“十二五”職業(yè)教育國家規(guī)劃教材修訂版基礎(chǔ)化學(xué)（第五版）高琳主編第三章化學(xué)反應(yīng)速率“十二五”職業(yè)教育國家規(guī)劃教材修訂版學(xué)習(xí)目標(biāo)1.理解基元反應(yīng)的概念；2.理解質(zhì)量作用定律的內(nèi)容及使用條件；3.熟悉速率方程、反應(yīng)級數(shù)、速率常數(shù)的概念；4.掌握化學(xué)反應(yīng)速率的物理意義及表示方法；5.掌握濃度、溫度、催化劑等因素對反應(yīng)速率的影響。能力目標(biāo)1.能夠根據(jù)化學(xué)反應(yīng)的實驗數(shù)據(jù)得到化學(xué)反應(yīng)速率；2.能夠?qū)懗龌磻?yīng)的速率方程，并指出反應(yīng)級數(shù)；3.能夠應(yīng)用外界因素對化學(xué)反應(yīng)速率的影響指導(dǎo)控制化學(xué)反應(yīng)率。一、平均速率

化學(xué)反應(yīng)速率是衡量化學(xué)反應(yīng)快慢的物理量。反應(yīng)速率越大，化學(xué)反應(yīng)進行得越快?；瘜W(xué)反應(yīng)的平均速率用單位時間內(nèi)某一反應(yīng)物或生成物濃度變化的絕對值表示。即

式中——用B物質(zhì)表示的化學(xué)反應(yīng)平均速率，mol?(L?s)-1

mol?(L?min)-1或mol?(L?h)-1；

ΔcB——在時間間隔Δt內(nèi)，B物質(zhì)的濃度變化，mol?L-1；

Δt——時間間隔，Δt=t終態(tài)－t始態(tài)，s或min。例1:在一定溫度和體積下由N2和H2合成NH3：第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)速率的表示

N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

起始濃度/(mol/L) 1.03.0 02s末濃度/(mol/L) 0.82.4 0.4計算反應(yīng)開始后2s內(nèi)的平均速率。解分別以N2、H2和NH3表示反應(yīng)速率：想一想

在上述合成氨反應(yīng)中，用不同反應(yīng)物質(zhì)表示的化學(xué)反應(yīng)速率之比=

∶

∶

。

二、瞬時速率

絕大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)不是等速率進行的，因此化學(xué)反應(yīng)速率除用平均速率表示外，還常用瞬時速率描述。瞬時速率是指某反應(yīng)在某一時刻的化學(xué)反應(yīng)速率。

【實例分析】某溫度下溶液中H2O2分解反應(yīng)2H2O22H2O+O2隨著反應(yīng)進行，反應(yīng)物H2O2的濃度不斷減小，平均速率也不斷變化。因此，需用瞬時速率表示化學(xué)反應(yīng)在某一時刻的真實速率。瞬時速率：

為使用方便，通常用易于測定濃度的物質(zhì)來表示化學(xué)反應(yīng)速率。若不特殊說明，反應(yīng)速率一般指瞬時速率。

一、濃度對化學(xué)反應(yīng)速率從影響

1．基元反應(yīng)

一步就能完成的反應(yīng)稱為基元反應(yīng)。例如，溫度高于227℃時，反應(yīng)NO2(g)+CO(g)→NO(g)+CO2(g)就是一步就能完成的基元反應(yīng)。

【實例分析】基元反應(yīng)NO2(g)+CO(g)→NO(g)+CO2(g)第二節(jié)影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素實驗證明：對于基元反應(yīng)，其反應(yīng)速率與各反應(yīng)物濃度冪的乘積成正比（濃度的指數(shù)在數(shù)值上等于各反應(yīng)物化學(xué)計量數(shù)的絕對值），這種定量關(guān)系稱為質(zhì)量作用定律。例如，對于溶液中進行的任意基元反應(yīng)aA+bB→mM+nN

式中c(A)、c(B)——分別為反應(yīng)物A、B的濃度，mol/L；

a、b——反應(yīng)物A、B的化學(xué)計量數(shù)的絕對值，1；

k——反應(yīng)速率常數(shù)。

如何用氣體分壓表示基元反應(yīng)NO2(g)+CO(g)→NO(g)+CO2(g)的速率方程？對于氣體基元反應(yīng)，當(dāng)體積恒定時，各組分氣體的分壓與濃度成正比，因此質(zhì)量作用定律表達式也可表示為

想一想

反應(yīng)速率常數(shù)是化學(xué)反應(yīng)在一定溫度下的特征常數(shù)。其物理意義是單位濃度（或分壓）下的反應(yīng)速率。不同反應(yīng)，k值不同；對于指定反應(yīng)而言，k值與溫度、催化劑等因素有關(guān)，而與濃度無關(guān)。速率方程中濃度（或分壓）的指數(shù)，稱為反應(yīng)級數(shù)。a為反應(yīng)對A物質(zhì)的反應(yīng)級數(shù)，b為反應(yīng)對B物質(zhì)的反應(yīng)級數(shù)，n=a+b稱為反應(yīng)總級數(shù)或反應(yīng)分子數(shù)，n只能是正整數(shù)。書寫速率方程應(yīng)注意：純固態(tài)、純液態(tài)物質(zhì)，其濃度可視為常數(shù)；稀溶液中的溶劑水的濃度視為常數(shù)，不必列入速率方程表達式中。

寫出下列基元反應(yīng)的速率方程，并指出反應(yīng)的總級數(shù)。

(1)2NO2(g)→2NO(g)+O2(g)(1)C(s)+O2(g)→CO2(g)(2)C12H22O11+H2O→C6H12O6+C6H12O6

蔗糖葡萄糖果糖

2．非基元反應(yīng)

兩步或兩步以上才能完成的反應(yīng)稱為非基元反應(yīng)（復(fù)合反應(yīng)）。如H2(g)+I2(g)→2HI(g)反應(yīng)分兩步進行第一步I2(g)2I?(g)

第二步H2(g)+2I?(g)→2HI(g)每一步均為基元反應(yīng)，總反應(yīng)為兩步反應(yīng)之和。非基元反應(yīng)不符合質(zhì)量作用定律，其速率方程不能根據(jù)總反應(yīng)方程直接寫出，而必須由實驗確定。多數(shù)非基元反應(yīng)aA+bB→mM+nN的速率方程有以下形式式中α、β分別為反應(yīng)物A、B的反應(yīng)級數(shù)，n=α+β稱為反應(yīng)的總級數(shù)。n由實驗測得。例如：則該反應(yīng)對NO為二級反應(yīng)，對H2為一級反應(yīng)，總的反應(yīng)級數(shù)為三級。總之，速率方程定量表達了濃度對反應(yīng)速率的影響。只有當(dāng)溫度及催化劑確定后，濃度（或分壓）才是影響化學(xué)反應(yīng)速率的唯一因素。

二、壓力對化學(xué)反應(yīng)速率從影響

在溫度一定時，對有氣體參加的反應(yīng)，增大壓力，氣體反應(yīng)物濃度增大，反應(yīng)速率增大；反之降低壓力，則反應(yīng)速率減小。對無氣體參加的反應(yīng)，由于壓力對濃度影響很小，所以其他條件不變時，改變壓力，對反應(yīng)速率影響不大。想一想

當(dāng)壓力增大到原來的2倍時，基元反應(yīng)NO2(g)+CO(g)NO(g)+CO2(g)的反應(yīng)速率，增大到原來的幾倍？

三、溫度對化學(xué)反應(yīng)速率從影響

溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響極為顯著。一般情況下，大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)隨著溫度的升高而加快；隨著溫度的降低而減慢。范特荷甫研究了各種反應(yīng)的反應(yīng)速率與溫度的關(guān)系，提出了一個近似的經(jīng)驗規(guī)律：一般化學(xué)反應(yīng)，在一定的溫度范圍內(nèi)，溫度每升高10℃，反應(yīng)速率增加到原來的2～4倍。溫度對反應(yīng)速率的影響實質(zhì)上對速率常數(shù)k的影響。

1889年瑞典物理和化學(xué)家阿侖尼烏斯總結(jié)了大量實驗事實，提出了一個經(jīng)驗方程式，較準(zhǔn)確地表示出反應(yīng)速率常數(shù)k與溫度T的關(guān)系，稱為阿侖尼烏斯經(jīng)驗公式。

式中k——反應(yīng)速率常數(shù)；

A——常數(shù)，稱為指前因子或頻率因子，單位與反應(yīng)速率常數(shù)相同；

e——自然對數(shù)的底；

R——摩爾氣體常數(shù)，J?（K?mol）-1；

T——熱力學(xué)溫度，K；

Ea——常數(shù)，稱為反應(yīng)活化能，J?mol-1或kJ?mol-1。

一般認為對于一個指定的反應(yīng)體系，在溫度變化范圍不大時，A和Ea是與溫度無關(guān)的常量。

例2：某一反應(yīng)的活化能為117.15kJ?mol-1，當(dāng)溫度從398K升高到408K時，該反應(yīng)的速率增大至原來的多少倍？解即溫度從398K升高到408K時，反應(yīng)速率增大至原來的238倍。

四、催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率從影響

催化劑是一種能顯著改變化學(xué)反應(yīng)速率，而本身在反應(yīng)前后組成、質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)都保持不變的物質(zhì)。例如2H2O22H2O+O2↑MnO2的存在，加速了H2O2的分解。有催化劑參加的反應(yīng)稱為催化反應(yīng)，催化劑能改變反應(yīng)速率的作用稱為催化作用。催化劑按其作用可分為兩大類：凡能加快反應(yīng)的物質(zhì)