无机化学化学动力学基础.ppt

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1、§3.1化学反应速率的概念第三章化学动力学基础§3.5催化剂和催化作用§3.4反应速率理论和反应机理简介§3.3温度对反应速率的影响—阿仑尼乌斯方程§3.2浓度对反应速率的影响—速率方程§3.1化学反应速率的概念3.1.1平均速率和瞬时速率3.1.2定容反应速率反应的速率（快慢）、反应机理（怎样进行）是化学动力学研究的核心问题。反应速率因不同的反应而异：火药爆炸——瞬间中和反应——几秒高温固相反应、高分子合成——小时橡胶塑料老化——年石油、煤的形成——几百万年一、化学反应速率的表示法3.1.1平均速率和瞬时速率定义：用单位时间内反应物或产物

2、浓度改变量的绝对值表示。（正值）单位：浓度——mol·L-1时间——s、min等反应速率——mol·L-1·s-1等分类：平均速率（r）、瞬时速率（r）平均速率：化学反应在某一有限时段内浓度的变化量。若以C1、C2代表时间t1、t2时，某反应物或生成物的浓度则：若用反应物浓度表示，△C为负，则前面加负号；若用生成物浓度表示△C为正，则前面取正号。瞬时速率：化学反应在某一时刻浓度的变化量。只有瞬时速率，才代表化学反应在某一时刻的真正速率。时间间隔（△t）越小，平均速率就越趋近于瞬时速率（r）二、化学反应速率的测定化学反应速率是通过实验测定的。

3、测定步骤：①测c-t数据：在一定条件下，测定某反应混合物浓度随时间变化的若干组数据。②作c-t曲线：以c—纵坐标，t—横坐标。③求切线斜率：作曲线上任意点(t时刻)的切线。对反应物：r=-斜率；对生成物：r=斜率。2NO2(CCl4)+O2(g)N2O5(CCl4)例：有如下化学反应，经实验测得数据如表40℃，5.00mLCCl4中N2O5的分解速率t1=0sc1(N2O5)=0.200mol·L-1t2=300sc2(N2O5)=0.180mol·L-1五氧化二氮分解的平均速率：取时间间隔Δt趋近于无限小时的平均速率的极限，即为t时刻的瞬

4、时速率经过A点切线(DE)斜率的负数即为2700s（A点）时刻的瞬时速率。五氧化二氮的瞬时速率：A点切线DE的斜率=t1=0sD点c1(N2O5)=0.144mol·L-1t2=5580sE点c2(N2O5)=0mol·L-13.1.2定容反应速率2NO2(CCl4)+O2(g)例：N2O5(CCl4)为什么用不同的反应混合物表示值不同？它们有何关系？答：各物质的系数不同；各数值除以系数后相等。r——定容条件下的反应速率(mol·L-1·s-1)对于一般的化学反应：aA(aq)+bB(aq)yY(aq)+zZ(aq)对于定容的气相反应：溶液

5、中的化学反应：§3.2浓度对反应速率的影响—速率方程3.2.1化学反应速率方程3.2.3浓度与时间的定量关系3.2.2由实验确定反应速率方程的简单方法——初始速率法40℃，在CCl4中N2O5分解反应的r:c(N2O5)3.2.1化学反应速率方程N2O5的分解速率与N2O5浓度的比值是恒定的，即反应速率r与c(N2O5)成正比。可见：对于一般的化学反应：反应级数反应物浓度速率方程速率常数瞬时速率1.α,β的值必须通过实验确定。通常α≠a,β≠b。反应级数：在速率方程中,反应物的浓度指数分别称为反应物A和B的反应级数，各组分反应级数的代数和称

6、该反应的总反应级数。反应总级数=m+n2.反应级数越大,表示浓度对反应速率的影响就越大。3.反应的总级数一般不超过3,反应级数也不一定是整数,也有零级反应。k—反应速率常数：单位随反应级数不同而异。如：零级反应mol·L-1·s-1；一级反应s-1；二级反应(mol·L-1)-1·s-1；n级反应(mol·L-1)1-n·s-1。k与反应本性温度及催化剂有关。通常不同反应，k不同；温度升高或使用合适催化剂，k增大。问题：反应级数的意义是什么？答案：反应物浓度对速率的影响程度大小。例如：反应的有关实验数据如下：3.2.2由实验确定反应速率方程

7、的简单方法——初始速率法对NO而言是二级反应，对H2而言是一级反应，对总反应是三级反应。问题：如何求出反应速率系数？设该反应的速率方程为（通式）：将该反应的实验数据两两代入所设速率方程计算可得该反应的速率方程：(一级反应)亦可写为：3.2.3浓度与时间的定量关系lnc-t关系应为直线直线的斜率为-k，截距lnC0(A)。当反应物A的转化率为50%时所需的反应时间称为半衰期，用表示。对于一级反应,其半衰期为：则半衰期：结论：一级反应的半衰期仅与k成反比,与C0无关。零级、一级、二级反应的速率方程*仅适用于只有一种反应物的二级反应，对有两种反应

8、物的二级反应如r=kc(A)c(B)不适用。*t1/2多少世纪以来，意大利西北部城市都灵的民众世代深信，在当地有一块麻布是耶稣的裹尸布。因为在这块古老的麻布上似乎有耶稣的影象。为