无机化学 化学反应速率

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1、2021/7/11第4章化学反应速率2研究的目的：控制反应速率，使其按我们希望的速率进行。反应速率快，如爆炸反应，中和反应。慢，金属的锈蚀，食品的腐烂，塑料的老化等。研究反应速率的意义2021/7/131.化学反应速率的概念化学反应速率是指在一定条件下，反应物转变为生成物的速率。所以具有“浓度•时间-1”的量纲。浓度常用物质的量浓度（mol/L）表示。时间单位视反应中反应快慢用秒(s)、分(min)、小时（h）表示。4.1基本概念2021/7/14化学反应速率（rateofachemicalreaction）是衡量化学反应过程进行

2、的快慢，即反应系统中各物质的数量随时间的变化率。应注意的是：①公式前要加“±”号，随时间量增加用“＋”,随时间量减小，用“－”。②在同一化学反应中用不同的物质的浓度变化来表示反应速率时，其数值是不同的。在表示化学反应速率时，一定要注明是哪一种物质.5用浓度对时间作图，所得的曲线称作动力学曲线。可形象显示反应的快慢及与浓度的关系。如：H2O2(aq)→H2O(l)+1/2O2(g)0102030405060708090t/min10.80.60.40.2062、平均速率和瞬时速率在恒容条件下，通常是以单位时间内反应物浓度减少的量或生

3、成物浓度增加的量来表示。v反应速率的量纲为浓度•时间-1，如mol·L-1·s-1。平均速率瞬时速率7c产物反应物t时间：秒(s)、分(min)、时(h)。浓度：mol/L反应物A产物B平均速率8对一般的化学反应：aA+bB=cC+dD整个反应的平均速率：整个反应的平均速率9【例】N2+3H2=2NH3初始t11.03.00.0mol·L-12秒后t20.82.40.4mol·L-110瞬时速率反应速率为一变量，需以微分形式表达。将时间间隔无限缩小(Δt→0)，平均速率的极限值即反应在时刻t的瞬时速率。（A为反应物）反应物A产物B

4、11瞬时速率与时间的关系12整个反应的瞬时速率对一般的化学反应：aA+bB=cC+dD2021/7/113—物质B的反应系数；—反应进度为时反应物中物质B的物质的量（mol）;—反应进度为0时反应物中物质B的物质的量（mol）。反应进度随时间的变化率称为转化率，即转化速率，单位mol•s－1：2021/7/114按IUPAC的推荐，用作为反应速率的另一种表示方法，其定义是：式中V为反应体系的体积，的单位（mol•L-1）。按上述定义，反应速率的量值意义物质B无关。对附反应物来说（前面加“－”），它是反应物的消耗速率；对生产物来说，

5、它是生产物的生成速率。2021/7/1154.2反应速率理论简介1、碰撞理论2、过渡态理论16有效碰撞理论①反应是通过反应物分子彼此碰撞而发生的，其中能发生反应的碰撞称为有效碰撞。②发生有效碰撞的分子称为活化分子。活化分子的百分数越大，有效碰撞数越多，反应速率也越大。1、碰撞理论17有效碰撞理论中的活化能活化能：活化分子具有的平均能量与反应物分子平均能量之差，称为该反应的活化能,符号Ea。单位：kJ·mol-1（本书将活化分子具有的最低能量称为临界能Ec）相同条件下，Ea越大，活化分子百分数(f）越小，反应越慢。反之，Ea越小，f

6、越大，反应越快。Ea的大小与反应本性(物质的分子结构、化学键)有关。Ea只能由实验来确定。2021/7/118活化能与反应速率的关系反应速率的大小主要取决于有效碰撞的次数。活化能是决定反应速率的内在因素。一定温度下，反应的活化能越大，反应中活化分子百分数越小，单位时间内有效碰撞越少，反应速率就越慢，反之，反应速率就越快。19发生有效碰撞的条件①反应物分子必须具有足够大的能量。只有能量足够大的分子在碰撞时，才能以足够大的动能去克服上述的电性排斥力，而导致原有化学键的断裂和新化学键的形成。②反应物分子要以适当的空间取向而发生碰撞。如：

7、NO+O3=NO2+O2NO和O3分子要发生定向碰撞，即O3中的O原子与NO中的N原子相碰才能发生反应。20NO(g)+O3=NO2(g)+O2(g)21有效碰撞理论总结只有能量足够，方位合适的分子的碰撞才是有效碰撞。22分子能量分布曲线2021/7/123碰撞理论要点①化学反应发生的首要条件是反应物分子间必须相互碰撞。②只有活化分子间的碰撞才能发生化学反应。③只有当活化分子采取合适的取向进行碰撞时，化学反应才能发生。24碰撞理论的优、缺点优点：直观、明了，易于接受;缺点：模型过于简单。把分子简单地看成没有内部结构的刚性球体，要么

8、碰撞发生反应，要么发生弹性碰撞。“活化分子”本身的物理图像模糊。25由反应物分子变为产物分子的化学反应并不完全是简单的几何碰撞，而是旧键的破坏与新键的生成的连续过程。2.当具有足够能量的分子以适当的空间取向靠近时，旧化学键逐步削弱以致断裂，新化学键