化学反应速率.pptx

化学反应化学反应男女热吻会向大脑释放复男女热吻会向大脑释放复杂化学物质，释放某种荷杂化学物质，释放某种荷尔蒙，尔蒙，1化化 学学 反反 应应快快 反反 应应慢慢 反反 应应 爆炸反应爆炸反应中和反应中和反应被人类充分应用被人类充分应用钢铁生锈钢铁生锈食物腐败食物腐败人体衰老人体衰老不易被察觉不易被察觉造成的损失巨大造成的损失巨大希望控制速度减缓进程希望控制速度减缓进程石油的分解石油的分解废塑料的分解废塑料的分解希望控制速度希望控制速度加快反应进程加快反应进程2 宏观：热力学、动力学宏观：热力学、动力学 热力学：过程的能量交换热力学：过程的能量交换(H)、过程的方向、过程的方向(G)、过程的限、过程的限度度(K)-可能性。可能性。动力学：反应速率（动力学：反应速率（快慢快慢）反应机理（反应机理（怎样进行怎样进行）-现实性现实性。3例：例：N2(g)+3 H2(g)=2 NH3(g)H =-92.22 kJ.mol-1（放热）（放热）G =-33.0 kJ.mol-1 G =-RT ln K K=6.1 105但实际上，但实际上，R.T.，常压，观察不到反应。，常压，观察不到反应。4化学反应速率的概念化学反应速率的概念 单位时间内反应物或产物浓度改变的量的绝对值。单位时间内反应物或产物浓度改变的量的绝对值。化学反应速率的单位可为化学反应速率的单位可为:molL-1s-1、molL-1min-1、molL-1h-15影响反应速率的因素影响反应速率的因素 （一）不同反应的反应速率不同（取决于反应物本身的（一）不同反应的反应速率不同（取决于反应物本身的性质）性质）（二）同一反应（二）同一反应 1.1.浓度；浓度；2.2.气体反应：压力；气体反应：压力；3.3.温度；温度；4.4.使用催化剂。使用催化剂。6NO2与与O3反应的示意图反应的示意图碰撞理论碰撞理论7活活化化分分子子较较一一般般分分子子的的能能量量高高，活活化化分分子子所所具具有有的的平平均均能能量量(E*)与整个反应物分子的平均能量与整个反应物分子的平均能量(E)之差，称为活化能之差，称为活化能(Ea)。Ea=E*-E反反应应是是通通过过反反应应物物分分子子彼彼此此碰碰撞撞而而发发生生的的，其其中中能能发发生反应的碰撞称为有效碰撞。生反应的碰撞称为有效碰撞。碰撞理论碰撞理论 发生碰撞的分子应有足够高的能量发生碰撞的分子应有足够高的能量 碰撞的几何方位要适当碰撞的几何方位要适当发发生生有有效效碰碰撞撞的的分分子子称称为为活活化化分分子子。活活化化分分子子的的百百分分数数越越大大，有效碰撞数越多，反应速率也越大。有效碰撞数越多，反应速率也越大。8过渡状态理论过渡状态理论活活化化能能的的物物理理含含义义在在于于：由由反反应应物物到到产产物物所所要要逾逾越的越的“能量障碍能量障碍”化学反应并非是通过简单碰化学反应并非是通过简单碰撞就生成产物撞就生成产物,而是要通过一而是要通过一个中间态才能反应个中间态才能反应,存在一个存在一个势能垒势能垒A+BAB过渡态过渡态A B正反应正反应 Ea=Ea-Ea反应热反应热H正正逆反应逆反应Ea势势能能 E E1 E2反应历程反应历程A+B=AB9+生成物生成物(终态终态)+反应物反应物(始态始态)活化配合物活化配合物(过渡状态过渡状态)如如 NO2+CO ONOCONO+CO2 10在温度一定的条件下在温度一定的条件下,反应速率取决于反应物的浓度反应速率取决于反应物的浓度,反应物反应物浓度越大浓度越大,活化分子的浓度也越大活化分子的浓度也越大,有效碰撞就越多有效碰撞就越多1 1基元反应基元反应:对于简单反应，反应物分子在有效碰撞中经过一对于简单反应，反应物分子在有效碰撞中经过一次化学变化就能转化为产物的反应。次化学变化就能转化为产物的反应。2 2基元反应的基元反应的化学反应速率方程式化学反应速率方程式:可由质量作用定律描述可由质量作用定律描述.3.3.非基元反应非基元反应分若干个步骤进行的反应，又称分若干个步骤进行的反应，又称“复杂反应复杂反应”或或“复合反应复合反应”。11质量作用定律质量作用定律:对基元反应而言，反应速率与各反应物浓度的系对基元反应而言，反应速率与各反应物浓度的系数次方成正比。数次方成正比。如NO2的分解 2NO2(g)=2NO(g)+O2(g)反应速率方程：反应速率方程：非基元反应每个具体步骤（基元反应）也可应由质量作用定律，非基元反应每个具体步骤（基元反应）也可应由质量作用定律，但整个非基元反应的速率方程不能直接使用质量作用定律，而但整个非基元反应的速率方程不能直接使用质量作用定律，而要由实验测定。要由实验测定。12lk的大小取决于反应本性的大小取决于反应本性,不同反应其值不同。不同反应其值不同。lk与反应物浓度无关与反应物浓度无关,对特定反应对特定反应,温度一定温度一定,k值一定。值一定。lk是单位浓度的反应速率是单位浓度的反应速率,k有单位有单位,由速率方程导出由速率方程导出.非基元反应非基元反应,-反应级数；若反应级数；若=1，A为一级反应；为一级反应；=2，B为二级反应，为二级反应，则则+=3，总反应级数为，总反应级数为3。,必须通过实验确定其值。通常必须通过实验确定其值。通常 a,b。CH3CHO=CH4+CO v=kCH3CHO3/213 例例1.H2(g)+Br2(g)2 HBr(g)实验测得其实验测得其速率方程速率方程为：为：v=k(H2)(Br2)1/2反应级数反应级数=1.5现认为这个现认为这个非基元反应非基元反应包括包括3个基元反应个基元反应：（1）Br2 2 Br k1 大（快）大（快）（2）Br+H2 HBr+H k2 小（慢）小（慢）（3）H+Br2 HBr+Br k3 大（快）大快）控速步骤控速步骤14温度对反应速率有明显的影响温度对反应速率有明显的影响温度升高，活化分子的百分数增加，有效碰撞的百分数升高，温度升高，活化分子的百分数增加，有效碰撞的百分数升高，速率增大。速率增大。A+BAB过渡态过渡态A B正反应正反应 Ea=Ea-Ea反应热反应热H正正逆反应逆反应Ea势势能能 E E1 E2反应历程反应历程A+B=AB15催化剂对反应活化能的影响催化剂对反应活化能的影响催化剂的影响主要是通过影响反应进行的途径实现的。催化剂的影响主要是通过影响反应进行的途径实现的。16催化剂改变反应速率的原因催化剂改变反应速率的原因降低了反应的活化能降低了反应的活化能;不改变反应的自由能不改变反应的自由能,也不改变平衡常也不改变平衡常数数k;缩短平衡到达的时间缩短平衡到达的时间,加快平衡的到来。加快平衡的到来。17催化作用的特点催化作用的特点 ：只能对热力学上可能发生的反应起作用。只能对热力学上可能发生的反应起作用。通过改变反应途径以缩短达到平衡的时间。通过改变反应途径以缩短达到平衡的时间。只有在特定的条件下催化剂才能表现活性。只有在特定的条件下催化剂才能表现活性。催化剂有选择性，选择不同的催化剂会有利于不同种产物的催化剂有选择性，选择不同的催化剂会有利于不同种产物的生成。生成。18