无机化学第三章化学反应的速率

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1、无机化学第三章化学反应速率Chapter3RateofaChemicalReaction本章内容提要第一节反应速率的表示方法第二节影响化学反应速率的因素第三节反应机理和速率方程式第四节反应速率理论简介第一节反应速率的表示方法反应速率（rateofreaction）：以单位时间内反应物或生成物浓度的变化量来表示。符号：v，单位：mol·L-1·时间-1（时间：s、min、h、d等）。例如：H2O2水溶液(含少量I-)的分解反应为：298K时，H2O2的初始浓度为0.80mol·L-1，每隔20分钟测定反

2、应器中H2O2的浓度，结果列于表3-1。。将浓度对时间作图，得图3-1。第一节反应速率的表示方法t/min[H2O2]/(mol·L-1)(mol·L-1·min-1)00.80200.400.4/20=0.020400.200.20/20=0.010600.100.10/20=0.0050800.0500.050/20=0.0025表3-1H2O2水溶液的分解反应速率(298K)第一节反应速率的表示方法图3-1H2O2分解反应的浓度-时间曲线(298K)0.68第一节反应速率的表示方法平均速率(av

3、eragerate):在一定时间间隔（Δt）内的速率的平均值。符号:如：在时间间隔△t内用反应物浓度的减少来表示的平均速率为（表3-1）：式中的负号为了使速率为正值。显然，用平均速率表示反应的进程是不准确的。第一节反应速率的表示方法若将时间间隔无限缩小，即当Δt→0时，此时的反应速率即为化学反应在t时的瞬时速率：或瞬时速率能确切地表示化学反应在某一瞬间的真实速率。通常所说的反应速率一般是指瞬时速率。对于反应A→B，其瞬时速率可表示为：瞬时速率可通过作图法求得。第一节反应速率的表示方法根据定义，反应的速

4、率既可以用单位时间内反应物浓度的减少表示，也可以用生成物浓度的增加来表示。如H2O2水溶液的分解反应的速率可以用H2O2浓度的减少表示，也可以用O2浓度的增加来表示。例如：在第一个20min的平均速率分别是：两者有无区别呢？第一节反应速率的表示方法可见，对同一个化学反应，在相同的Δt时间间隔内，用不同物质的浓度变化来表示反应速率时，数值不同，但它们反映的问题的实质相同。两者有无联系呢？对于一般的化学反应：aA+bB=gG+hH反应速率之比等于相应的化学计量系数之比。或：第一节反应速率的表示方法同理：因

5、此，在表示反应速率时，必须指明是用哪种物质的浓度变化来表示的，否则其数值的意义不明确。说明：1、在同一化学反应中,如果知道某一物质所表示的反应速率，即可通过各化学式前的计量系数求出用其它物质浓度变化所表示的反应速率。2、究竟采用哪种物质的浓度变化来表示反应速率，这主要由实验测定上的方便来确定。第三节反应机理和速率方程式一、反应机理（一）基元反应与非基元反应反应机理(reactionmechanism)：一个化学反应所经历的途径或具体步骤。又叫反应历程或反应机制。基元反应：一步就能完成的化学反应，又叫元

6、反应(elementaryreaction)。例如：NO2＋CO=NO+CO22NO2=2NO+O2第三节反应机理和速率方程式非基元反应：由两个或两个以上的元反应组成的化学反应，也叫总反应(overallreaction)或复杂反应(complexreaction)。例如：H2(g)＋I2(g)=2HI(g)反应机理：由两个元反应组成（1）I2（g）=2I（g）(快反应)（2）H2（g）+2I（g）=2HI（g）(慢反应)元反应(2)控制着总反应的速率，叫速率控制步骤，或叫限速步骤（ratecontr

7、ollingstep）。第三节反应机理和速率方程式（二）基元反应与反应分子数反应分子数：在元反应中，直接参加反应的微粒(分子、原子、离子)数目。单分子反应I2(g)=2I(g)双分子反应CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)三分子反应H2(g)+2I(g)=2HI(g)已知的三分子反应不多,因为要三个分子同时碰撞且发生反应的可能性很小。至于三分子以上的反应，至今尚未发现。说明：反应分子数仅适用于基元反应，其值只能是正整数。第三节反应机理和速率方程式二、反应速率方程式（一）质量作用定律在一定

8、温度下，元反应的反应速率与各反应物浓度以其化学式前的计量系数为指数的幂的乘积成正比。若元反应为：aA+bB=dD+eE则v=kcaA·cbBk为常数，叫做反应的速率常数。第三节反应机理和速率方程式例如：写出元反应：NO2＋CO=NO+CO2的速率方程式。根据质量作用定律：v=kcNO2·cCO（二）速率方程式表示反应速率与反应物浓度之间定量关系的数学式，称为反应速率方程式。注意：质量作用定律仅适用于元反应。在不明确是否元反应的情况下，不能直接书写速率方程