1、第七章化學(xué)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)，7-1化學(xué)反應(yīng)速率7-2濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響7-3溫度對化學(xué)反應(yīng)速率和阿倫尼烏斯公式7-4反應(yīng)過程7-5碰撞理論和過渡態(tài)理論7-6催化劑對反應(yīng)率的影響，7-1化學(xué)反應(yīng)速率，化學(xué)反應(yīng)，爆炸反應(yīng)等一些進(jìn)展幾乎在瞬間完成，但巖石的風(fēng)化(David aser，Northern Exposure，美國TV電視劇，季節(jié))熱力學(xué)可以預(yù)測的反應(yīng)，但反應(yīng)太慢，實(shí)際上沒有發(fā)生。例如，鉆石在常溫常壓下變成石墨，在常溫下氫和氧反應(yīng)產(chǎn)生水等化學(xué)熱力學(xué)只討論反應(yīng)的可能性、趨勢、程度，而不討論反應(yīng)速度?；瘜W(xué)反應(yīng)速率，1，平均速度和瞬時(shí)速度的化學(xué)反應(yīng)平均速度是在反應(yīng)過程的特定時(shí)間間隔(T)內(nèi)參與反應(yīng)

2、的物質(zhì)量的變化量?？梢员硎緸閱挝粫r(shí)間內(nèi)反應(yīng)物的減少量或產(chǎn)物的增加量。rnB/t式的nB可以表示為時(shí)間間隔t(t種狀態(tài)，化學(xué)反應(yīng)速率，體積在固定密封容器內(nèi)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)，單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度降低或產(chǎn)物濃度增加)。正則表達(dá)式是rcB/t，表達(dá)式中cB參與反應(yīng)的物質(zhì)B在T時(shí)間內(nèi)發(fā)生的濃度變化。取絕對值的原因是反應(yīng)率總是正數(shù)，無論是否大小?；瘜W(xué)反應(yīng)速率，只有某一時(shí)刻的反應(yīng)速度表示某一時(shí)刻的化學(xué)反應(yīng)實(shí)際速度。我們通常說瞬時(shí)速度。瞬時(shí)速度是濃度隨時(shí)間變化的速率。7-2濃度對化學(xué)反應(yīng)速率，1，速度方程，速度常數(shù)的影響，如果我們做c-t圖，求出V，再做v-c，就可以是直線了。也就是說，vN2O5或v=kN2O

3、5牙齒式稱為N2O5的反應(yīng)率方程式，K是比例系數(shù)。也就是說，如果N2O5=1mol/，則v=k。因此，K的物理意義是單位濃度的反應(yīng)速度。K大，K小。K與濃度無關(guān)的溫度升高，K就會(huì)變大。濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響(例如，340K至N2O5=0.160MOL/L，v=0.056 MOLL-1 MIN-1)，牙齒反應(yīng)的速度常數(shù)和解決方案3360為v=kn 2o 5k=v/n 21反應(yīng)aA bB=dD eE的速度方程式通常是：v=kAmBn m，N分別表示A和B的濃度的指數(shù)，分別稱為反應(yīng)物A和B的反應(yīng)指數(shù)。M n牙齒反應(yīng)的總反應(yīng)系列。濃度為化學(xué)反應(yīng)速率(例如2H2O 2=2H2O O2v=kh2o 2m

4、=第一反應(yīng)s2o 82-2i-=2so 42-i2v=ks2o 82-I)級(jí)數(shù)為零的反應(yīng)稱為0級(jí)反應(yīng)。濃度變化，速度不變。決定速度方程必須以實(shí)驗(yàn)事實(shí)為依據(jù)。濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，如化學(xué)反應(yīng)AA B=C等于298K時(shí)，將A B溶液混合到其他濃度。得到以下資料。，a的初始濃度b的初始濃度初始速度(mol/ls)1 . 0 1 . 01 . 210-2 . 0 1 . 02 . 310-2 4 . 0 1 . 04 . 910-2 1 . 0 1 . 01 . 210，濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，分析：v=.濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，解法：速度方程式v=kCOmCl2n取得：v1=kCOmCl21

5、n v2=kCOmCl22n，濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，V=kCOCl23/2m n=2因此，lgk或lnk與1/T具有線性關(guān)系。溫度對化學(xué)反應(yīng)速率和Alenius公式的影響可以繪制直線、斜度=、截?cái)?lnA，并且可以通過在NO2CO系統(tǒng)的各種溫度下測量K來生成lnk1/T圖。斜率為-1.610104 Ea=-8.314(任何反應(yīng)在T1中測量的速度常數(shù)設(shè)置為k1，任何反應(yīng)在T2中測量的速度常數(shù)為k2，常識(shí)中Ea的單位是Jmol-1，7-4反應(yīng)過程，大量實(shí)驗(yàn)事實(shí)是絕大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)都可以通過簡單的步驟完成化學(xué)反應(yīng)經(jīng)驗(yàn)的路徑稱為反應(yīng)機(jī)理(或反應(yīng)過程)。1、基本反應(yīng)和鄭智薰基本反應(yīng)一次完成的化學(xué)反應(yīng)，

6、由基本反應(yīng)組成的化學(xué)反應(yīng)，稱為簡單反應(yīng)。由兩三個(gè)基本反應(yīng)組成的化學(xué)反應(yīng)稱為非本反應(yīng)或復(fù)雜反應(yīng)。反應(yīng)過程：H2O2 2BR-2H2OBR2由以下一系列基本反應(yīng)組成：H H2O 2 h3o 2 h3o 2(快速反應(yīng))H3O2H2O2 H2O2(第一個(gè)基本反應(yīng)的反過程，快速反應(yīng))H3O2 Br- H2O HOBr(緩慢反應(yīng))HOBr H Br- H2O Br2(快速反應(yīng))H2 i22 hi i222 hi，反應(yīng)過程，2，反應(yīng)分子數(shù)(僅限基礎(chǔ)反應(yīng))基礎(chǔ)反應(yīng)可分為三類茄子：單分子反應(yīng)：主要包括分解反應(yīng)和異構(gòu)化反應(yīng)。例如：H3O2 H H2O22II2雙分子反應(yīng)：絕對多數(shù)原反應(yīng)屬于雙分子反應(yīng)。例如：H H

7、2O2H3O2 H3O2 Br-H2O HOBr 2II2三分子反應(yīng)：屬于三分子反應(yīng)的元素反應(yīng)不多。因?yàn)槿齻€(gè)粒子同時(shí)碰撞的概率很小。HOBr H Br-H2O Br2 2I H22HI，反應(yīng)過程，3，基本反應(yīng)的速度方程恒溫下，基本反應(yīng)的反應(yīng)速度與每個(gè)反應(yīng)物的濃度系數(shù)平方成正比。也稱為質(zhì)量作用定律對。aA bB dD eE為：V=K ABB。H2O2 2Br- 2H 2H2O Br2的速度方程式不能寫為v=kH2O2H 2Br-2。因?yàn)槟遣皇俏逶磻?yīng)。，反應(yīng)歷史，H2O2 2BR-2H2OBR2是由以下基本反應(yīng)組成的hh2o 2 h3o 2 h3o 2 h3o 2 h3o 2 BR-H2O H2

8、 obr(慢反應(yīng))HOBr H Br-H2O Br2是由速度確定階段引起的慢反應(yīng)：也就是說，v=kH3O2 Br-但是在初始狀態(tài)下沒有H3O2。只有H2O2、Br-、H。由于H3O2 H2O2H3O2是快速反應(yīng)，因此需要更改H3O2。在溶液中立即平衡。對于h3o 2=kh2o 2v=kh2o 2 bv:H2 i22 hi的反應(yīng)I 22 i22 ii 22 I h22 hi(慢反應(yīng))決定階段的反應(yīng)是2I H22HI v=kI2H2 3級(jí)反應(yīng)中的化學(xué)反應(yīng)速率方程式，因?yàn)镮 22 I是快速反應(yīng)，所以可以立即平衡K=I2在化學(xué)中完全掌握他們的反應(yīng)機(jī)理數(shù)量還很少，反應(yīng)機(jī)理測量工作相當(dāng)復(fù)雜和精細(xì)。7-5碰

9、撞理論和過渡態(tài)理論，1，碰撞理論和過渡態(tài)理論隨著反應(yīng)進(jìn)行的時(shí)間延長，反應(yīng)常數(shù)減少，反應(yīng)慢。為了說明反應(yīng)的速度及其影響因素，目前提出了兩種茄子理論：碰撞理論理論和過渡態(tài)理論。1.碰撞理論基本知識(shí)：反應(yīng)是反應(yīng)物分子徐璐碰撞而發(fā)生的，其中可反應(yīng)的碰撞稱為有效碰撞。發(fā)生有效碰撞的分子稱為激活分子。活性分子的百分比越大，有效碰撞數(shù)越多，反應(yīng)速度也越大。激活分子的能量比普通分子高，激活分子擁有的平均能量(E*)和整個(gè)反應(yīng)物分子的平均能量(E)的差異稱為實(shí)驗(yàn)活化能或Arrhenius活化能(活化能(Ea)。Ea=E*-E，碰撞理論和過渡態(tài)理論，活化能物理意義是，從反應(yīng)物到產(chǎn)物的“能量障礙”越大，活性分子數(shù)越

10、小，反應(yīng)物分子的有效碰撞越少，反應(yīng)率就越小。不同的化學(xué)反應(yīng)是由不同的活化能，活化能實(shí)驗(yàn)決定的。通用化學(xué)反應(yīng)活化能60kJmol-1240 kJmol-1。小于活化能40kJmol-1的反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)速度很大。大于活化能400kJmol-1的反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)速度慢。是活化能大小物質(zhì)結(jié)構(gòu)的反映。碰撞理論和過渡態(tài)理論：以下氨反應(yīng)的活化能N2(g) 3H2(g)2NH3(g)Ea=330kJ/mol牙齒反應(yīng)的G=-33.28 KJ/Molh=-，但它的活化能因此，為了實(shí)現(xiàn)特定的自發(fā)反應(yīng)，活化能是值得考慮的重要因素。活化能(WHO)很寬，因此根據(jù)方程的符號(hào)，活化能()也不同。碰撞理論和過渡態(tài)理論、2、過渡態(tài)理

11、論必須通過從反應(yīng)物到產(chǎn)物的反應(yīng)過程形成一種切換狀態(tài)，即反應(yīng)物分子活化，形成活化配合物中間狀態(tài)。例如，A BCABC=AB C反應(yīng)物激活配合物產(chǎn)物，碰撞理論和過渡態(tài)理論，C沿AB鍵軸接近時(shí)AB的化學(xué)鍵松弛和減弱，原子C和原子A之間形成新鍵，就形成了CAB的結(jié)構(gòu)。牙齒切換狀態(tài)的配置稱為激活配合物。牙齒激活的配合物位可能很高，因此非常不穩(wěn)定?？梢苑祷氐皆挤磻?yīng)物(C，AB)，也可以分解為產(chǎn)品(AC，B)?；瘜W(xué)反應(yīng)速度取決于激活配合物濃度、激活配合物分解的百分比、激活配合物分解的速度。7-6催化劑對反應(yīng)率的影響，第一，催化劑可以改變反應(yīng)速度，而其本身的組成和質(zhì)量稱為反應(yīng)前后不變的催化劑。催化劑能改變反

12、應(yīng)速度的作用稱為催化作用。像：這樣的催化劑為什么能改變化學(xué)反應(yīng)速度？許多實(shí)驗(yàn)測量指出了催化劑能加速反應(yīng)的原因。因?yàn)樗鼌⑴c了變化過程，改變了原始反應(yīng)的途徑，降低了反應(yīng)的活化能水平。，催化劑對反應(yīng)率的影響，例如，名為：A BAB的化學(xué)反應(yīng)，無催化劑存在時(shí)按照路徑I進(jìn)行，其活化能Ea，催化劑K存在時(shí)其反應(yīng)機(jī)理變化，反應(yīng)按照路徑II進(jìn)行兩個(gè)階段。A KAK活化能E1 AK BAB K活化能E2 E1、E2都小于Ea，因此反應(yīng)速度加快。由于添加催化劑，部分反應(yīng)可能加速的階段是驚人的。如果反應(yīng)在503K進(jìn)行，如：HI分解反應(yīng)，在沒有催化劑的情況下，以活化能184kJmol-1為催化劑的Au粉末降低到活化能104.6kJmol-1，由于活化能減少，約80kJmol-1，反應(yīng)速度增加了1千萬倍。催化劑對反應(yīng)率的影響，所以：1。催化劑對反應(yīng)速度