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04第四章化学反应速率.ppt

发布:2018-09-19约3.98千字共41页下载文档
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无机及分析化学 西南科技大学 * 第四章 化学反应速率 主要内容: 重点内容: 4.1 化学反应速率 4.2 反应速率理论简介 4.3 温度对反应速率的影响 4.4 催化剂 1. 化学反应速率的定义和速率方程 2. 反应速率理论 3. 温度对反应速率的影响 1. 定义: 如果化学反应的速率是在一定时间间隔内求得的,叫平均反应速率,用 表示。 4.1.1 平均反应速率 §4-1 化学反应速率 单位时间内,某反应物或生成物浓度的变化。 2. 表示式 对化学反应: aA +bB → cC + dD 浓度的单位:mol·L-1 时间的单位:s(h、min) 同一反应,可用不同物质的浓度的变化表示反应速率,其值可能不同。 起始浓度/(mol·L-1) 例: 2秒后浓度/(mol·L-1) 0.8 2.4 0.4 1 3 0 N2 + 3H2 → 2NH3 3. 注意 (1)为使反应速率为正值,若以反应物表示反应速率,则浓度变化率前要加负号 ; (2)为得单一反应速率,表示式可写成通式 或 1.定义:时间间隔Δt 趋于无限小时的平均速率的极限值。 2.表示式 aA +bB → cC + dD 4.1.2 瞬时速率 或 例:N2O5的分解反应: 2N2O5(g)→4NO2(g)+O2(g) 在340K测得实验数据为 t /min 0 1 2 3 4 5 c(N2O5)/(mol·L-1) 1.00 0.70 0.50 0.35 0.25 0.17 求反应在2分钟内的平均速率及1分钟时的瞬时速率。 2N2O5(g)→4NO2(g)+O2(g) 解: (1)求平均反应速率 N2O5分解的c-t曲线 作图法求瞬时反应速率 时间t 4.2 0.92 0 y1 y2 x1 x2 1 2 t /min 浓度(N2O5) (2)求1分钟时的瞬时反应速率 1min时的单一瞬时速率为 在c-t线上任一点作切线,其斜率的负值就是N2O5该时刻的瞬时速率 1.基元反应 反应物分子在碰撞中一步直接转化为生成物分子的反应叫基元反应,又叫简单反应、元反应。 4.1.2 反应机理 2.非基元反应 由多个基元反应组成的化学反应叫非基元反应,又叫复杂反应。 常遇到的化学反应绝大多数是非基元反应,基元反应甚少。 (2)2NO→N2O2 (快)(基元反应) (3)N2O2+H2→N2O+H2O (慢)(基元反应) (4)N2O+H2→N2+H2O (快)(基元反应) (1)2NO+2H2→N2+2H2O (非基元反应) 其反应机理是 例: (1)表示式 基元反应 反应速率与反应物浓度的关系 上式称为基元反应的速率方程式,也称质量作用定律。 4.1.3 速率方程和速率常数 1. 基元反应的速率方程 aA +bB → cC + dD 其中, cA,cB:反应物的浓度,单位:mol·L-1 k: 速率常数,不同反应有不同的 k 值 a,b: 反应对A,B的级数 n=a+b: 各反应物浓度的指数之和叫反应级数 k的物理意义:cA=cB=1mol·L-1,k在数值上与反应速率相等;k是温度的函数,与浓度无关,其单位与反应级数有关。 n=0 零级反应 k的单位是mol·L-1·s-1 n=1 一级反应 k的单位是s-1 n=2 二级反应 k的单位是mol-1·L·s-1 n=3 三级反应 k的单位是mol-2·L2·s-1 (2)质量作用定律的文字表述 在恒定温度下,基元反应的反应速率与反应物浓度以方程式中化学计量数为乘幂的乘积成正比。 表示的是:任何瞬间的反应速率与该瞬间反应物浓度的关系,确切地讲,是微分反应速率方程式。 例: NO2(g)+CO(g) ? NO(g)+CO2(g) 2NO(g)+O2(g)?2NO2(g) 基元反应 基元反应 v=kc(NO2)c(CO) 反应级数 n = 2 v=kc(NO)2c(O2) 反应级数 n = 3 (3)注意 a. 若反应物为固体和纯液体的浓度视为单位浓度,不必列入反应速率方程式。 如 C(s)+O2(g)→CO2(g) v = kc(O2) b. 若反应物有气体,可用气体分压代替浓度 如 C(s)+O2(g)→CO2(g) v = kp(O2) c. 对于基元反应,速率方程式中浓度的方次一定等于反应物
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