内蒙古民族大学无机化学吉大武大版化学反应的速率市公开课金奖市赛课一等奖课件.pptx

第第 4 章章化学反应速率化学反应速率 Primary Conception of Chemical Reaction Rate 第1页第1页 热力学只能阐明化学反应方向和程度，由于热力学只能阐明化学反应方向和程度，由于化学热力学不涉及反应时间，因此也不能告诉我们化学热力学不涉及反应时间，因此也不能告诉我们反应进行快慢，即化学反应速率大小。反应进行快慢，即化学反应速率大小。反应速反应速度属于化学动力学范围，本章主要简介化学动力学度属于化学动力学范围，本章主要简介化学动力学最基本知识，着重讨论化学反应速率及浓度、温最基本知识，着重讨论化学反应速率及浓度、温度和催化剂对反应速率影响。度和催化剂对反应速率影响。第2页第2页1.1.初步理解化学反应速率、速率方程、碰撞理初步理解化学反应速率、速率方程、碰撞理论、过渡状态理论和活化能概念；论、过渡状态理论和活化能概念；2.2.理解并会用浓度、温度、催化剂诸原因解释理解并会用浓度、温度、催化剂诸原因解释其对化学反应速率影响；其对化学反应速率影响；3.3.初步掌握阿仑尼乌斯公式应用，会用其求算初步掌握阿仑尼乌斯公式应用，会用其求算活化能及某温度下反应速率；活化能及某温度下反应速率；4.4.理解反应分子数和反应级数概念，会进行基理解反应分子数和反应级数概念，会进行基元反应相关简朴计算；元反应相关简朴计算；5.5.初步掌握零级、一级和二级反应特性。初步掌握零级、一级和二级反应特性。本章教学要求本章教学要求第3页第3页4-1 化学反应速率定义及其表示办法化学反应速率定义及其表示办法 化学反应速率化学反应速率 一定条件下单位时间内某化学反一定条件下单位时间内某化学反应反应物转变为生成物速率。应反应物转变为生成物速率。对于均匀体系恒容反应，习惯用单位时间内反应对于均匀体系恒容反应，习惯用单位时间内反应物浓度减少或生成物浓度增长来表示，并且习惯取正物浓度减少或生成物浓度增长来表示，并且习惯取正值。值。浓度单位通惯用浓度单位通惯用 mol L-1 时间单位视反应快慢，可分别用秒时间单位视反应快慢，可分别用秒(s)、分、分(min)或或 小时小时(h)等表示。这样，化学反应速率单位可为：等表示。这样，化学反应速率单位可为：mol L-1s-1、mol L-1min-1、mol L-1h-1。反应速率又分为平均速率（平均比率）和瞬时速率反应速率又分为平均速率（平均比率）和瞬时速率 （瞬比率）两种表示办法。（瞬比率）两种表示办法。第4页第4页平均速度平均速度 某物质浓度改变值某物质浓度改变值c与反应前后所用时与反应前后所用时 间间t比值称为平均速度，表示为：比值称为平均速度，表示为：由于反应物浓度是减少由于反应物浓度是减少,因此在改变值前加上因此在改变值前加上 负号以使速度值为正值。负号以使速度值为正值。瞬时速度瞬时速度 当当t 趋近于趋近于0时反应速度称为瞬时速度。时反应速度称为瞬时速度。V=V=或或(c)(c)产产ttV=V=-(c)-(c)反反ttV=lim =V=lim =(c)(c)产产tt0 0ttdC产产dtV=lim =-V=lim =-(c)-(c)反反tt0 0ttdC反反dt第5页第5页不同物质表示反应速度间关系对于普通反应：aA+bB =dD+eEV(A):V(B):V(D):V(E)=a:b:d:e 显然，在这里用四种物质表示速率之比是显然，在这里用四种物质表示速率之比是a:b:d:e ，它们之间比值为反应方程式中相应，它们之间比值为反应方程式中相应物质化学计量系数比。物质化学计量系数比。用反应中任何物质表示反应速率，数值上都用反应中任何物质表示反应速率，数值上都是同样。是同样。实际工作中如何选择，往往取决于哪一个物质实际工作中如何选择，往往取决于哪一个物质更易通过试验监测其浓度改变。更易通过试验监测其浓度改变。=V(A)V(B)V(D)V(E)abdeV(A)=-dCA dt（余者类推）（余者类推）第6页第6页(c(H2O2)/t)/moldm3s1c(H2O2)/moldm3t/sc(H2O2)/moldm3t/s15.010-410.510-48.010-46.310-44.810-44.810-42.810-40.600.420.320.250.190.150.112.321.721.300.980.730.540.390.28400400400400400400400 04008001200160024002800反应平均速率反应平均速率=c(H2O2)t伴随时间推移，双氧水浓度在减伴随时间推移，双氧水浓度在减小！小！第7页第7页 瞬时速率可用作瞬时速率可用作图办法得到，比如对图办法得到，比如对于反应（于反应（45 ）2N2O5 4NO2+O2反应瞬时速率反应瞬时速率c(N2O5)/moldm-3 V/mol dm-3 s-1 0.90 5.410-4 0.45 2.710-4tcVd ONd 5 2)(-=V第8页第8页 通过以上讨论，我们能够知道，化学反应速度通过以上讨论，我们能够知道，化学反应速度试验测定基本办法：试验测定基本办法：（1 1）测定反应体）测定反应体系中某一组分在各系中某一组分在各个反应时刻浓度个反应时刻浓度（2 2）依据数据作）依据数据作被测组分浓度被测组分浓度时间图时间图（3 3）图中曲线上）图中曲线上各点斜率就是该各点斜率就是该点反应速度点反应速度 N2O5分解反应速度分解反应速度（340K）试验要求试验要求：反应速度不能太快，由于反应速度不能太快，由于太快，浓度不能准确太快，浓度不能准确测定。测定。|0 1 2 3 4 0.160 -0.120 -0.080 -0.040 -V=斜率斜率=-c-ctt时间时间/min01234C（N2O5）/molL-1016001330080 00560040V/（mol L-1 min-1）005600390028 00200014第9页第9页 4-2 反应速率理论简介反应速率理论简介 （Brief introductory to reaction rate theory）2-1 碰撞理论（Collision theory）19 Lewis 以气体分子运动论为基础提出对于反应 化学反应先决条件是反应物分子(或原子、离子)必须先发生碰撞，碰撞频率越高，反应速率越大。能引起化学反应碰撞称为有效碰撞，发生有效碰撞时形成中间活化物分子称为活化分子，活化分子平均能量（E*）与反应物分子平均能（E）之差称为化学反应活化能Ea（Activation energy）EaE*E第10页第10页 普通化学反应活化能在普通化学反应活化能在60250 KJmol-1之间，活之间，活化能小于化能小于40KJmol-1反应速度不久，普通办法不能测定反应速度不久，普通办法不能测定其反应速度，活化能不小于其反应速度，活化能不小于400KJmol-1反应，反应速反应，反应速度就相称慢。度就相称慢。发生有效碰撞两个发生有效碰撞两个 基本前提基本前提:碰撞粒子动能必须碰撞粒子动能必须 足够大足够大对有些物种而言对有些物种而言,碰撞碰撞 几何方位要适当几何方位要适当 H=Ea-Ea活化配合物（分子）活化配合物（分子）反应物产物能量abcHEaEa反应进程反应进程 基元反应能量改变示意图基元反应能量改变示意图第11页第11页2-2 过渡状态理论过渡状态理论(Transition state theory)过渡状态理论认为：过渡状态理论认为：化学反应不只是通过反应物分子之间简朴碰撞就化学反应不只是通过反应物分子之间简朴碰撞就能完毕，而是在碰撞后，分子中化学键要通过重排，能完毕，而是在碰撞后，分子中化学键要通过重排，能量要重新分派。在反应过程中先要通过一个中间过能量要重新分派。在反应过程中先要通过一个中间过渡状态，即反应物分子先形成一个活化配合物。渡状态，即反应物分子先形成一个活化配合物。第12页第12页 在下列反应中在下列反应中 ABCABC A+B-C A B C*A-B+C反应物反应物(始态始态)活化配合物活化配合物(过渡态过渡态)产物产物(终态终态)第13页第13页 过渡状态又叫活化配合物过渡状态又叫活化配合物 由于活化配合物很不稳定，它既也许分解成生成由于活化配合物很不稳定，它既也许分解成生成物，也也许分解成反应物。因此，过渡状态理论认为物，也也许分解成反应物。因此，过渡状态理论认为反应速率与三个原因相关：反应速率与三个原因相关：活化配合物浓度活化配合物浓度 活化配合物分解几率活化配合物分解几率 活化配合物分解速率活化配合物分解速率第14页第14页4-3 影响影响化学化学反反应应速率原因速率原因（Influential factors on chemical reaction rate）3-1 浓度对化学反应速率影响浓度对化学反应速率影响 （Effect of concentration on the rate of chemical reaction）在一定温度下，增长反应物浓度能够增大反应在一定温度下，增长反应物浓度能够增大反应速率。按照碰撞理论，增长反应物浓度时，单位体速率。按照碰撞理论，增长反应物浓度时，单位体积内活化分子数目增多，增长了单位时间内反应物分积内活化分子数目增多，增长了单位时间内反应物分子之间有效碰撞频率，从而造成反应速率加大。子之间有效碰撞频率，从而造成反应速率加大。反应速率反应速率碰撞次数碰撞次数反应物浓度反应物浓度白磷在纯氧气中和白磷在纯氧气中和在空气中燃烧在空气中燃烧第15页第15页 反应物分子在有效碰撞中一步直接转化为产物反应物分子在有效碰撞中一步直接转化为产物反应称为基元反应或简朴反应。反应称为基元反应或简朴反应。对基元反应对基元反应 v c(A)v c(B)v c(A)c(B)A+B产物产物 即即 v =k c(A)c(B)对普通基元反应，则对普通基元反应，则 v=k ca(A)cb(B)基元反应化学反应速率与反应物浓度以其计量数基元反应化学反应速率与反应物浓度以其计量数为指数幂乘积成正比，称为质量作用定律。为指数幂乘积成正比，称为质量作用定律。这个关系式就是基元反应速率方程这个关系式就是基元反应速率方程,k 称为反应称为反应速度常数。当反应物浓度为速度常数。当反应物浓度为molL-1时，时，v k因此因此 k 物理意义是物理意义是反应物浓度为单位浓度时反应速度。反应物浓度为单位浓度时反应速度。1.基元反应速率方程基元反应速率方程第16页第16页 注意注意在在多多相相反反应应中中,固固态态反反应应物物浓浓度度和和不不互互溶溶纯纯液液体体反反应物浓度不写入速率方程。如：应物浓度不写入速率方程。如：C(s)+O2(g)=CO2(g)反应速率：反应速率：v=k c(O2)对对气气相相反反应应和和有有气气相相参参与与反反应应,速速率率方方程程中中浓浓度度项项可可用用分分压压代代替替。碳碳与与氧氧生生成成二二氧氧化化碳碳反反应应速速率率常常数数亦可表示为亦可表示为:反应速率反应速率 v=k p(O2)（显然（显然 k 不是不是 k）第17页第17页2.2.反应速率常数反应速率常数 k k 大小取决于反应本性 因为它表示单位浓度反应速度，因此相同条件 下，k 值大小，反应了反应速度快慢。k 值与浓度无关 浓度大小能够影响反应速度，不过对速度常 数无影响。k 值随温度升高而增大 速度常数对温度非常敏感，温度升高10，速度会 增加 2-4 倍。同一反应不同物质浓度表示速率常数之比，等 于反应化学计量系数之比。第18页第18页 aA +bB =dD +eE ka:kb:kd:ke=a:b:d:e例：例：340K时，时，N2O5浓度为浓度为0.160 molL-1其分解反应其分解反应速度为速度为0.056 molL-1min-1，计算该反应速度常，计算该反应速度常数数 k 及及N2O5浓度为浓度为0.100 molL-1时反应速度。时反应速度。解：解：基元反应符合质量作用定律，依据：基元反应符合质量作用定律，依据：v=k ca(A)cb(B)(1)(1)求速度常数求速度常数k (2)(2)求求N2O5浓度为浓度为0.100 molL-1时反应速度时反应速度 Vkc0.350.1000.035(molL-1min-1)k=0.35(min-1)Vc0.0560.160第19页第19页2.非基元反应非基元反应 分两步或多步完毕分两步或多步完毕（由两个或多个基元反应环节（由两个或多个基元反应环节完毕）完毕）反应，反应，称为非基元反应称为非基元反应，也叫复杂反应也叫复杂反应。实际是两实际是两步完毕步完毕比如比如 H2(g)+I2(g)=2HI(g)I2(g)=I(g)+I(g)通过试验能够找出决速环节通过试验能够找出决速环节(Rate determining step)在复杂反应中，反应速度最慢基元反应称决速环节在复杂反应中，反应速度最慢基元反应称决速环节,上述环节上述环节是是决速环节，决速环节，因此因此 v=k c(A2)非基元非基元反应速率方程只能通过试验取得！反应速率方程只能通过试验取得！A2+B A2B A2 2A Slow reaction 2A+BA2B Fast reactionH2(g)+I(g)+I(g)=HI(g)+HI(g)第20页第20页 非基元反应速率方程非基元反应速率方程 vk cAm cBn 反应物指数反应物指数m、n分别称为反应物分别称为反应物A和和B级数，各组级数，各组分反应物级数代数和称为反应级数。分反应物级数代数和称为反应级数。反应级数反应级数 m+n（反应物级数之和）（反应物级数之和）反应级数不一定是整数，能够是分数，也能够是零。反应级数不一定是整数，能够是分数，也能够是零。速度常数单位随反应级数不同而不同：反应级数 0 1 2 3 k 单位 molL-1s-1 s-1 Lmol-1s-1 (Lmol-1)2s-1 对n级反应 k 单位是 L(n-1)mol-(n-1)s-1 k=v moll-1s-1CmACnB(moll-1)m+n第21页第21页 拟定反应级数就是拟定非基元反应速率方程，因拟定反应级数就是拟定非基元反应速率方程，因此必须依据于试验事实。此必须依据于试验事实。例：有一化学反应 aA+bB=C，在298K时，将A、B 溶液按不同浓度混合，得到以下试验数据：求此反应速率方程和速率常数。序序 A初始浓度初始浓度 号号 /molL-1 B初始浓度初始浓度/molL-1初始浓度初始浓度/molL-1 1 1.0 2 2.0 3 4.0 4 1.0 5 1.0 6 1.01.01.01.01.02.04.01.210-22.3 10-24.9 10-21.2 10-24.8 10-21.910-1第22页第22页 解：设该反应速度方程为解：设该反应速度方程为 vk cAm cBn(1)(1)保持保持 B 浓度不变，分析浓度不变，分析 1、2、3 组数据，由组数据，由于速度于速度 v 与与 A 浓度成正比，因此浓度成正比，因此 m1(2)(2)保持保持 A 浓度不变，分析浓度不变，分析 4、5、6 组数据，速组数据，速度度 v 与与 B 浓度平方成正比，因此浓度平方成正比，因此 n2答：答：该反应速度方程是该反应速度方程是 v k cA cB2 速度常数是速度常数是 k=1.210-2(L2mol-1s-1)因此该反应速度方程为因此该反应速度方程为:v kccA AccB B2 2(3)(3)将任一组数据代入方程均可求出速度常数将任一组数据代入方程均可求出速度常数 k k=1.210-2(L2mol-1s-1)vcA cB2 第23页第23页3.反应分子数反应分子数 单分子反应，如上述基元反应单分子反应，如上述基元反应 (2)双分子反应，如上述基元反应双分子反应，如上述基元反应 (1)和和(3)三分子反应，如上述基元反应三分子反应，如上述基元反应 (4)反应分子数仅对基元反应而言，反应分子数仅对基元反应而言，对复杂反应是没故意义。对复杂反应是没故意义。(1)H+H2O2 H3O2+(快反应快反应)(2)H3O2+H+H2O2 (快反应快反应)(3)H3O2+Br-H2O+HOBr (快反应快反应)(4)HOBr+H+Br-H2O+Br2 (慢反应慢反应)基基元元反反应应H2O2+2H+2Br-Br2+2H2O复杂反应复杂反应反反应应历历程程 最常见基元反应是双分子反应，另一方面是单最常见基元反应是双分子反应，另一方面是单分子反应，三分子反应为数不多，三分子以上反应分子反应，三分子反应为数不多，三分子以上反应还没发觉。还没发觉。第24页第24页 1.为何说该反应不也许是基元反应？为何说该反应不也许是基元反应？答：假如它是基元反应，则它就是答：假如它是基元反应，则它就是5分子反应，但是分子反应，但是 不小于不小于3分子反应至今尚未发觉。因此它决不会分子反应至今尚未发觉。因此它决不会 是基元反应。它是复杂反应无疑。是基元反应。它是复杂反应无疑。2.试验证实上述反应速率方程是：试验证实上述反应速率方程是：v=k C(H2O2)C(H+)C(Br-)因此它是因此它是3分子反应，反应级数是分子反应，反应级数是3，这种说法对吗？这种说法对吗？简答例题简答例题 对于反应：对于反应：H2O2+2H+2Br-Br2+2H2O答：错，反应分子数对复杂反应来说没故意义。但复答：错，反应分子数对复杂反应来说没故意义。但复 杂反应级数是由速度方程决定，因此该反应杂反应级数是由速度方程决定，因此该反应 级数是级数是3。第25页第25页(3)(3)反应级数与反应分子数差别反应级数与反应分子数差别是对基元是对基元环节或简环节或简朴反应所朴反应所相应微观相应微观化学改变化学改变而言而言参与反参与反应反应应反应物微粒物微粒数目数目只也许只也许是一、是一、二、三二、三为固为固定值定值任何基元环节任何基元环节或简朴反应所或简朴反应所相应微观改变，相应微观改变，必定存在反应必定存在反应分子数分子数对速率方程对速率方程不能纳入不能纳入形式复杂反形式复杂反应，级数无应，级数无意义意义是对宏观是对宏观化学反应化学反应包括简朴包括简朴反应和复反应和复杂反应而杂反应而言言反应速率反应速率与浓度与浓度几次方成几次方成正比，就正比，就是几级反是几级反应应可为零可为零简朴正简朴正负整数负整数和分数和分数有固有固定值定值u u=k c a(A)c b(B)概念所概念所属范围属范围定义定义 或或意义意义各个不同反应中允许值对指定反对指定反应是否有应是否有固定值固定值 是否肯是否肯 定存在定存在反反应应级级数数反反应应分分子子数数第26页第26页4.4.反应速度规律与反应机理关系反应速度规律与反应机理关系(1)(1)速率方程不符合质量作用定律一定是复杂反应。速率方程不符合质量作用定律一定是复杂反应。(2)(2)速度方程符合质量作用定律不一定是基元反应。速度方程符合质量作用定律不一定是基元反应。以下列反应：以下列反应：H2+I2 2HI试验测得速度方程是试验测得速度方程是 v k c(H2)c(I2)符合质量作用定律，曾经很长时间始终把它看作是基符合质量作用定律，曾经很长时间始终把它看作是基元反应，然而以后研究表明，它是一个复杂反应。元反应，然而以后研究表明，它是一个复杂反应。用质量作用定律来判断一个反应是否为简朴（基用质量作用定律来判断一个反应是否为简朴（基元）反应，只是一个必要条件，而不是充足条件。拟元）反应，只是一个必要条件，而不是充足条件。拟定一个反应历程是一件复杂工作。真正基元反应例子定一个反应历程是一件复杂工作。真正基元反应例子是不多。是不多。第27页第27页 5.反应物浓度与时间关系反应物浓度与时间关系（1）零级反应）零级反应 若零级反应若零级反应 A H c(A)c(A)0 k t反应物消耗二分之一所需时间称为半衰期，用反应物消耗二分之一所需时间称为半衰期，用 t1/2表示。即零级反应半衰期公式，表示。即零级反应半衰期公式，零级反应半衰期零级反应半衰期与速率常数与速率常数k和初始浓度和初始浓度c0 相关。相关。第28页第28页只有只有 1 种反应物二级反应：种反应物二级反应：只有只有 1 种反应物三级反应：种反应物三级反应：（2）一级反应、二级反应和三级反应）一级反应、二级反应和三级反应 一级反应一级反应 SO2Cl2 SO2 Cl2 速率方程为速率方程为 dc/dt k c 即：即：lnc lnc0 k t第29页第29页 3-2 温度对化学反应速率影响温度对化学反应速率影响 (Effect of temperature on the rate of chemical reaction)温度对化学反应速率影响尤其明显。依据大量温度对化学反应速率影响尤其明显。依据大量试验结果发觉，如反应物浓度恒定，温度每升高试验结果发觉，如反应物浓度恒定，温度每升高10 K，反应速率约增大，反应速率约增大 2 4倍。倍。温度升高时分子运动速率增大，分子间碰撞频率温度升高时分子运动速率增大，分子间碰撞频率 增长，反应速率加快。增长，反应速率加快。温度升高时，活化分子百分数增大，有效碰撞温度升高时，活化分子百分数增大，有效碰撞 百分数增长，使反应速率大大地加快。百分数增长，使反应速率大大地加快。升高温度，有助于反应物能量提升，可加快反升高温度，有助于反应物能量提升，可加快反 应进行。应进行。第30页第30页 1.1.阿累尼乌斯阿累尼乌斯(Arrhenius)公式公式 18阿累尼乌斯总结出了速率常数与热力学温度关系经验公式k=Ae-EaRTA称频率因子或指称频率因子或指 前因子前因子ln k=+lnA -EaRT 由于温度由于温度 T T在指数项，在指数项，因此它微小改变就会引起速因此它微小改变就会引起速度常数较大改变。度常数较大改变。Ea 称为活化能，受温度影响，但影响不大，通常称为活化能，受温度影响，但影响不大，通常 忽略温度影响。忽略温度影响。T热力学温度热力学温度R气体常数气体常数注意：注意：Ea 单位与单位与 R 单位要单位要一致；在阿累尼乌斯公式中，一致；在阿累尼乌斯公式中，k 是无量纲是无量纲第31页第31页 Arrhenius方程方程对数形式是直线方程对数形式是直线方程 将自然对数形式改写成惯用对数形式将自然对数形式改写成惯用对数形式 由于由于Ea受温度影响不大受温度影响不大,因此因此 lg k 对对 1/T 作图作图是一条直线：是一条直线：由斜率就可求出活化能由斜率就可求出活化能:Ea=-2.303R斜率斜率ln k=+lnA -EaRTlg k=-+lg A Ea2.303RT斜率斜率=-=-Ea2.303R截距截距=lg A Algk 1/T第32页第32页例：试验测得温度对反应：例：试验测得温度对反应：NO2+CO=NO+CO2 影响下列表，求反应活化能。影响下列表，求反应活化能。T/K 600 650 700 750 800k/(Lmol-1 s-1)0.028 0.22 1.3 6.0 23 解解:将上表进行处理得将上表进行处理得(1/T)103 1.67 1.54 1.43 1.33 1.25lg k -1.55 -0.65 0.114 0.778 1.36作作lg k1/T图图在直线上取两点在直线上取两点坐标坐标:A(1.2,1.8)B(1.7,-1.7)斜率斜率=-7.010-7.0103 3 -3.50.5 10-3Ea=-2.303R斜率斜率=134 kJmol-1|1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.71/T103lgk 2 -1 -0 -1 -2 A(1.2,1.8)B(1.7,-1.7)第33页第33页 我们也能够经过不同温度下速度常数来计算反应活化能 Ealg k1=-+lg AEa2.303RT1lg k2=-+lg A Ea 2.303RT22.303RT1T2T2-T1lg k2k1 lg =-=k2k1 Ea2.303R1T11T2T2-T1T1T2Ea2.303REa=第34页第34页例：例：反应：反应：2NOCl(g)=2NO(g)+Cl(g)300 K 时时 k1 2.810-5 L mol-1 s-1；400 K时时 k2 7.010-1 L mol-1 s-1，求反应求反应 Ea。Ea=lg=lg2.303RT1T2T2-T1k2k12.3038.31 300 400400-3007.0 10-12.8 10-51.01105 Jmol-1 101 kJmol-1第35页第35页 若知道了某反应若知道了某反应 T1、T2、k 1及活化能及活化能 Ea Ea，还，还能够计算出该反应在能够计算出该反应在 T2 下下 k2 2 例：例：某反应活化能某反应活化能 Ea1.14105 Jmol-1。在。在 600K 600K 时时 k0.75 Lmol-1s-1，计算计算 700K 700K k。解：Ea1.14105 Jmol-1 T2700 K T1600 K k10.75 Lmol-1s-1 k2=?lg =1.42k2k1T2-T1T1T2Ea2.303Rk2=26k1 k2 26k1 260.75 20(Lmol-1s-1)答答:700K时时 k=20(Lmol-1s-1)第36页第36页 通过对通过对Arrhenius方程讨论，我们知道：方程讨论，我们知道：E Ea a处于方程指数项中，对处于方程指数项中，对 k 有明显影响。有明显影响。室温下室温下,每增长每增长4kJmol-1，k 值减少约值减少约80%。温度升高，温度升高，k 增大。普通反应温度每升增大。普通反应温度每升 10，k 将增大将增大 24 倍。倍。对同一反应对同一反应,升高一定温度升高一定温度,在高温区值增长较在高温区值增长较 少；少；对不同反应,升高相同温度,Ea大反应 k 增 大倍数多(即含有较大温度系数)。第37页第37页 3-3 3-3 催化剂对化学反应速度影响催化剂对化学反应速度影响 上述反应尽管向右反应也许性很大，但是在没有上述反应尽管向右反应也许性很大，但是在没有催化剂时，反应不能发生，当混入少许铂粉时，反应催化剂时，反应不能发生，当混入少许铂粉时，反应不久进行。不久进行。1.1.催化剂催化剂和催化作用和催化作用凡能改变反应速度而它本身构成和质凡能改变反应速度而它本身构成和质量在反应前后保持不变物质称为量在反应前后保持不变物质称为催化催化剂剂，催化剂能改变反应速度作用称为，催化剂能改变反应速度作用称为催化作用催化作用。如：如：2H2+O2 =2H2O rGm-457.2kJmol-1Pt其它一些其它一些反应例子反应例子N2+3H2 2NH3 铁触媒铁触媒 200atm，5002SO2+O2=2SO3V2O52KClO3 2KCl+3O2MnO2 200第38页第38页2.2.催化机理催化机理催化剂催化机理主要是改变催化剂催化机理主要是改变了反应路径，从而使反应活了反应路径，从而使反应活化能发生了改变化能发生了改变 催化机理如右图所表示，催化机理如右图所表示，反应反应 A+B=AB 没有催化剂活化能为没有催化剂活化能为Ea 有有催化剂时活化能为催化剂时活化能为E1和和E2A+K=AK Ea1AK+B=AB+K Ea2由于由于 Ea1 和和 Ea2 均比均比 Ea 小得多，小得多，因此路径比路因此路径比路径容易进行。径容易进行。A+KAK+BAB+KE1E2EaA+B=AB第39页第39页 3.3.催化反应特点催化反应特点 催化剂对反应速度影响是通过改变反应机理实催化剂对反应速度影响是通过改变反应机理实 现。现。催经剂只能改变反应速度而改变反应达到平衡催经剂只能改变反应速度而改变反应达到平衡 时间，但不能改变平衡状态和平衡常数。它时间，但不能改变平衡状态和平衡常数。它 作用纯属动力学问题。作用纯属动力学问题。催化剂同等程度地改变正逆反应速度，因此正催化剂同等程度地改变正逆反应速度，因此正 反应催化剂也必定是逆反应反应催化剂也必定是逆反应催化剂。催化剂。只能对热力学上也许发生反应起作用。只能对热力学上也许发生反应起作用。催化剂有特殊选择性，一个催化剂只能对一个催化剂有特殊选择性，一个催化剂只能对一个 反应或一类反应才干表现出催化作用。反应或一类反应才干表现出催化作用。第40页第40页4.均相催化、多相催化和酶催化均相催化、多相催化和酶催化均相催化均相催化:催化剂与反应物种在同一相中催化反应催化剂与反应物种在同一相中催化反应多相催化多相催化:催化剂与反应物种不属于同一物相催化反应催化剂与反应物种不属于同一物相催化反应 N2(g)+3 H2(g)2 NH3(g)N2(g)N N 2N /H2(g)H H 2H /化学吸附造成键削弱或离解化学吸附造成键削弱或离解NH3 NH3(g)/产物解吸附和催化剂再生产物解吸附和催化剂再生 N +H NH/NH +H NH2/NH2 +H NH3/表面物种之间反应表面物种之间反应第41页第41页乙烯加氢催化反应乙烯加氢催化反应催化乙烯反应加氢催化乙烯反应加氢第42页第42页 废气从汽车引擎是通过接触废气从汽车引擎是通过接触 反应转换到最小化环境损害反应转换到最小化环境损害原理原理实物实物第43页第43页 特点：特点：高效高效 高选择性高选择性 条件温和条件温和 大大多多数数酶酶反反应应在在人人体体温温条条件件下下进进行行得得不不久久。温温度度超超出出3737太太多多时时酶酶会会失失去去活活性性,这这是是由由于于体体温温升升高高造造成成酶酶结结构构发发生生改改变变,活活性性部部位位发发生生变变形形,从从而而难以实现匹配关系。难以实现匹配关系。Enzyme catalysis酶催化酶催化Enzyme catalysis第44页第44页附表附表 一些化学反应速度方程一些化学反应速度方程化化学学反反应应速速率率方方程程1.2H2O2=2H2O+O22.S2O82-+2I-=2SO42-+I23.4HBr+O2=2H2O+2Br2 4.2NO+2H2=N2+2H2O5.CH3CHO=CH4+CO6.2NO2=2NO+O2 7.NO2+CO=NO+CO2(523 K 时时)v=kc(H2O2)v=kc(S2O82-)c(I-)v=kc(HBr)c(O2)v=kc2(NO)c(H2)v=kc3/2(CH3CHO)v=kc2(NO2)v=kc(NO2)c(CO)第45页第45页 第四章第四章 化学反应速率化学反应速率 P9193 总结与思考题：总结与思考题：2、4。作业：作业：1、3、4、6、10、11、15。第46页第46页