化学反应的速率公开课一等奖优质课大赛微课获奖课件.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,Fujian Normal University,Chapter 11,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Fujian Normal University,Chapter 11,11.3.2 二级反应,二级反应有两种类型,（1）2,B,产物,（2）,AB,产物,以第一个为例,第1页,第1页,Fujian Normal University,Chapter 11,反过来，,假如反应1/,B-,t,是线性关系，那么我们就认为它是二级反应。,据上式，二级反应半衰期是,类似一级反应，可得,阐明二级反应半衰期,与浓度相关,。,第2页,第2页,Fujian Normal University,Chapter 11,二级反应相关计算,P467,例11.4、5,第3页,第3页,Fujian Normal University,Chapter 11,11.3.3 零级反应,零级反应中反应速率与浓度无关，即,也就是,B-,t,图像应是线性关系。,第4页,第4页,Fujian Normal University,Chapter 11,反应级数特例,复杂反应速率经常取决于其中,最慢,基元反应速率，如,H,2,(g)+I,2,(g)2HI(g),基元反应是,I,2,(g)+M 2I(g)+M（,快反应）（1）,H,2,(g)+2I,(g)2HI(g)（,慢反应）（2）,因此反应速率由（2）决定:,v,=,k,2,H,2,I,2,其中,I,能够通过（1）求得。由于反应（1）不久建立平衡，因此有：,第5页,第5页,Fujian Normal University,Chapter 11,其中,I,2,即使是平衡浓度，但由于碘解离度很小，能够认为碘浓度始终没有什么改变，即,I,2,=,I,2,因此,v,=,k,2,H,2,I,2,=,k,2,H,2,K,1,I,2,=,k,H,2,I,2,也就是说，总反应即使不是基元反应，但,速率方程形式就如同基元反应。理论推导（要求）,与试验建立速率方程也是一致。,第6页,第6页,Fujian Normal University,Chapter 11,小结,反应机理研究很复杂。,反应级数和速率方程不能靠反应式决定。,需要大量试验与讨论。,n,级反应相关计算很主要。,第7页,第7页,Fujian Normal University,Chapter 11,第8页,第8页,Fujian Normal University,Chapter 11,This plot of lnH,2,O,2,vs.time produces a straight line,suggesting that the reaction is first order.,第9页,第9页,Fujian Normal University,Chapter 11,11.4 反应速率理论简介,11.4.1 碰撞理论,基本观点,反应物（以分子为例）经,碰撞,才干发生反应。,主要适合用于,气体双分子,反应。,实际反应速率远低于理论碰撞频率原因：,能量原因,需要碰撞分子有足够能量。,活化分子,（能产生反应高能分子），,活化能,（将普通分子激活为活化分子,最低能量,，,kJ.mol,-1,，用于老旧键，立新键）。,有效碰撞,（能产生反应少数高能碰撞）。,第10页,第10页,Fujian Normal University,Chapter 11,活化能（正逆不同）,O,第11页,第11页,Fujian Normal University,Chapter 11,v,=,fZ,其中,Z,是单位时间和体积内分子碰撞次数。,2.方位原因（或概率原因）,要求分子不但有足够能量，还要有,适当取向,。因此要增长方位因子,P,（,概率因子）：,v,=,PfZ,能量原因,f,（,活化分子百分比）。,第12页,第12页,Fujian Normal University,Chapter 11,亚硝酰氯,第13页,第13页,Fujian Normal University,Chapter 11,碰撞理论优缺点：,长处,直观，好理解，对于一些简朴分子反应解释得较成功。,缺点,把分子简化成没有结构刚性球体，把分子间复杂作用当作机械碰撞，对于结构稍复杂分子就难以阐明了。,第14页,第14页,Fujian Normal University,Chapter 11,11.4.2,过渡状态理论,基本观点,又称,活化络合物理论,。认为反应物要通过中间过渡状态，形成活化,络合物,，这种,短暂存在高能态物质（普通不能从反应中分离）,既能够与反应物形成平衡，也能够转化为产物。,+,+,反应物 活化配合物生成物,(始态)(过渡状态)(终态),如,NO,2,+,CO,ONOCO,NO+CO,2,第15页,第15页,Fujian Normal University,Chapter 11,过渡态理论优缺点：,长处,考虑了微观结构与反应速率关系，因此一定程度上比碰撞理论先进。,缺点,拟定活化络合物结构很困难，计算办法又过于复杂，因此应用有限。,第16页,第16页,Fujian Normal University,Chapter 11,诺贝尔化学奖得主,李远哲,交叉分子束研究,交叉分子束（crossed molecular beam）技术是当前分子反应碰撞研究中最强有力工具。,基本原理由两个不同起源喷发出两个分子束，在一个高真空反应室中形成交叉，使分子间发生碰撞而散射。在散射室周围设置多个窗口，方便检测出产物分子以及弹性散射反应物分子能量分布和角度分布，从而取得关于碰撞反应动力学真实信息。,因为交叉分子束技术应用，人们能够研究从确定能态（或叫量子态）反应物到确定能态生成物反应特性，这种反应称为态-态反应（state to state reaction）。,第17页,第17页,Fujian Normal University,Chapter 11,11.5 影响化学反应速率一些（外部）原因,内因,物质本质,外因,浓度、温度、接触状态、催化剂等,11.5.1,浓度影响,定性,普通反应物浓度,升高,，反应速率,加快,。能够理解为高反应物浓度增长了碰撞（,v,=,PfZ,中,Z,增长）。,定量,通过试验，得到速率方程。,第18页,第18页,Fujian Normal University,Chapter 11,反应物浓度(或分压)对反应速率影响,KIO,3,+NaHSO,3,次,序,A,溶液/,ml,B,溶液/,ml,反应快慢,4%,KIO,3,+H,2,SO,4,H,2,O,NaHSO,3,淀粉,H,2,O,右,9,141,5,8,100,快,中,6,144,5,8,100,较快,左,5,145,5,8,100,慢,4,IO,3,-,+10HSO,3,-,2I,2,+10SO,4,2-,+6H,+,+2H,2,O,在淀粉中显,蓝色,反应物浓度越大,反应速率越大。,演示试验录像,第19页,第19页,Fujian Normal University,Chapter 11,11.5.2,温度影响,定性,普通温度升高，反应加快。,原因,高速使碰撞,频率,增长，并且高能使,有效,碰撞增长。,定量,阿仑尼乌斯,经验公式（掌握）,其中,A,是常数，称为,指(数)前因子,，,E,a,是活化能,。,对某一,温差不很大,给定反应能够认为,A,和,E,a,是定值,。,第20页,第20页,Fujian Normal University,Chapter 11,假如能够从试验数据做出,lg,k,-1/,T,图，由于此图是,线性关系,，便能够得到反应活化能,E,a,。,斜率,=,E,a,/（,-,2.3038.314）,阿仑尼乌斯,公式应用（主要）,依据,阿仑尼乌斯,公式，能够得到：,第21页,第21页,Fujian Normal University,Chapter 11,第22页,第22页,Fujian Normal University,Chapter 11,11.5.3,反应物之间接触情况影响,反应物有不同气固、液固、固固状态时，彼此分子接触状态往往直接影响反应速率，比如：铁和水蒸气反应；HgCl2和KI反应（课后自学P472）。,固体颗粒越小，比表面积越大，反应越快（纳米）。,第23页,第23页,Fujian Normal University,Chapter 11,11.5.4,催化作用,催化剂,能明显改变反应速率（,不能左右化学平衡,），而反应前后,构成、质量不变，化学性质基本不变物质（物理性质很也许改变）,。,（正）,催化剂,加快反应速率催化剂。,如:硫酸生产中使用,V,2,O,5。,负,催化剂（阻化剂、克制剂）,能减缓反应速率催化剂。,如:预防橡胶、塑料老化防老剂。,第24页,第24页,Fujian Normal University,Chapter 11,催化剂明显增大反应速率原因,催化剂与反应物发生反应含有,较低,活化能,，使活化分子百分数增大，有效碰撞次数增多，反应速率增大。,非催化活化配合物,催化活化配合物,生成物,反应进程,势能,E,a,E,a,r,H,m,反应物,第25页,第25页,Fujian Normal University,Chapter 11,如合成氨反应:,N,2,+3H,2,2NH,3,无催化剂时，,E,a,=326.4 kJmol,-1,Fe,催化时，,E,a,=176 kJmol,-1,反应:2,SO,2,+O,2,2SO,3,无催化剂时，,E,a,=251 kJmol,-1,Pt,催化时，,E,a,=63 kJmol,-1,第26页,第26页,Fujian Normal University,Chapter 11,反应速度与,E,a,关系,普通,E,a,100,kJmol,-1,，,需要加热；,普通,E,a,400,kJmol,-1,，,很慢。,第27页,第27页,Fujian Normal University,Chapter 11,催化剂表面积,当反应在固体催化剂,表面,活性中心发生时，催化剂表面积大小将直接影响催化效率。因此工业上往往将催化剂分散在,多孔物质,上（如硅藻土、高岭土、活性炭、硅胶等），这样制成催化剂称为,负载型催化剂,。,第28页,第28页,