化学反应速率 (4)课件.ppt

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1、关于化学反应速率(4)现在学习的是第1页，共111页学习要求 1了解化学反应速率、反应速率理论的概念。了解化学反应速率、反应速率理论的概念。2理解基元反应、复杂反应、反应级数、反应理解基元反应、复杂反应、反应级数、反应 分子数的概念。分子数的概念。3掌握质量作用定律和零级、一级、二级反应掌握质量作用定律和零级、一级、二级反应 的特征。的特征。4掌握浓度、温度及催化剂对反应速率的影响。掌握浓度、温度及催化剂对反应速率的影响。5 掌握温度与反应速率关系的阿仑尼乌斯经验掌握温度与反应速率关系的阿仑尼乌斯经验 公式，并能用活化分子、活化能等概念解释公式，并能用活化分子、活化能等概念解释 浓度、温度、催

2、化剂等外界因素对反应速率浓度、温度、催化剂等外界因素对反应速率 的影响。的影响。现在学习的是第2页，共111页(1)该反应能否自发进行?即反应的方向 性问题；(2)在给定条件下，有多少反应物可以最 大限度地转化为生成物？即化学平衡 问题；(3)实现这种转化需要多少时间？即反应 速率问题。现在学习的是第3页，共111页反应进行的快慢反应进行的快慢、条件、机理、条件、机理化学反应的现实性化学反应的现实性反应能否发生反应能否发生及反应的限度及反应的限度化学反应的可能性化学反应的可能性化学反应中能量的变化化学反应中能量的变化化学反应速率化学反应速率化学动力学化学动力学化学热力学化学热力学现在学习的是第

3、4页，共111页 H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)rGm,298.15K=237.2kJmol-1 NO(g)=1/2N2(g)+1/2O2(g)rGm,298.15K=86.6kJmol-1 NaOH(l)+HCl(l)=NaCl(l)+H2O(l)rGm,298.15K=79.9kJmol-1 现在学习的是第5页，共111页汽车尾气NO的治理(内燃机工作时，由空气中的N2和O2相互反应生成的):2NON2+O2 rGm,298.15K=173.2kJmol-1 化学热力学的知识：反应可以自发进行，而且可以进行的很完全 化学动力学：活化能太高 现在学习的是第6页，共111页药品有效

4、期:24 T:20 oC 100 oC =3 38=6561(倍)(65614小时)/(24365)=3.0年 aERTkAe现在学习的是第7页，共111页 3-1 化学反应速率化学反应速率3-1-1 化学反应速率及其表示法化学反应速率及其表示法 描述化学反应进行快慢的程度，可以用反应物物质的量随时间不断降低来表示，也可用生成物物质的量随时间不断增加来表示。转化速率定义为反应进度随时间的变化率tttJ1212_tnJn1_代入，可得将 对于等容反应还可用单位体积内的转化速率来描述反应的快慢，称为反应速率（v)，即tctVnVJv11_现在学习的是第8页，共111页瞬间反应速率可表示为：dtdc

5、tcvt11lim0对一般反应 aA+bB dD+eEtctctctcvEDBAedbadd1dd1dd1dd1对于气相反应也可用气体的分压代替浓度。例如分压N2O5(g)N2O4(g)+1/2O2(g)tOptONptONpvd)(d2d)(dd)(d24252现在学习的是第9页，共111页 反应速率是通过实验测定的。实验中，用化学或物理方法测定不同时刻反应物（或生成物）的浓度，然后通过作图法，即可求得不同时刻的反应速率。反应速率的单位为 molL-1S-1现在学习的是第10页，共111页瞬时速率瞬时速率当反应的时间间隔无限缩短时（当反应的时间间隔无限缩短时（t t 0 0）的反应速率：）的

6、反应速率：dtdctclimv0t 瞬时速率的求得瞬时速率的求得 实验作图法：实验作图法：由实验测得反应物或生成物的浓度随时间变化的相应数据，再以浓由实验测得反应物或生成物的浓度随时间变化的相应数据，再以浓度对时间作图，可得度对时间作图，可得ct曲线。过曲线上某点作切线，则该切线斜率的负值曲线。过曲线上某点作切线，则该切线斜率的负值，就等于反应在此对应时刻的瞬时速率。，就等于反应在此对应时刻的瞬时速率。现在学习的是第11页，共111页 以以H2O2浓度为纵坐标，时间为横坐标，绘制浓度随时间变化而变浓度为纵坐标，时间为横坐标，绘制浓度随时间变化而变化的曲线，过曲线上任意一点做切线，其斜率为：化的

7、曲线，过曲线上任意一点做切线，其斜率为：dt)OH(dc22斜率曲线上任意一点的斜率的负值，就等于曲线上任意一点的斜率的负值，就等于该点所对应时刻的反应瞬时速率。该点所对应时刻的反应瞬时速率。如图中a点的瞬时速率为：dcbd)OH(22现在学习的是第12页，共111页 3-2 反应速率理论反应速率理论 一、碰撞理论 碰撞理论认为：（1）反应物分子之间必须相互碰撞.（2）能发生化学反应的碰撞叫有效碰撞.(不发生化学反应的碰撞弹性碰撞)有效碰撞的条件：a.只有极少数具有特别大的动能的分子碰撞 b.以一定空间取向的碰撞.现在学习的是第13页，共111页 HI +=H2 +I2 HI HI +=HI

8、+HI IH现在学习的是第14页，共111页 活化分子：具有较大的动能能发生有效碰撞的分子.活化能：活化分子的最底能量（E*)与反应物分子的平均能量之差 Ea=E*-Em (kJmol-1)一般化学反应的活化能约为40400kJ.mol-1现在学习的是第15页，共111页活化能与反应速率的快慢：在一定的温度下气体分子具有一定的平均动能，但各分子的动能并不相同。其能量分布如图所示（称Maxwell-Boltzmann分布曲线）现在学习的是第16页，共111页活化能就是把反应物分子转变为活化分子所需的能量。现在学习的是第17页，共111页现在学习的是第18页，共111页反应 NO2(g)+F2(g

9、)2NO2F 反应机理为：1）NO2(g)+F2(g)2NO2F F（慢反应）2）F NO2 2NO2F（快反应）现在学习的是第19页，共111页非反应性碰撞，由于分子具有的动能小于活化分子的最低能量。现在学习的是第20页，共111页反应性碰撞，由于碰撞分子具有足够大的动能（活化分子），而且碰撞的相对方向正确。现在学习的是第21页，共111页非反应碰撞，虽然分子具有足够大的能量，但由于碰撞的方位不对，不会发生反应。现在学习的是第22页，共111页反应速率是由碰撞频率Z，分子有效碰撞分数f，以及方位因子p有关三个因素决定的:现在学习的是第23页，共111页 碰撞理论对反应速率的解释：温度：升高温

10、度，活化分子百分数增加，反应速度加快。浓度：增加反应物浓度，活化分子总数增加，反应速度加快。催化剂：降低Ea，增加活化分子百分数，反应速度加快。现在学习的是第24页，共111页优点：直观 速率常数与Z、p、有关，即与分子的大小、分子量、活化能、温度、碰撞方位等因素有关，从而从理论上论证了阿仑尼乌斯的公式，阐明了速率常数的物理意义。现在学习的是第25页，共111页缺点：限于处理气体双分子反应，且把分子当作刚性球，忽略了的分子结构。现在学习的是第26页，共111页二、过渡态理论（活化配合物理论）由Eyring和Polanyi提出，运用了量子力学及统计力学方法。1.理论要点：反应物分子相互接近时，形

11、成活化配合物（过渡状态）.过渡态的位能（势能）大于始态和终态的位能，分解生成产物.T一定，Ea越大，则活化分子占分子总数的比例小，反应速率v减小；反之，Ea 越小，反应速率v 越大.现在学习的是第27页，共111页 当具有足够能量的反应物分子相互接近时，并不是简单碰撞就生成产物，而是要经过一个中间过渡状态，即反应物分子先形成活化配合物，然后，化学键经过重排，能量重新分配，形成产物。现在学习的是第28页，共111页AB+CA+BCEarH反应历程势能A B C以下列反应为例:AB+C ABC A+BC现在学习的是第29页，共111页正反应活化能 逆反应活化能 现在学习的是第30页，共111页正反

12、应的热效应 现在学习的是第31页，共111页优点：可以理论计算一些简单反应的活化能、且与Arrhenius的实验活化能值相符。指出了反应速率与微观结构的联系，是一个正确方向。v不但与Ea有关，而且与形成活化配合物过程有关，从而建立了动力学与热力学的桥梁。现在学习的是第32页，共111页缺点：确定活化配合物的结构十分困难。目前只解决了几个简单反应，应用范围还较小。现在学习的是第33页，共111页 例：NNNPhNPhSiMe3Me3SiYbEMDNHAr1Ar1NH2HNPhNHAr1+(5)(11)NNNPhNPhSiMe3Me3SiLnEMDNHAr1NNNPhNPhSiMe3Me3SiLn

13、Ar1HNNHPhNPhPhCNtolueneLn=Y(8),Yb(9)toluene/DME现在学习的是第34页，共111页现在学习的是第35页，共111页ArNH2HNArHNRproduct1,3-H shiftCLnNHAr1ArNH2LnNHArNH2Ar1ARCNLnHNNHArRBNRor ANCR现在学习的是第36页，共111页Synthesis,Characterization of Bridged Bis(amidinates)Lanthanide Amides and Their Application as Catalysts for Addition of Amine

14、s to Nitriles to Monosubstituted N-ArylamidinesWenbo Li,a Mingqiang Xue,a Fan Xu,a Jing Tu,a Yong Zhanga and Qi Shen*a,bDalton Trans.,2012,41,82528260.现在学习的是第37页，共111页3-3 浓度对反应速率的影响浓度对反应速率的影响3-3-1基元反应速率与浓度的关系基元反应速率与浓度的关系 反应速率除取决于反应物质的本性外，外界条件对它也有强烈的影响。这些外界条件主要是浓度、温度和催化剂。一、基 元反应和非基元反应 我们把反应物分子在碰撞中一步直

15、接转化为生成物分子的反应称为基元反应。通常遇到的反应绝大多数均为非基元反应。H2+I2=2HI (非基元反应）I2 2I （基元反应）2I+H2 2HI （基元反应）现在学习的是第38页，共111页 一步完成的的反应称为基元反应基元反应。而大多数反应是多步完成的，这些反应称为非基元反应，或复杂反应复杂反应。252224N ONOO 现在学习的是第39页，共111页 三个基元反应的组合表示了总反应经历的途径。化学反应所经历的途径称为反应机理，或反应历程反应历程 N2O5N2O3+O2N2O3NO2+NON2O5+NO3NO2现在学习的是第40页，共111页二、基元反应的化学反应速率方程式-质量作

16、用 定律 质量作用定律：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乘正比。反应速率与反应物浓度的定量关系称为速率方程式。对于一般的基元反应aA+bB dD+eE 速率方程式为 v=kcAa.cBb k为速率常数,且k值随着反应的不同，以及温度、溶剂和催化剂等而变。现在学习的是第41页，共111页3-3-2 非基元反应的速率方程式 对于非基元反应，从反应方程式是不能给出速率方程式的。必须通过实验，由实验获得有关的数据后，通过数学处理，求得反应级数，才能确定速率方程式。对于反应 aA+bB dD+eE v=kcAx.cBy现在学习的是第42页，共111页关于速率方程式的几点说明

17、：（1）如果有固体和纯液体参加反应，不列入反应速率方程式。如C(s)+O2(g)CO2（g）V=kc(O2)（2）如果反应物中有气体，在速率方程式中可用气体分压代替浓度，v=kp(O2)现在学习的是第43页，共111页(3)对有溶剂水参加的反应，如反应过程中溶剂的相对量变化不大时，则可以把水的浓度也近似看作常数而合并到速率常数项内。122211261266126C H O+H OC H O+C H O()蔗糖（溶剂）（果糖）（葡萄糖）1222112C HOH Ov=kCC2H Ok=kC122211C HOv=kC现在学习的是第44页，共111页3-3-3 反应级数和反应分子数一、反应级数 v

18、=kcAa.cBb 浓度的指数a或b，分别称为反应对A或B的级数；而指数之和称为该反应的级数。现在学习的是第45页，共111页 v=kcAx.cBy x,y称为反应的分级数，分级数之和x+yn，则称为反应的总级数或简称反应级数。元反应的级数都是简单的整数（如可为一级或二级等）；而对于非元反应的级数可以是整数、分数、负数、甚至无法说出具体级数，反应级数必须由实验测得。现在学习的是第46页，共111页反应级数反应速率方程式与反应级数反应速率方程式与反应级数 反反 应应 速率方程式速率方程式 反应级数反应级数 反应物系数之和反应物系数之和 =k k c c 0 0(NH(NH3 3)=)=k k 0

19、 1 0 1 2Na+2H 2Na+2H2 2O O2NaOH+H2NaOH+H2 2 =k k 0 40 4 SO SO2 2ClCl2 2 SO SO2 2+ClCl2 2 =k k c c(SO(SO2 2ClCl2 2)1 11 1 2NO 2NO2 2 2NO+O 2NO+O2 2 =k k c c 2 2(NO(NO2 2)2 2)2 2 I I2 2+H+H2 2 2HI 2HI =k k c c(I(I2 2)c c(H(H2 2)2 2)2 2 2NO+O 2NO+O2 2 2NO 2NO2 2 =k k c c 2 2(NO)(NO)c c(O(O2 2)3 3)3 3 2

20、H 2H2 2+2NO +2NO 2H 2H2 2O+NO+N2 2 =k k c c(H(H2 2)c c 2 2(NO)3 4(NO)3 4 H H2 2+Cl+Cl2 2 2HCl 22HCl 2223H23N21NH)Cl(c)H(ckv22/12211现在学习的是第47页，共111页表中表中：1.1.反应和反应是反应和反应是零级反应零级反应，它表示反应和反应的反应，它表示反应和反应的反应速率与反应物浓度无关。速率与反应物浓度无关。2.2.反应是三级反应。由速率方程式可以知道，此反应反应是三级反应。由速率方程式可以知道，此反应对于对于NO是二级是二级的，而的，而对于对于O O2 2则是

21、一级则是一级的，的，总反应是三级总反应是三级反应。反应。3.3.反应和反应都是反应和反应都是二级反应二级反应，它们的反应速率方程，它们的反应速率方程式都具有质量作用定律的形式，但这两个反应并不属于同式都具有质量作用定律的形式，但这两个反应并不属于同一一类型。反应类型。反应是基元反应是基元反应，而反应，而反应是复杂反应是复杂反应。反应级数现在学习的是第48页，共111页注意：注意：1.1.尽管有时由实验测得的速率方程式，与按照基元反应的质量作尽管有时由实验测得的速率方程式，与按照基元反应的质量作用定律写出来的速率方程式完全一致，也用定律写出来的速率方程式完全一致，也不能不能就认为该反应就认为该反

22、应肯肯定是定是基元反应基元反应。2.2.反应级数并反应级数并不一定不一定与反应式中各反应物系数之和相等。与反应式中各反应物系数之和相等。3.3.有些反应不是简单级数反应，其速率方程式不具备有些反应不是简单级数反应，其速率方程式不具备 =kckc(A)(A)m mc c(B)(B)n n 的形式，所以反应级数无从谈起。的形式，所以反应级数无从谈起。反应级数现在学习的是第49页，共111页二、反应分子数 基元反应中基元反应中实际参加反应的微粒数目 单分子反应:一个分子参加而完成的反应 双分子反应:两个分子参加而完成的反应 三分子反应:三个分子参加而完成的反应 现在学习的是第50页，共111页反应分

23、子数（molecularity of reaction）是指发生基元反应时所需质点（原子、分子或离子）的数目是指发生基元反应时所需质点（原子、分子或离子）的数目 基元反应按反应分子数的不同，一般可以分为单分子反应、双分子反基元反应按反应分子数的不同，一般可以分为单分子反应、双分子反应和三分子反应。三分子反应已很少见，多于三分子的基元反应目前尚应和三分子反应。三分子反应已很少见，多于三分子的基元反应目前尚未发现。未发现。PB2APBAPA基元反应单分子反应双分子反应三分子反应反应分子数现在学习的是第51页，共111页反应级数与反应分子数的区别：反应级数与反应分子数的区别：1.1.反应分子数由反应

24、机理决定，仅由反应速率方程式不能确定反应分子数由反应机理决定，仅由反应速率方程式不能确定反应分子数；而反应级数与反应速率方程式有关，不论基元反反应分子数；而反应级数与反应速率方程式有关，不论基元反应还是非基元反应，一般都可以根据反应的速率方程式求得反应还是非基元反应，一般都可以根据反应的速率方程式求得反应级数。应级数。2.2.反应分子数只能取反应分子数只能取正整数正整数；反应级数可以是反应级数可以是正数、负数正数、负数、整数整数、分数或零、分数或零，有的反应无法用简单的数字来表示级数，有的反应无法用简单的数字来表示级数。反应级数与反应分子数的区别现在学习的是第52页，共111页3-3-4一级、

25、二级和零级反应 一、一级反应 反应速率方程 对于任何一个一级反应：B 产物 现在学习的是第53页，共111页 （一）一级反应（一）一级反应（first-order reaction)凡是反应速率与反应物浓度的一次方成正比的反应称为一级反应。凡是反应速率与反应物浓度的一次方成正比的反应称为一级反应。常见的一级反应有放射性元素的蜕变、分子重排、五氧化二氮常见的一级反应有放射性元素的蜕变、分子重排、五氧化二氮的分解等。的分解等。例如ONk vO21ONONRak v HeRaRa522425222688422228622688 现在学习的是第54页，共111页1.一级反应的积分速率方程若以若以c c

26、表示反应物表示反应物t t时刻的浓度，时刻的浓度，则其反应速率方程式为：则其反应速率方程式为：ckdtdcv1若若C0表示表示t=0 时的反应物的起始浓度，则：时的反应物的起始浓度，则：tkccdtkcdccct1001ln001lg303.2lg ctkc现在学习的是第55页，共111页一级反应的积分速率方程半衰期半衰期（half-life period）指反应物浓度消耗一半时所需要的时间指反应物浓度消耗一半时所需要的时间用用t t1/21/2表示表示一级反应的半衰期一级反应的半衰期t t1/21/2 的计算：的计算：01lg303.2lg ctkc110012/1693.02lg303.2

27、21lg303.2kkcckt现在学习的是第56页，共111页2.一级反应的特征（1）lgc与与 t 呈线性关系呈线性关系，见右图。，见右图。（2 2）一级反应速率常数的单位是）一级反应速率常数的单位是 时间时间-1-1。（3 3）半衰期是一个反应物的起始浓度无关的常数：）半衰期是一个反应物的起始浓度无关的常数：1k693.01/2t现在学习的是第57页，共111页一级反应例题【例例6-2】实验测得实验测得H2O2分解为分解为H2O和和O2的反应是一级反应，的反应是一级反应，298K下该反应的速率常数下该反应的速率常数k为为0.0410 min-1。试求：。试求：如果如果H2O2的起始浓度为的

28、起始浓度为0.500 molL-1，经过，经过10 min后后H2O2的浓度是的浓度是多少？多少？H2O2的浓度由的浓度由0.500 molL-1降至降至0.100 molL-1时需要时需要多少分钟？多少分钟？若若H2O2分解一半，需用多少分钟？分解一半，需用多少分钟？现在学习的是第58页，共111页一级反应例题解：解：479.0500.0lg10303.20410.0clgt303.2kclg01c=0.332 (molL-1)100.0500.0lg0410.0303.2cclgk303.2t01=39.3 (min)(min)9.160410.0693.0k693.0t12/1现在学习的

29、是第59页，共111页 =-=-=kCB -=两边积分可得 =vdtdcBB1dtdcBBBcdckdtBTBCC0BBcdctkdt0现在学习的是第60页，共111页 Ln =-kt CB0为反应物的初始浓度（即t0时的浓度），CBt为反应物在t时刻的浓度。一级反应的特点 lncBt与t呈直线关系，直线的斜率为-k。半衰期t1/2（反应物消耗一半所须的时间）与反应物的浓度无关，而与速率常数成反比。即 t1/20.693/k 0BBcct现在学习的是第61页，共111页二、二级反应二、二级反应 A+B P CA=CB=C。2dCv=-=kCdt 0Ct2C0dC-=kdtC011-=ktC C

30、120001111t=(-)=CkCkC2现在学习的是第62页，共111页 二级反应的特征:（1）以1/C对t作图可得一直线，其斜率为 k。（2）k的单位为浓度1时间1。（3）二级反应的半衰期不仅与速率常数k成反比，而且也与起始浓度成反比，即起始浓度越大，完成反应一半所需的时间就越少，这和一级反应不同。现在学习的是第63页，共111页二级反应例题【例例6-3】乙酸乙酯在乙酸乙酯在298K时的皂化反应为二级反应：时的皂化反应为二级反应：CH3COOC2H5+NaOH=CH3COONa+C2H5OH 若乙酸乙酯与氢氧化钠的起始浓度均为若乙酸乙酯与氢氧化钠的起始浓度均为0.0100molL-1，反应

31、，反应20分分钟后，碱的浓度消耗掉钟后，碱的浓度消耗掉0.00566 molL-1。试求：。试求：反应的速反应的速率常数；率常数；反应的半衰期。反应的半衰期。现在学习的是第64页，共111页二级反应例题解：解：)minmolL(52.60100.0100566.00100.01201111102cctk(min)3.150100.052.611022/1ckt现在学习的是第65页，共111页 三、零级反应三、零级反应0dCv=-=kC=kdt0CtC0dC=-k dt 001 C-C=kt k=()tCC012C t=2k现在学习的是第66页，共111页 零级反应的特征:（1）速率常数k的单位

32、为浓度时间1。（2）半衰期与反应物起始浓度成正比。即反应物的起始浓度越大，半衰期也就越长。（3）以C对t作图可得一直线，其斜率为-k。现在学习的是第67页，共111页（1）反应速率随温度的升高而逐渐加快，）反应速率随温度的升高而逐渐加快，它们之间呈指数关系，这类反应最为常它们之间呈指数关系，这类反应最为常见。见。（2 2）开始时温度影响不大，到达一定极限）开始时温度影响不大，到达一定极限时，反应以爆炸的形式极快的进行。时，反应以爆炸的形式极快的进行。（3 3）在温度不太高时，速率随温度的升高而）在温度不太高时，速率随温度的升高而加快，到达一定的温度，速率反而下降。加快，到达一定的温度，速率反而

33、下降。如多相催化反应和酶催化反应。如多相催化反应和酶催化反应。（4 4）速率在随温度升到某一高度时下降，）速率在随温度升到某一高度时下降，再升高温度，速率又迅速增加，可能再升高温度，速率又迅速增加，可能发生了副反应。如碳的氧化反应。发生了副反应。如碳的氧化反应。（5 5）温度升高，速率反而下降。这种类型很）温度升高，速率反而下降。这种类型很少，如一氧化氮氧化成二氧化氮。少，如一氧化氮氧化成二氧化氮。图 反应速率与温度关系的各种类型 3-4 对化学反应速率的影响及阿伦尼乌斯公式现在学习的是第68页，共111页 Vant Hoff规则 历史上最早定量提出温度对反应速度的关系是历史上最早定量提出温度

34、对反应速度的关系是Vant Hoff，1884年，年，他根据实验总结出一条近似规则，温度每升高他根据实验总结出一条近似规则，温度每升高10K，反，反应速度大约增加应速度大约增加2-4倍。倍。4210tTkk根据此规则可大致估计温度对反应速度的影响。根据此规则可大致估计温度对反应速度的影响。VanVant Hoff t Hoff 规则一般写作规则一般写作 nkkrTnT)10(r称为温度系数，温度升高称为温度系数，温度升高10，速率增加的倍数，速率增加的倍数，n是净增温度是净增温度10的倍数。的倍数。现在学习的是第69页，共111页 一般情况下，温度升高，化学反应速率增大，不论是放热反应还是吸热

35、反应，都一样。1889年Arrhenius在总结大量实验事实的基础上指出：)exp(RTEaAk取对数:ARTEaklnln1ARTEaklg30.2lg1 式中，Ea为反应活化能，R为摩尔气体常数，A称为指前因子，对指定反应来说为一常数，e为自然对数的底，k 与温度成指数的关系，温度的微小的变化将导致k值较大的变化。现在学习的是第70页，共111页温度升高使反应速率加快的主要原因：温度升高使反应速率加快的主要原因：温度升高时，气体能量分布曲线向温度升高时，气体能量分布曲线向右移动，曲线的高峰降低，但在能右移动，曲线的高峰降低，但在能量量E右方的阴影面积（表示活化分子右方的阴影面积（表示活化分

36、子的分数）增大。的分数）增大。表明：升高温度使分子的能量水平提表明：升高温度使分子的能量水平提高，使体系中活化分子的分数增大，高，使体系中活化分子的分数增大，有效碰撞的比率增加，从而使反应速有效碰撞的比率增加，从而使反应速率加快。率加快。现在学习的是第71页，共111页一、范特霍夫规则 当反应物浓度不变时，温度每升高当反应物浓度不变时，温度每升高10K，化学反应速率一般增，化学反应速率一般增加到加到2 4 倍。倍。范特霍夫范特霍夫规则：规则：若以若以kT和和 kT+10分别表示温度分别表示温度T K及及（T+10）K时的反应速率常数时的反应速率常数，则有如下关系：，则有如下关系：TTkk10：

37、化学反应的温度因子。当温度变化不大时，：化学反应的温度因子。当温度变化不大时，一般等于一般等于2 2 4 4。现在学习的是第72页，共111页二、阿仑尼乌斯方程式RTEaeAkAlnT1REklnaAlgT1R303.2Eklga现在学习的是第73页，共111页阿仑尼乌斯方程式推论：推论：2 2当温度一定时，若几个反应当温度一定时，若几个反应A值相近，值相近，Ea越大的反应越大的反应k值越小，值越小，即活化能越大的反应进行得越慢。即活化能越大的反应进行得越慢。3 3对活化能不同的反应，温度变化对反应速率的影响程度不同。活对活化能不同的反应，温度变化对反应速率的影响程度不同。活化能越大的反应，受

38、温度变化的影响越大。化能越大的反应，受温度变化的影响越大。4 4同一反应，低温时温度因子较大，高温时温度因子较小。同一反应，低温时温度因子较大，高温时温度因子较小。1 1对某一给定反应，对某一给定反应，Ea和和A可视为常数，温度升可视为常数，温度升高时高时 随之增大，表明温度升高时随之增大，表明温度升高时k k值增大，值增大，反应速率加快。反应速率加快。RTEea现在学习的是第74页，共111页阿仑尼乌斯方程式阿仑尼乌斯方程式的另一种形式：阿仑尼乌斯方程式的另一种形式：对于一个给定的反应，温度变化不大时对于一个给定的反应，温度变化不大时Ea和和A可视为常数。若反应在可视为常数。若反应在T1时时

39、速率常数为速率常数为k1，在温度，在温度T2时速率常数为时速率常数为k2，则据阿仑尼乌斯方程式有：，则据阿仑尼乌斯方程式有：Aln1lnAln1ln2a21a1TREkTREk两式相减，得两式相减，得：2112a21a1211lnTTTTRETTREkk现在学习的是第75页，共111页阿仑尼乌斯方程式【例例6-46-4】某药物在水溶液中分解。在某药物在水溶液中分解。在323K323K和和343K343K时测得该分解反应时测得该分解反应的速率常数分别为的速率常数分别为 7.087.081010-4-4 h h-1-1和和3.553.551010-3-3 h h-1-1，求该反应活化能和，求该反应

40、活化能和298 298 K K时的速率常数。时的速率常数。解：解：)molkJ(25.74)molJ(10425.71008.71055.3ln323343343323314.8ln11443121221akkTTTTRE现在学习的是第76页，共111页阿仑尼乌斯方程式在在298 K时的速率常数时的速率常数k可按下式计算：可按下式计算：12112alnlnkTTTTREk将求得的将求得的Ea值和值和323 K时的时的k1值代入上式，得：值代入上式，得：)h(1096.6572.9)253.7()319.2(1008.7ln298323323298314.8100025.74ln154kk现在学

41、习的是第77页，共111页 反应活化能可由实验数据经作图求得，也可直接用阿累尼乌斯公式直接计算得到。设某反应在温度T1和T2时的速率常数分别为k1和k2，则AkRTEalnln)1(11AkRTEalnln)2(22 (2)-(1)，得)()(ln2112211211TTTTRETTREkkaa现在学习的是第78页，共111页3-5 催化剂对反应速率的影响催化剂对反应速率的影响 能改变反应速率,而本身在反应前后其质量和化学性质均不发生的物质称为催化剂。催化剂可分为正催化剂,负催化剂。催化剂图片现在学习的是第79页，共111页3-5 催化剂对化学反应速率的影响一、催化剂与催化作用一、催化剂与催化

42、作用（一）基本概念（一）基本概念催化剂（催化剂（catalyst）：能够改变化学反应速率，而其本身的质量和：能够改变化学反应速率，而其本身的质量和化学组成在反应前后保持不变的物质。化学组成在反应前后保持不变的物质。催化作用（催化作用（catalysis）：）：催化剂改变化学反应速率的作用。催化剂改变化学反应速率的作用。催化反应（催化反应（catalytic reaction）：）：催化剂作用下进行的反应。催化剂作用下进行的反应。正催化剂：正催化剂：能加快化学反应速率的催化剂。能加快化学反应速率的催化剂。负催化剂：负催化剂：能减缓化学反应速率的催化剂。能减缓化学反应速率的催化剂。通常所说的催化剂

43、，如果没有特别加以说明，都是指正催化剂通常所说的催化剂，如果没有特别加以说明，都是指正催化剂 现在学习的是第80页，共111页（二）催化剂加快化学反应速度的原因 对于反应对于反应 A B ，原来是经途径，原来是经途径 完成（活化络合物为完成（活化络合物为A），正反应），正反应的活化能为的活化能为E1 。加入催化剂后，反应。加入催化剂后，反应物物A经过活化络合物经过活化络合物A 后转化为生成后转化为生成物物B ，所经历的途径，所经历的途径其活化能其活化能E低于低于途径途径的活化能的活化能E1 。由于反应活化能降。由于反应活化能降低，活化分子分数相应增大，故反应速率低，活化分子分数相应增大，故反应

44、速率加快。加快。加入催化剂后，改变了反应途径，从而降低了反应活化能加入催化剂后，改变了反应途径，从而降低了反应活化能。现在学习的是第81页，共111页（三）催化剂的基本特点：1 1催化剂在化学反应前后的质量和化学组成不变。但由于催化剂往催化剂在化学反应前后的质量和化学组成不变。但由于催化剂往往要参与反应，其物理性质可能变化。往要参与反应，其物理性质可能变化。2 2催化剂只能改变化学反应的速率，不能改变体系的始态和终态催化剂只能改变化学反应的速率，不能改变体系的始态和终态，不能改变反应的，不能改变反应的 r rG Gm m或或 r rG Gm mo，所以不能改变自发反应的方向，即，所以不能改变自

45、发反应的方向，即不能使不自发的反应自发进行不能使不自发的反应自发进行。3 3催化剂能同等程度地改变可逆反应的正、逆反应速率，因此催化剂能够催化剂能同等程度地改变可逆反应的正、逆反应速率，因此催化剂能够缩短体系到达平衡的时间。但是催化剂不会引起化学平衡常数的变化，不缩短体系到达平衡的时间。但是催化剂不会引起化学平衡常数的变化，不会使平衡移动。会使平衡移动。4 4催化剂具有选择性。一种催化剂通常只对一种或少数几种反应催化剂具有选择性。一种催化剂通常只对一种或少数几种反应起催化作用。同样的反应物用不同的催化剂可得到不同的产物。起催化作用。同样的反应物用不同的催化剂可得到不同的产物。现在学习的是第82

46、页，共111页二、催化作用理论二、催化作用理论催化反应根据催化剂与反应物是否同处一相，可分为均相催化反应和多相催化反应。催化剂与反应物同处一相中的反应。（一）均相催化：在均相催化反应在均相催化反应 A+B AB A+B AB 中，加入催化剂中，加入催化剂C CA+CA+CACACAC+BAC+BAB+CAB+C中间产物学说现在学习的是第83页，共111页（二）多相催化催化剂与反应物处于不同相的反应为多相催化反应。固体催化剂表面不平造成边面价键力的不饱和性固体催化剂表面不平造成边面价键力的不饱和性，这些不，这些不饱和饱和部位称为活化中心。反应物在活化中心被部位称为活化中心。反应物在活化中心被吸附

47、、变形、活化，使旧键松弛而失去正常稳定状态，吸附、变形、活化，使旧键松弛而失去正常稳定状态，转变为新物质。转变为新物质。现在学习的是第84页，共111页三、生物催化剂 酶（一）基本概念（一）基本概念酶：酶：是一类以蛋白质为主要成分的具有催化活性的生物催是一类以蛋白质为主要成分的具有催化活性的生物催化剂化剂 酶促反应（酶促反应（enzyme-catalyzed reaction）：）：以酶作为催化剂的以酶作为催化剂的反应反应底物（底物（substrate）：被酶催化的对象被酶催化的对象酶的催化作用机理：酶的催化作用机理：介于均相催化和多相催化之间介于均相催化和多相催化之间 现在学习的是第85页，

48、共111页（二）酶作为催化剂的特点：1 1专一性高专一性高 指一种酶只能作用于某一类或某一种特定的反应指一种酶只能作用于某一类或某一种特定的反应。例如蛋白酶仅能催化蛋。例如蛋白酶仅能催化蛋白质的水解，淀粉酶仅能催化淀粉的水解，酯酶仅能催化有机酯中由酸和白质的水解，淀粉酶仅能催化淀粉的水解，酯酶仅能催化有机酯中由酸和醇形成的酯键的水解醇形成的酯键的水解 2 2催化效率高催化效率高 对同一反应，酶催化反应比一般非生物催化剂催化反应的速率要高对同一反应，酶催化反应比一般非生物催化剂催化反应的速率要高1071013倍倍。例如酵母蔗糖酶催化蔗糖水解的速率比。例如酵母蔗糖酶催化蔗糖水解的速率比H H+离子

49、催化大离子催化大2.51012倍。倍。3 3、催化条件温和、催化条件温和 与非生物催化剂不同，与非生物催化剂不同，酶一般在比较温和的条件下起催化作用酶一般在比较温和的条件下起催化作用。如人。如人体内酶的催化作用在正常体温时有最大的催化活性。体内酶的催化作用在正常体温时有最大的催化活性。现在学习的是第86页，共111页 催化剂参与反应,改变反应机理,降低活化能,加快反应速度。反应机理示意图:现在学习的是第87页，共111页 催化剂虽可改变反应的活化能，但不能改变反应的rG和rH。催化剂同等程度加快正反应和逆反应的速度，不影响平衡。rG=-RTK表：催化反应与非催化反应活化能的比较反应催化剂Ea/

50、KJ.mol-1Eac/KJ.mol-1EH2+I2(g)=2HIAu184.1104.680.02N2+3H3=2NH3Fe/Al2O3326.4175.5150.92SO2+O2=2SO3V2O5251.062.7187.3CH3CHO=CH4+COI2190.0136.054.0现在学习的是第88页，共111页例 某反应的速率方程为,这一反应的反应级数是:A.1 B.1.5 C.2 D.3 E.2.51/2()()ABvkcc现在学习的是第89页，共111页 当反应 的速率方程式为V=kC(A2)C(B2)时,可得出此反应 A.一定为基元反应 B.一定是非基元反应 C.对A2来说是一级反