第04章 反应速度

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1、第四章化学反应速度内容提要热力学只能说明化学反应的方向和限度，反应速度属于化学动力学范畴，本章主要介绍化学动力学的最基本知识，着重讨论化学反应速率及浓度、温度和催化剂对反应速率的影响。教学要求：１、掌握化学反应速度的概念及反应速度的实验测定。２、了解基元反应、复杂反应、反应级数、反应分子数的概念。３、掌握浓度、温度及催化剂对反应速度的影响。４、了解速度方程的实验测定和阿累尼乌斯公式的有关计算。５、初步了解活化能的概念及其与反应速度的关系。2本章讲授内容第一节化学反应速度第二节浓度对化学反应速度的影响第三节温度对化学

2、反应速度的影响第四节催化剂对化学反应速度的影响3第一节化学反应速度1-1化学反应速度的表示法化学反应速度是用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。常用单位是mol·L-1·s-1、mol·L-1·min-1、mol·L-1·h-1等等41、平均速度(V)某物质浓度的变化值Δc与反应前后所用时间Δt的比值称为平均速度，表示为：V=——————或(Δc)产ΔtV=——————-(Δc)反Δt由于反应物的浓度是减少的,所以在变化值前加上负号以使速度的值为正值。52、瞬时速度当Δt趋近于0时的反应速度称为瞬时

3、速度，用符号“V”表示。V=lim——————=————(Δc)产Δt0ΔtdC产dtV=lim——————=-————-(Δc)反Δt0ΔtdC反dtV=斜率=-———ΔcΔttCΔcΔt6对于一般反应：aA+bB=dD+eE3、不同物质表示的反应速度间的关系V(A):V(B):V(D):V(E)=a:b:d:e——=——=——=——V(A)V(B)V(D)V(E)abdeV(A)=——-dCAdt（余者类推）71-2化学反应速度的实验测定一、实验方法<1>测定反应体系中某一组分在各个反应时刻的浓度<2>根据

4、表4-1作被测组分的浓度─时间图<3>图4-1曲线上各点的斜率就是该点的反应速度表4-1N2O5分解反应速度（340K）二、实验要求反应的速度不能太快，因为太快，浓度不能测定准确

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9、012340.160-0.120-0.080-0.040-V=斜率=-———ΔcΔt8第二节浓度对化学反应速度的影响2-1速度方程和速度常数一、速度方程化学反应的速度与反应物浓度的关系式称为该反应的速度方程。确定关系式的主要依据是实验事实,如N2O5的分解反应,实验得出的关系式是V＝k×c这个关系式就是该反应的速度方程,k称为反应

10、速度常数。当反应物的浓度为１mol·L-1时，V＝k，所以k的物理意义是反应物浓度为单位浓度时的反应速度。9二、反应速度常数V＝k·c1．k的大小取决于反应的本性因为它表示单位浓度的反应速度，所以相同条件下，k值的大小，反映了反应速度的快慢。2．k值与浓度无关浓度的大小可以影响反应的速度，但是对速度常数无影响。这与浓度对平衡常数无影响的道理是一样的。10V＝k·c3．k值随温度的升高而增大这与平衡常数不同，速度常数对温度非常敏感，温度升高10℃，速度会增加2-4倍。4.同一反应不同物质表示的速度常数之比等于反应系数

11、之比。aA+bB=dD+eEkA:kB:kD:ke=a:b:d:e11例１340K时，N2O5浓度为0.160mol·L-1其分解反应的速度为0.056mol·L-1·min-1（见表4-1），计算该反应的速度常数k及N2O5浓度为0.100mol·L-1时的反应速度。解：(1)求速度常数k根据该实验数据可以得出该反应的速率方程为:V=k·ck=——=——=0.35(min-1)Vc0.0560.160(2)求N2O5浓度为0.100mol·L-1时的反应速度:V＝k×c＝0.35×0.100＝0.035(mol·

12、L-1·min-1)答：反应速度常数k=0.35min-1,N2O5浓度为0.100mol·L-1时的反应速度为0.035(mol·L-1·min-1)表4-1N2O5的分解反应速度12三、速度方程的一般表示法对于一般反应:aA+bB＝dD+eE速度方程:V＝k·cAm·cBn常数m,n只能由实验来确定从表中可以看出，确定一个反应的速度方程不能根据反应方程式来写，只能依据实验事实来确定。一些化学反应的速度方程列于表4-2确定m时，把B的浓度固定不变，考察反应速度V随A浓度变化的关系确定m值;确定n时，把A的浓度固定

13、不变，考察反应速度V随B浓度变化的关系确定n值。13例２有一化学反应：aA+bB=C，在298K时，将A、B溶液按不同浓度混合，得到下列实验数据：A的初时浓度/mol·L-1B的初时浓度/mol·L-1初时速度1.02.04.01.01.01.01.01.01.01.02.04.01.2×10-22.3×10-24.9×10-21.2×10-24.8×10-