第3章 化学动力学基础（课件）- 《无机化学》同步教学（高教·第四版）

§3.1 化学反应速率的概念 第三章 化学动力学基础 §3.5 催化剂和催化作用 §3.4 反应速率理论和反应机理简介 §3.3 温度对反应速率的影响 —Arrhenius方程式 §3.2 浓度对反应速率的影响 —速率方程式 §3.1 化学反应速率的概念 3.1.1 定容反应的反应速率 3.1.2 平均速率与瞬时速率 如果体积不变： 3.1.1 定容反应的反应速率 aA + bB yY + zZ 对于定容的气相反应： 对于一般的化学反应： 3.1.2 平均速率与瞬时速率 1. 平均速率 某一有限时间间隔内浓度的变化量。 40℃，5.00mLCCl4中N2O5的分解速率 2N2O5(CCl4) 2N2O4(CCl4)+ O2(g) t1= 0 s c1(N2O5) = 0.200 mol·L-1 t2=300 s c2(N2O5) = 0.180 mol·L-1 2. 瞬时速率 时间间隔Δt趋于无限小时的平均速率的极限。 2N2O4 (CCl4) + O2(g) 例：2N2O5(CCl4) 为导数，它的几何意义是c-t曲线上某 点的斜率。例如270s时的瞬时速率： A点的斜率= §3.2 浓度对反应速率的影响 —速率方程式 3.2.1 化学反应速率方程式 3.2.3 浓度与时间的定量关系 3.2.2 由实验确定反应速率方程的 简单方法—初始速率法 9 40℃，CCl4中N2O5分解反应的υ：c( N2O5 ) 3.2.1 化学反应速率方程式 N2O5的分解速率与N2O5浓度的比值是恒定的，即反应速率υ与c(N2O5)成正比。 可见： 对于一般的化学反应： 　α,β—反应级数：若α=1，A为一级反应； β=2，B为二级反应，则α+β=3，总反应级数为3。α，β必须通过实验确定其值。通常α≠a,β≠b。 k —反应速率系数：零级反应 mol·L-1 ·s-1； 一级反应 s-1；二级反应 (mol·L -1)-1 ·s-1； k 不随浓度而变，但受温度的影响，通常温度升高， k 增大。 例如： 反应的有关实验数据如下： 3.2.2 由实验确定反应速率方程的 简单方法—初始速率法 13 该反应的速率方程式： 对NO而言是二级反应，对H2而言是一级反应。 试问如何求出反应速率系数？ 亦可写为： 3.2.3 浓度与时间的定量关系 lnc-t 曲线应为直线 当反应物A的转化率为50%时所需的反应时间称为半衰期，用 表示。 对于一级反应,其半衰期为： 则 半衰期： 零级、一级、二级反应的速率方程总结： 仅适用于只有一种反应物的二级反应。 3.3.1 Arrhenius方程式 §3.3 温度对反应速率的影响 —Arrhenius方程式 3.3.3 对Arrhenius方程的进一步分析 3.3.2 Arrhenius方程式的应用 影响反应速率的因素有两个： k和cB k与温度有关，T增大，一般k也增大， 但k~T不是线性关系。 反应速率方程 3.3.1 Arrhenius方程式 k-T 关系图： lnk-1/T 图 Arrhenius方程： （指数形式） k0—指前参量 Ea—实验活化能，单位为kJ·mol-1。 k-T 图 由Arrhenius方程可定义Ea： 显然 为直线关系， 直线的截距为lnk0 。 直线的斜率为 ， 1.已知T1—k1， T2—k2，求Ea 活化能的数量级在40 ~400 kJ·mol-1 ，多数为60~250 kJ·mol-1 。 两式相减，整理得到： 3.3.2 Arrhenius方程式的应用 2.由Ea计算反应速率常数 例题：2N2O5(g)2N2O4 (g) + O2(g) 已知：T1=298.15K, k1=0.469×10-4s-1 T2=318.15K, k2=6.29×10-4s-1 求：Ea及338.15K时的k3。 2. 温度升高，k增大，一般反应温度每升高10℃，k将增大2~10倍； 1. 在 ，Ea处于方程的指数项中，对k有显著影响，在室温下， Ea每增加4kJmol-1，k