无机化学上册：第七章-化学反应速率

H2(g)＋1/2O2(g)＝H2O(l)ΔrG＝－237.1kJ·mol－1反应的方向反应一定能发生么？结果：常温下几十年也看不到一滴水的生成PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion第七章化学反应速率任课教师：陆晓晶专业：09级材化时间：2009.10地点：教学楼1302教室无机化学（Ⅰ）安徽师范大学化学与材料科学学院PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion教学要求：v了解化学反应速率、基元反应、复杂反应、速率常数、反应级数、反应分子数及活化能等概念；了解碰撞理论与过渡态理论；v掌握质量作用定律，会写速率方程，掌握反应分子数和反应级数的区别，理解速率常数的意义，会根据速率常数的单位推反应级数；v掌握阿累尼乌斯公式及其应用，会用其求算活化能、指前因子及某温度下的速率常数。PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion第一节化学反应速率的定义及其表示方法是指给定条件下反应物通过化学反应转化为产物的速率，常用单位时间内反应物浓度的减少或者产物浓度的增加来表示。v化学反应速率的定义aA+bB→gG+hH-∆c(A)∆tv(A)=-∆c(B)∆tv(B)=∆c(G)∆tv(G)=∆c(H)∆tv(H)=PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion平均反应速率单位:mol·L-1·s-1;mol·L-1·min-1;mol·L-1·h-1浓度：mol·L–1，时间：s，min，htctctctcΔΔ=ΔΔ=ΔΔ-=ΔΔ-)H(h1)G(g1)B(b1)A(a1不同物质表示的反应速率的数值是不同的，其反应速率之比等于其系数之比。PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion瞬时反应速率：某一时刻的反应速率v=lim=∆t→0∆cdc∆tdt===dc(A)adtdc(B)bdtdc(G)gdtdc(H)hdt不同物质表示的反应速率的数值是不同的，其反应速率之比等于其系数之比。PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion=Y+Z哪种速率表达式是正确的？tWctZctYctZctWctXctYctXcddddddddddddddddDCBA)()()()()()()()(-==-==PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion第二节反应速率理论简介一、碰撞理论（1918年，路易斯）Ø反应发生的先决条件－碰撞v∝ZZ：碰撞频率（单位时间单位体积内的碰撞次数）反应NO2＋CO＝NO＋CO2PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversionØ反应发生的必要条件－有效碰撞（活化分子间的碰撞）RTEaef-=活化分子——能量大，能克服分子间的斥力而发生化学反应的分子f——活化分子百分数Ea:发生有效碰撞所需具备的最低能量PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion==ePZfPZnØ按一定方向碰撞：方向因子（P）PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion第三节影响化学反应速率的影响影响化学反应速率的因素●内因：反应物的本性。●外因：浓度温度催化剂接触面积PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion浓度对化学反应速率的影响在温度恒定情况下,增加反应物的浓度可以增大反应速率。Ø质量作用定律：基元反应的反应速率与反应物浓度系数次方的乘积成正比。基元反应：aA+bB→gG+hHv=k[A]a·[B]b--------速率方程反应速率∝碰撞次数∝反应物浓度v∝[A]a·[B]bPDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion★v为瞬时反应速率；★k为速率常数，反应物为单位浓度时的反应速率,k越大，给定条件下的反应速率越大；★[A]，[B]代表反应物A,B的浓度★a，b代表A,B的反应级数，a+b代表总的反应级数PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversionØ基元反应定义：反应物一步就直接转变为产物的反应Ø非基元反应定义：反应物经过多步才转变为产物的反应H2(g)+I2(g)→2HI(g)①I2(g)→2I(g)②H2(g)+2I(g)→2HI(g)慢NO2+CONO+CO2＞523KPDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion如何书写速率方程？速率方程中不包括固体与纯液体的浓度Æ分清基元反应和非基元反应对于基元反应，是否要把反应物都写上？PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion=k[A2]Æ通过实验测定A2+B→A2BA2→2A慢反应2A+B→A2B快反应Æ利用反应机理推导对于非基元反应，如何写？PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion→gG+hHm、n—分别表示反应物A、B的反应级数m+n—表示总的反应级数反应级数可取0，整数或分数υ=k[A]m·[B]n如何确定反应级数？PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion如：CO+Cl2COCl2(g)683K问对不同反应物的反应级数为多少？总的反应级数？2.12×1030.050.0546×1030.100.0534.24×1030.050.10212×1030.100.101v/mol·L-1·s-1c(Cl2)/mol·L-1c(CO)/mol·L-1编号PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion，3，发现v∝[CO]对比实验1，2，发现，v∝[Cl2]1.5所以反应速率v∝[CO][Cl2]1.5v=k[CO]m[Cl2]nm=1n=1.5m+n=2.5PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion实验测得的反应级数与反应式的系数相同时，该反应一定是基元反应么？H2(g)+I2(g)→2HI(g)①I2(g)→2I(g)快②H2(g)+2I(g)→2HI(g)慢PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversionØ反应分子数基元反应所需的分子数。单分子反应，双分子反应，三分子反应PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversionØ速率常数（k）任一反应aA+bB→gG+hHvA=kA[A]m·[B]nvB=kB[A]m·[B]nvG=kG[A]m·[B]nvH=kH[A]m·[B]nkA∶kB∶kG∶kH=a∶b∶c∶dPDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion物理意义：Æ单位浓度下的反应速率Æ对不同反应，表示同温度下单位浓度下的两反应的反应速率的大小Æ对同一反应，表示同浓度下不同条件下的反应速率的大小PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion影响因素：Æ物质的本性：同一反应，用不同物种表示，其速率常数之比等于各物质的系数之比Æ温度：T越高，k越大Æ与浓度无关PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion=υ/[A]m单位:(mol·L-1)1-m·s-12mol-1·L·s-13mol-2·L2·s-11s-10mol·L-1·s-1反应级数k的单位k的单位反应级数PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion过渡状态理论（自学）Æ比较碰撞理论与过渡状态理论？Æ如何理解过渡态？Æ催化剂为什么能改变反应速率？Æ反应热与正、逆反应的活化能的关系？PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion△rH=Ea-Ea′PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion飞秒化学-欣赏化学变化的“慢动作”镜头1999年，诺贝尔化学奖授予艾哈迈德-泽维尔，表彰他使用飞秒（10-15s）技术（飞秒化学）对化学反应过程进行研究。使用超短激光技术，人类能研究和预测重要的化学反应，给该领域带来一场革命，可以像影视作品中的“慢动作”那样观察处在化学反应过程中的原子和分子的转变状态，从而根本上改变了对化学的认识。利用飞秒化学对HI光解反应过渡态进行研究，表明此反应在100fs进入过渡态，200fs就光解了。PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion下列说法正确的是（）A.一个化学反应的△rGӨT越负，在温度T下，反应的速率越大B.一个化学反应的△rGӨT越负，在温度T下，反应的速率越小C.恒温下，一个气相化学反应的总压强增大，其反应速率也增大D.恒温下，一个气相化学反应的总压强增大，其反应速率常数也增大PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversionÆ阿累尼乌斯公式(Arhenius)(1889年)k=A·e-EaRTlnk=-+lnAEaRT经验规则：反应温度升高10K,反应速率或反应速率常数一般增大2~4倍其中：A:指前因子或频率因子，单位与k相同Ea:活化能，单位：kJ·mol-1v温度对化学反应速率的影响lgk=-+lgAEa2.303RT注：A与Ea为常数（一定温度范围内）PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion