五節(jié)化學反應速率第1頁/共25頁第五節(jié)化學反應速率普通化學第一章第2頁/共25頁一、化學反應速率的表示方法第3頁/共25頁1、什么是“化學反應速率”？

———單位時間內化學進度的變化或：化學反應進度隨時間的變化率化學反應速率：

=d

/dt(瞬時速率）

=/t（平均速率）第4頁/共25頁舉例說明：3H2(g)+N2(g)=2NH3(g)t=0s(mol)3.01.00.0t=0.1s(mol)1.50.51.0以H2計算反應進度

=nH2/H2=(1.5-3.0)mol/-3=0.5mol計算其反應速率：=0.5mol/0.1s

=5.0mol/s第5頁/共25頁注意要點：a.反應速率的單位：mols-1b.反應速率與物質的選擇無關。c.數學概念上分清平均速率與瞬時速率的不同。第6頁/共25頁2、基于濃度的化學反應速率：

a.什么是～？，它與化學反應速率之間的關系？定義式：

v====單位體積內化學反應進度隨時間的變化率。

b.單位：mol.dm-3.s-1

c.與傳統(tǒng)的用反應物濃度隨時間變化來表示反應速率有區(qū)別，這種基于濃度的化學反應速率，是由化學反應進度衍生出來的，其數值與物質的選擇無關，1dcB

Bdt1dnB

BVdt---1dVdt--

V第7頁/共25頁二、影響化學反應速率的因素

濃度溫度催化劑第8頁/共25頁1、濃度對化學反應速率的影響——質量作用定律大量的實驗結果總結，科學家發(fā)現：對于一些簡單的化學反應，反應速度與反應物的濃度有如下的關系：

aA+bB=dD+eEv=kcAacBb

此式稱作為：反應速率方程式，或質量作用定律。

k——反應速率常數，反映了化學反應在速率方面的特征，與濃度無關，而與溫度、催化劑等有關。

(a+b)——稱作為反應級數。第9頁/共25頁舉例說明：

SO2Cl2(g)=SO2(g)+Cl2(g)v=kcSO2Cl2,(a+b)=1,一級反應

NO2+CO=NO+CO2v=kcNO2cCO,(a+b)=2二級反應

2NO+Cl2=2NOCl(亞硝酰氯)v=kcNO2cCl2,(a+b)=3三級反應第10頁/共25頁簡單反應，指的是那些一步完成的化學反應，我們把這些特殊的反應稱為基元反應。

但是，并非所有的反應都和前述簡單反應一樣，根據方程式就能寫出其速率表達式。大多數化學反應都是復雜反應，也就是分幾步完成的反應。復雜反應速率方程式，只可由實驗確定。

aA+bB=dD+eEv=kcAxcBy

其中：(x+y)值稱作為反應級數，并不一定等于其計量系數(a,b)，且可以是小數。第11頁/共25頁舉例說明：

2NO+2H2=N2+2H2O

實驗顯示，該反應為一三級反應：

v=kcNO2cH2,復雜反應不象簡單反應那樣一步完成，而是多步完成的。其中最慢的一步決定了整個反應的速率。

2NO+H2=N2+H2O2

（慢）v=kcNO2cH2H2O2+H2=2H2O（快）第12頁/共25頁又例如：CHCl3(g)+Cl2(g)=CCl4(g)+HCl(g)v=kcCHCl3cCl21/2

該反應是一個復雜反應，其中反應級數(x+y)=1.5，為小數。第13頁/共25頁2、溫度對化學反應速率的影響溫度對化學反應速率的影響非常明顯，常常溫度增加若干度，化學反應速率就能提高一個數量級，也就是化學反應速率隨溫度呈指數形式增大。1887年瑞典化學家Arrhenius總結了大量的實驗數據，發(fā)現化學反應速率常數與溫度有如下的關系：

上式稱為“阿倫尼烏斯公式”。式中：R=8.315JMol-1K-1,摩爾氣體常數。

Ea,活化能，將在下一節(jié)詳細介紹。

第14頁/共25頁“阿倫尼烏斯公式”的用途：1、對某一個實際反應，可用“阿倫尼烏斯公式”，求取其活化能。

方法：在不同的溫度下測量其反應速率常數，然后以lgk對1/T作圖，可得一條直線。此直線的斜率為-Ea/2.303,截距為A。2、如果我們已知反應的活化能和某一溫度下的反應速率，利用此公式，也可求得另一溫度下的反應速率。第15頁/共25頁例如：實驗測得化學反應在600~800K之間的反應速率常數：

CO+NO2=CO2+NO溫度(T)600650700750800速率常數(k)0.0280.221.306.0231/T(×10-3)1.6671.5381.4291.3331.250lgk-1.553-0.6580.1140.7781.362第16頁/共25頁Ea/2.303R=6995.8Ea=133.9×103(J/mol)第17頁/共25頁3、化學反應的活化能Ea(EnergyofActivation)

(1)氣體分子運動論

分子的熱運動：方向、速率、能量各不相同。

分子之間，分子與器壁之間不斷發(fā)生彈性碰撞，產生壓力。

化學反應，依賴于這種分子碰撞而得以發(fā)生。第18頁/共25頁A+BC=>A--B--C=>AB+C反應物活化絡合物產物

（中間過度態(tài)）BCA第19頁/共25頁活化分子第20頁/共25頁活化能：反應物分子所具有的平均能量與發(fā)生有效碰撞所需的最低分子能量之間的差。活化絡合物反應物生成物Ea反應中釋放能量反應歷程能量第21頁/共25頁用活化能的概念，解釋濃度、溫度對化學反應速率的影響：

當反應物的濃度增加時，活化分子的數量增加，反應速率自然隨之增大。

當反應溫度升高時，分子碰撞的次數增加，同時反應物分子中。活化分子所占的比例升高，因而反應速率增大。第22頁/共25頁4、催化劑什么是催化劑（正催化劑、負