化学2.2浓度与化学反应速率的关系.ppt

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1、2化学反应速率本章学习目的与要求：1.化学反应速率的意义、能用化学反应进度的概念表示化学反应速率;2.理解和掌握浓度、温度等因素与化学反应速率的定量关系;3.理解基元反应、化学反应速率常数、反应级数的意义;4.学会用活化能、活化分子等概念解释化学反应速率的影响因素;5.了解多相反应、光化学反应、链反应的概念;2、2、1浓度与化学反应速率的关系1、基元反应与非基元反应定义：例：O2+H(g)=HO(g)+O(g)基元反应2NO+2H2=N2+2H2O非基元反应2NO+H2=N2+H2O2（慢）H2O2+H2=2H2O（快）2、基元反

2、应的速率方程式——质量作用定律（1）定律意义与表达式对于基元反应aA+bB=gG+dDv=kCAaCBb（2）特点：可以根据反应方程式直接写出表达式3、非基元反应的速率方程式（1）定律意义与表达式对于非基元反应aA+bB+┅gG+dD+┅v=kCAαCBβ┅（2）特点：式中α、β等指数是待定数；表达式不能直接根据反应式写出，必须由实验确定。（例P33）2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)(V2O5催化剂)v=kc(CO)(实际为一级反应)4、反应级数与N级反应意义：分级数、级数特点：值可为0、正整数、分数或负数取值与N级反应5

3、、速率常数kI意义：比例常数II影响因素：本性、温度、催化剂等、与反应物浓度大小无关。III单位：（浓度）1-n·（时间）-1例：一级反应：k1的SI单位S–1二级反应：k2的SI单位m3·mol—1·s—1结论：k的单位随反应级数而定IVk的大小实质：反应比速（意义）(数值相等、单位不同)V/[v]=k/[k]（[v][k]表示V、K各自的单位）V应用：常用来比较相同条件下不同反应的速率大小或同一反应在不同温度、催化剂时的速率大小。6、一级反应中反应物浓度、反应时间、速率常数的关系式(1）表达式：对于一级反应：v=-dc/dt=

4、k1c积分后：ln(c/[c])=-k1t+ln(c0/[c])（注意解释各物理量的意义）（2）一级反应的特征：Iln(c/[c])t一次直线方程、直线斜率为–kII半衰期t1/2=0.693/k与反应物浓度无关（3）t1/2的应用I放射性元素的特征常数II基础科学研究的应用（4）例P34例2.1（分析、讲）2H2O2(l)=2H2O(l)+O2(g)H2O2分解是一级反应，k=0.0410min-1I若从0.500mol/dm3溶液开始分解，10分钟后，浓度是多少？IIH2O2在溶液中分解一半所需的时间？解：ln[c/[c]=-

5、0.0410min-1×10.0min+ln(0.500mol·dm-3/mol·dm-3)求得：c=0.332mol·dm-3t1/2=0.693/k=0.693/0.0410min-1=16.9min2、2、2温度与化学反应速率的关系1实验事实：牛奶在273K时48h不变酸、在300K时4h变酸（为什么？）2、理论解释：T↑、分子能量↑更多的分子参加反应，使反应速率↑3、半定量公式：范特荷夫规则：ΔT10KΔv2—4倍（液体1—2倍、气体2—4倍）4.定量公式：（1）表达式：k=Aexp(-Ea/RT)lg(k/[k])=-E

6、a/2.303RT+lg(A/[A])（2）公式中各物理量的意义：（不同的反应A、Ea不同（表2—1）、但在一定的温度范围内各为一定值）（3）公式的理解：I当T一定时、对于不同的反应、Ea↑k↓v↓反应就越慢；反之亦然。II对于同一反应（当反应物浓度相同时）T↑k↑v↑反应就越快；反之亦然。III可以根据不同T时的k,求反应的活化能T1时：lg(k1/[k])=-Ea/2.303RT1+lg(A/[A])T2时：lg(k2/[k])=-Ea/2.303RT2+lg(A/[A])两式相减有：lg(k2/k1)=Ea/2.303{[T

7、2–T1]/T2·T1}（4）计算示例（P35例2.2）例：已知反应H2S2O3=H2SO3+S（s）在浓度相同的条件下析出硫，T1=293K时需时t1=110S；T2=303K，需时t2=45.0S。求：该反应的活化能Ea、313K析出硫并达到同等程度浑浊时所需的时间。解：因为反应速度与反应所需的时间成反比k2/k1=v2/v1=t1/t2=110s/45.0s由lg(k2/k1)=Ea/2.303{[T2–T1]/T2·T1}得Ea=2.303R[T1·T2/(T2–T1)]lg(k2/k1)Ea=2.303×8.314[29

8、3×303/(303–293)]lg(110/45.0)=6.60×104(J/mol)当T3=313K时由lg(k3/k1)=Ea/2.303{[T3–T1]/T3·T1}lg(110s/t3)=Ea/2.303{[T2–T1]/T2·T1}求得