西工大与西安交大期末复习考研备考 化学课件 化学反应的速率.ppt

1）活化能的概念 碰撞理论 有效碰撞: 足够的能力 沿特定方向 那些具有足够高能量，能发生有效碰撞的分子称为活化分子，要使普通分子成为活化分子所需最小能量称为活化能。 （2） 温度对化学反应速率的影响 局限性：未说明反应过程及其能量变化。 过渡态理论 具有足够能量的分子彼此以适当的空间取向相互靠近到一定程度时，会引起分子或原子内部结构的连续性变化，使原来以化学键结合的原子间的距离变长，而没有结合的原子间的距离变短，形成了过渡态的构型，称为活化络合物。 活化络合物 (过渡态) 反应物 (始态) 生成物 (终态) 例如: CO + NO2 → CO2 + NO 反应过程 终态 能 量 EI EII Ea ΔH 始态 (过渡态) ΔH=EII-EI ΔH0，放热反应 反应过程 终态 能 量 EI EII Ea ΔH 始态 (过渡态) 活化能的物理意义在于需要克服这个能垒, 即在化学反应中破坏旧键所需的最低能量。Ea0. ΔH0，吸热反应 （2） 温度对化学反应速率的影响 (1) 温度对化学反应速率的影响 温度升高，大多数化学反应的速度加快 浓度一定 温度升高 E n / % T1 E* T2 Eac 10℃ 2~4倍 2）温度对反应速率的影响 1889年Arrhenius在大量实验事实的基础上，提出了k与T 之间的定量关系式，称为阿伦尼乌斯方程: 若已知T1, k1, T2, k2, 可求出Ea 求出Ea 后, 可用内插法或外推法求算指定温度下的k值。 （2） 温度对化学反应速率的影响 反应有如下反应数据，计算该反应的活化能 T(℃) T(K) 1/T(K-1) k(s-1) ln(k) 20 293 3.41×10-3 2.0 ×10-5 -10.82 30 303 3.30 ×10-3 7.3 ×10-5 -9.53 40 313 3.19 ×10-3 2.7 ×10-4 -8.22 50 323 3.10 ×10-3 9.1 ×10-4 -7.00 60 333 3.00 ×10-3 2.9 ×10-3 -5.84 Solution ∴ Ea = -R(斜率) =(-8.314J·K·mol-1)(-1.2 ×104 K) =1.0 ×105J?mol-1 由阿伦尼乌斯方程可以得到以下几点： 1）反应速率常数k与反应时温度有关，温度升高，k增大。一般反应温度每升高10℃，k将增大2~4倍； 2）Ea处于方程的指数项中, 对k有显著影响。室温下， Ea每增加4 kJ·mol-1, k值降低约80%； 3）对同一反应,升高一定温度,在高温区k值增加较少； 4）对不同反应, 升高相同温度, Ea大的反应 k 增大的倍数多(即具有较大的温度系数)。 （2） 温度对化学反应速率的影响 解： 一般化学反应的活化能在40～400kJ.mol－1范围内， 多数在50～250kJ.mol－1 之间。 （1）若活化能为100kJ.mol－1 ，试估算温度由300K上升10K，温度由400K上升10K，速率常数各增至多少倍。假设指前因子A相同。 （2）活化能为150kJ.mol－1 ，作同样计算。 （3）将计算结果加以对比，并说明原因。 由计算结果可见，虽然活化能相同，同样上升10K，原始温度高的k增加得少。 与活化能低的反应比较，在同样原始温度的，升高同样温度，活化能高的反应 k增加得多。因为活化能高的反应对温度敏感。 （3）反应物质间的接触状况对反应速率影响 1）气相或溶液中进行的化学反应不考虑接触状况。 2）固体参加，其接触面积和形状不可忽视。红热状态的块状铁与水蒸气之间的反应进行得非常缓慢, 而同样温度下铁粉的反应则要快得多： 铁与盐酸的反应 人们很难看到煤块或面粉爆炸的报导,但煤矿和面粉厂的粉尘爆炸却不乏其例. （4）催化剂对反应速率的影响 作用原理：通过改变反应历程,改变Ea; 正催化(酶催化)；负催化（缓蚀剂、防腐剂） EaⅠ EaⅡ ΔH 反应历程 能量 催化剂改变反应途径示意图 O 2H2O2 2H2O+O2 Br2+2H2O2 Br2+2H2O+O