5.3影响化学反应速率的因素（课件）-《无机化学》同步教学（北京出版社）

第五章 化学反应速率 和化学平衡 Atomic Structure Chapter 1 本章主要内容 化学反应速率 反应速率理论简介 影响化学反应速率的因素 化学平衡和平衡常数 影响化学平衡的因素 从事化学研究的人们常常关心的问题 化学 热力学 化学 动力学 如果把物质（A）与物质（B）放在一 起， 他们能发生反应形成新物质（C） 吗？ 即A＋B→C 能发生吗？ 如反应能够发生，它是放热的还是吸热的？ 这个反应的速率多大？ 这个反应的最大产率是多少？ 这个反应是怎样发生的？什么反应的机理？ 主要研究的是反应进行的速率, 并根据研究反应速率提供的信息探讨反应机理，即研究反应的快慢和反应进行的途径。 主要研究化学反应过程中吸收或放出的热量、化学反应的自发性（即两种物质之间能否发生化学反应）以及化学反应的限度（反应完成之后反应物的量与产物的量之间的关系）一类基本问题。 化学热力学 化学动力学 随着空气中二氧化硫浓度的增加使得酸雨的“浓度”也在增加。结果文物被腐蚀的速度也在加快。 文物是不可再生的资源 第三节 影响化学反应速率的因素 一、速率方程——浓度的影响 白磷在纯氧气中 在空气中的燃烧 一步完成的反应称基元反应，又称简单反应。 复杂反应 分两步或多步完成的反应称为非基元反应，也叫复杂反应。 基元反应 反应速率 ∝ 碰撞次数 ∝ 反应物浓度 用来表示反应速率与反应物浓度之间定量的关系式叫速率方程。 一、速率方程——浓度的影响 一定温度下：某 基元反应 mA + nB → pC + dD 速率方程 上式称速率方程式，式中 k 为反应速率常数，它取决于反应物的性质及温度，与反应物浓度无关。 实验证明质量作用定律只适用于基元反应，因为基元反应直接代表了反应物分子间的相互作用。 实验还表明： 绝大多数反应都不是基元反应，是几个连续步骤的复合反应。 质量作用定律可适用于其中每一步基元反应，但不适用于总反应，因为总反应代表的是以的总体计量关系，并不代表反应的真正历程。 二、阿伦尼乌斯方程——温度的影响 温度对化学反应速率的影响很显著。一般情况下，反应速率随温度升高而加快，而且温度每升高 10℃，反应速率约增加 2～4倍。 二、阿伦尼乌斯方程——温度的影响 阿累尼乌斯（Arrhennius）1898年论证了温度与反应速率之间的定量关系： 或 式中： A 是与反应有关的特性常数，称为频率因子；Ea 为活化能（J/mol）；对某给定的反应Ea为定值，当温度变化不大时，Ea 和 A 不随温度变化。 由上式可见： k 与温度有关。温度越高，k 越大，反应速率越快。 k 与活化能有关。 二、阿伦尼乌斯方程——温度的影响 ①改变反应温度，改变了反应中活化分子的百分数，但并没有改变反应 的活化能。 ②无论是吸热反应还是放热反应，升高反应温度，都会使反应速率加快，只不过是吸热反应速率加快的程度大于放热反应而已。 注意 三、催化剂对反应速率的影响 催化剂：是一种能改变化学反应速率，但不改变化学平衡位置，存在少量就能加快反应而本身最后并无损耗的物质。 基本特点： 只能对热力学上可能发生的反应起作用； 通过改变反应途径以缩达到平衡的时间； 只有在特定的条件下催剂才能表现活性。 催化剂不可以改变反应方向； 催化剂能改变反应速率的原因是改变了化学反应途径，降低反应的活化能，提高了反应的活化分子百分数。 三、催化剂对反应速率的影响 酶：生物催化剂，是生物体内自身合成的具有催化功能的一类大分子，主要是蛋白质。 基本特点： 具有极高的催化效率； 反应所需条件非常温和； 具有极高的专一性； 稳定性是相对的。 如蛋白质的水解，在体外需用浓的强酸或强碱，并且煮沸相当长时间才能完成。但食物中的蛋白质在酸碱性都不强、温度仅 37℃的人体消化道中，却能迅速消化，就是消化液中胃蛋白酶等催化的结果。 酶对它所催化的物质有严格的选择性，如α-淀粉酶作用于淀粉分子的主链，使其水解成糊精，而β-淀粉酶只水解淀粉分子的支链，生成麦芽糖。 1.气相或溶液中进行的化学反应不考虑接触况。 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 3Fe (s) + 4 H2O(g) ＝ Fe3O4(s) + 4 H2(g) ↑ 四、反应物之间