2)v=kc2(NO)c(H2)v=kc3/2(CH3CHO)v=kc2(NO2)v=kc(NO2)c(CO)第45页 第四章第四章 化学反应速率化学反应速率 P9193 总结与思索题：总结与思索题：2、4。作业：作业：1、3、4、6、10、11、15。第46页