2.1分析化学反应速率（温度对反应速率影响.）（课件）-《无机化学》同步教学（化学工业出版社）

温度对反应速率影响 1 1 温度对反应速率影响 温度对化学反应速率的影响较显著，许多反应在加热的条件下进行 氢气和氧气化合成水： 常温下几乎不反应，当加热到600 ℃，就会立即反应，发生猛烈爆炸 2H2 + O2 = 2H2O 例如 1 2 温度对反应速率影响 1 3 温度对反应速率影响 现象 热水中的试管，先出现浑浊，反应快； 冷水中的试管，后出现浑浊，反应慢。 结论 当其他条件不变时，升高温度，反应速率加快； 降低温度，反应速率减慢。 1 4 温度对反应速率影响 经验 其他条件不变时，温度每升高10 ℃，反应速率约增大2～4倍。 例如 氢气与氧气化合生成水的反应 反应温度 18℃ 400℃ 500℃ 600℃ 反应时间 2.3×1012 年 80天 2小时 立即爆炸 1 5 温度对反应速率影响 应用 温度能显著改变化学反应速率，因此在实践中人们经常通过改变温度来控制反应速率。 化学实验室和化工生产中，经常采取加热的方法来加快化学反应速率；为了防止某些药物特别是生物制剂受热变质，通常把它们存放在阴凉、低温处或置于冰箱内保存。 1 6 温度对反应速率影响 应用 温度对反应速率的影响大体可分为五种类型，如图 (1) (2) (3) (4) (5) 1 7 温度对反应速率影响 本节主要讨论 常见的第Ⅰ种类型 即阿伦尼乌斯型温度与反应速率的关系 01 02 03 04 05 01 第Ⅰ种类型是反应速率随温度升高逐渐增大，呈指数关系，这种类型最常见，称为阿伦尼乌斯型 02 03 04 05 第Ⅱ种类型是有爆炸极限的反应，其特点是温度升高到某一值后，反应速率常数迅速增大，发生爆炸 第Ⅲ种类型是复相催化反应，只有在某一温度时速率最大 第Ⅳ种类型是碳的氧化反应，反应速率常数不仅出现极大值，还出现极小值，这可能是由于温度升高时副反应很多，而使反应复杂化 第Ⅴ种类型是反应速率常数随温度升高而减少极为罕见，NO氧化反应就属于这种情况 1 8 阿伦尼乌斯方程 描述了速率随温度而变化的指数关系 指数式： A 称为指前因子 称为Arrhenius 活化能 Arrhenius认为 A 和 都是与温度无关的常数 1 9 阿伦尼乌斯方程 描述了速率系数 k 与 1/T 之间的线性关系 （对数）不定积分式： 可以根据不同温度下测定的 k 值，以 lnk 对 1/T 作图，从而从直线的斜率 求出活化能 由截距 求出指前因子 A。 是积分常数 1 10 阿伦尼乌斯方程 速率系数 k 值随温度T 的变化率，决定于活化能 值的大小 微分式 恒大于零，故反应温度 升高 活化能越高，速率系数对温度变化越敏感。 1 11 阿伦尼乌斯方程 设活化能为与温度无关的常数 定积分式： 根据两个不同温度下的 k 值，计算活化能 这在温度区间不大时，与实验数据相符 1 12 活化能 能量足够高、通过碰撞能发生反应的反应物分子称为活化分子，活化分子所处的状态称为活化状态。 对基元反应来说，活化能是活化分子的平均能量与所有反应物分子平均能量之差 阿伦尼乌斯把活化能解释为活化分子的平均能量与普通分子的平均能量的差值。一般化学反应的活化能约在50kJ/mol-300 kJ/mol之间。 也可将活化能视为化学反应必须克服的能峰，化学反应活化能的大小就代表能峰的高低。能峰愈高，反应的阻力愈大，反应就愈难以进行，即反应速率愈低。 1 13 活化能 1 一定温度下，反应的活化能越小，活化分子的数目就越多，反应的速率就越快。 3 对于不同反应，活化能越大，其速率随温度的变化率越大。 2 对于一定反应，其反应的活化能为定值，当温度升高时，活化分子的数目及其碰撞次数就增多，因而使反应速率增加 03 02 01 当几个反应同时进行时，高温对活化能较大的反应有利，低温对活化能较小的反应有利。 工业生产上常利用这些特殊性来加速主反应，抑制副反应。 1 14 范霍夫近似规律 范霍夫根据大量的实验数据总结出一条经验规律：温度每升高10 K，反应速率近似增加2~4倍。这个经验规律可以用来估计温度对反应速率的影响。 例如：某反应在390 K时进行需10min若降温到290 K，达到相同的程度，需时多少？ 解：取每升高10 K，速率增加的下限为2倍。 1 15 范霍夫近似规律 1 16 谢谢观看 1 17 $$