化学反应速率及温度的选择

《化学反应速率及温度的选择》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、物理化学电子课件－第五章化学反应速率及温度的选择1.掌握化学反应速率的表示方法、反应级数和反应分子数的概念；2.掌握具有简单级数反应的动力学特征，掌握从实验数据确定此类反应的级数、反应速率系数和其它有关计算；3.掌握温度对反应速率的影响，掌握阿累尼乌斯公式及其应用，理解活化能的概念及其对反应速率的影响；4.掌握催化剂作用及其基本特征。学习目标第五章化学反应速率及温度的选择§5.1化学反应速率及基本概念§5.2速率方程的积分形式§5.3温度对反应速率的影响§5.4催化作用§5.1化学反应速率及基本概念一

2、.化学反应速率v的定义用单位体积内化学反应进度随时间的变化率定义为化学反应速率对于定容反应，反应系统的体积不随时间而变化，则物质B的浓度则又可表示为在体积V恒定的条件下，对于反应：aA+bB→gG+hH用的任一种参加反应的物质浓度随时间变化率来表征该反应的速率结果是一样的，如该化学反应的反应速率为：反应物A消耗速率生成物H的增长速率如合成氨反应：N2(g)+3H2(g)→2NH3(g)分别表示反应物N2(g)和H2(g)消耗速率表示生成物NH3(g)的增长速率为研究方便，通常选用参加反应的物质中某一主

3、反应物消耗速率或某一主产物的增长速率来表征该反应的反应速率。以N2(g)的消耗速率表征合成氨的化学反应速率的关系式为二.反应速率的测定化学反应速率的测定方法，就是采用测定不同t时刻，任一反应组分的浓度，得到反应物或产物浓度随时间的变化率，从而确定化学反应速率。如图所示，由实验测得反应物浓度C与时间t数据，作图为一曲线，由曲线上某t时刻切线的斜率，可以确定反应物A的瞬时消耗速率。化学方法采用化学分析测定不同t时刻，参加化学反应某物质B的浓度，分析时必须将所取得的样品“冻结”，使反应立即停止。冻结的方法有

4、冲淡、骤然降温或除去催化剂等。物理方法用物理方法测定化学反应速率，是根据随着化学反应进行的程度，如反应物或产物的某一物理性质（压力、体积、折射率、电导率、旋光率、比色、吸收光谱、粘度、导热率、质谱、色谱等）有明显的变化，且该物理量与反应系统中某物质的浓度呈线性关系，则测出该物理量与时间的关系，就可以换算出浓度与时间的关系二、基元反应与反应分子数1.基元反应每一步简单的反应即由反应物微粒(分子、原子、离子或自由基等)直接碰撞一步完成的反应称为基元反应。例如H2(g)+I2(g)→2HI(g)由下列几个基

5、元反应组成①I2(g)+M0→I·+I·+M0②H2(g)+I·+I·→HI(g)+HI(g)③I·+I·+M0→I2(g)+M0由一个基元反应组成的反应为简单反应，由几个基元反应组成的反应称为总反应。2.反应分子数基元反应中实际参加化学反应的反应物微粒的数目称为反应分子数。根据反应分子数目可把基元反应分为单分子反应、双分子反应、三分子反应，而四分子反应几乎不可能发生.基元反应的分子数是基元反应中参加反应的微粒数目，是微观概念，其数值只能是1、2、3正整数，不可能出现为零、分数或负数对于一个指定的基元

6、反应其反应分子数是确定不变的。反应分子数的概念仅适用于基元反应，对于基元反应可以根据其化学反应计量式即可断定其反应分子数。3.基元反应的质量作用定律基元反应的反应速率与基元反应中各反应物浓度的幂乘积成正比，其中各反应物的幂指数为各反应物的分子数。例如,某一总反应：A+B→Y经实验测得其反应机理为：式中，k1、k–1、k2、分别为基元反应的反应速率系数。根据基元反应质量作用定律，则各基元反应的反应速率方程为：三、反应级数如反应：aA+bB→gG+hH实验测定反应物A的浓度与其消耗速率的关系如下此式即为化

7、学反应的速率方程或叫动力学方程α、β分别代表反应物A与B的分反应级数n=α+β称为该化学反应总级数一般情况下a≠α；b≠β。反应级数可以是正数、负数可以是整数、分数或零。四、反应速率系数比例系数kA是以-dcA/dt表示反应速率的速率系数，kA的物理意义:当反应物A,B物质的量浓度cA,cB均为单位浓度时的反应速率。kA与反应物浓度无关，只是温度的函数。反应速率系数的大小与相应的化学计量系数成正比。基元反应A+2B→3DkA=kB/2=kD/3反应速率系数具有其对应关系，对于反应：aA+bB→gG+h

8、H则有§5.2速率方程的积分形式凡是反应速率只与反应物浓度有关，而且反应级数，无论是α、β…或是n都只是零或正整数的反应叫简单级数反应。基元反应具有简单级数反应一、一级反应化学反应速率与反应物浓度的一次方成正比的反应称为一级反应。如果时间由t=0→t=t，反应物A的浓度由cA=cA,0→cA=cA积分式kA为常量，上式积分后可得：一级反应化学反应速率方程表达式式中cA,0——t=0时反应物A的起始浓度cA——任意t时刻反应物A的浓度也可以表示为如果用χA