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1、第七章反应速率第1页，本讲稿共23页第2页，本讲稿共23页第3页，本讲稿共23页活化能：活化能：具有最低能量的活化分子与具有气 体分子平均能量的分子间的能量差 称为活化能EA。E平代替气体分子平均动能 Ea=E0 E平反应速率与碰撞频率碰撞频率Z，分子有效碰撞分数碰撞分数f，以及方位因子方位因子p有关有关第4页，本讲稿共23页例 NO2(g)+F2(g)2NO2F(g)反应机理：反应机理：NO2+F2 NO2F+F (慢反应)F+NO2=NO2F (快反应)反应速率有第步反应决定。气体反应速率取决于三种因素：反反应应速速率率=正正确确取取向向的的碰碰撞撞分分数数(p)具具有有足足够够 动能的碰
2、撞分数动能的碰撞分数(f)气体分子碰撞频率(Z)第5页，本讲稿共23页2过渡状态理论过渡状态理论过渡状态理论过渡状态理论要要点点：在反应物相互接近时，要经过一个中间过渡状态，即即形形成成所所谓谓的的活活化化络络合合物物，活化络合物既可以分解为反反应应物物分分子子，也可以分分解解为为产产物物分分子子。活化络合物和反应物(或生成物)存在能垒，这一能垒被称为正反应（或逆反应）的活化能正反应（或逆反应）的活化能活化能是决定反应速率的内在因素。讨论：讨论：比较过渡态理论的活化能与碰撞理论的比较过渡态理论的活化能与碰撞理论的活化能活化能 Ea正 Ea逆=rUm第6页，本讲稿共23页第7页，本讲稿共23页
3、7-2 7-2 影响反应速率的因素影响反应速率的因素内因：内因：反应的活化能大小外因：外因：浓度、温度、催化剂一、浓度对化学反应速率的影响一、浓度对化学反应速率的影响1基元反应：基元反应：对于简单反应，反应物分子在有效碰撞中经过一次化学变化经过一次化学变化就能转化为产物的反应。2基元反应的化学反应速率方程式：基元反应的化学反应速率方程式：可由质量作用定律描述。第8页，本讲稿共23页aA +bB =gG k称为反应的数率常数第9页，本讲稿共23页k称为反应的数率常数称为反应的数率常数:可理解为当反应物浓度都为单位浓度时的单位浓度时的 反应速率；反应速率；k由化学反应本身决定，是化学反应在一 定温
4、度时的特征常数；特征常数；相同条件下，k值越大，反应速率越快；k的数值与反应物的浓度无关。3非基元反应：非基元反应：反应物分子需经几步几步反应才能转化为生成 物的反应。第10页，本讲稿共23页5 5反应级数反应级数反应级数反应级数 基元反应 aA +bB =gGB=k(cA)a (cB)ba+b 表示该反应级数。对于物质A是a级反应，对物质B是b级反应。6反应级数的意义反应级数的意义：表示了反应速率与物质的量浓度的关系；零级反应表示了反应速率与反应物浓度无关第11页，本讲稿共23页对于一般的化学反应,-反应级数 若=1，A为一级反应；=2，B为二级反应，则+=3，总反应级数为3。，必须通过实验
5、确定其值。通常a,b。k-反应速率系数 零级反应 molL-1 s-1；一级反应 s-1；二级反应 (molL-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。第12页，本讲稿共23页第13页，本讲稿共23页半衰期半衰期 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:则第14页，本讲稿共23页二、温度对化学反应速率的影响二、温度对化学反应速率的影响1Arrhenius(阿仑尼乌斯阿仑尼乌斯阿仑尼乌斯阿仑尼乌斯)公式公式公式公式A：反应的频率因子，对确定的化学反应是一常数，A与k同一量纲；E a：反应活化能；R R：8
6、.314 Jmol-1K-1 T：热力学温度 可求活化能及值。第15页，本讲稿共23页2阿仑尼乌斯公式的应用阿仑尼乌斯公式的应用求出任一温度下该反应的k值 作图法作图法 Y=aX+b 做 图 斜率 根据二点进行计算根据二点进行计算 或第16页，本讲稿共23页例如例如1)已知求R活化能的数量级在 ，多数 为 。两式相减，整理得到：第17页，本讲稿共23页 三、催化剂对化学反应速率的影响三、催化剂对化学反应速率的影响正催化正催化：加速反应速率；负催化：减慢反应速率催化剂改变反应速率的原因催化剂改变反应速率的原因降低了反应的活化能；不改变反应的自由能，也不改变平衡常数Kr；缩短平衡到达的时间，加快平
7、衡的到来。第18页，本讲稿共23页第19页，本讲稿共23页催化剂:存在少量就能加快反应而本身最后并 无损耗的物质。催化作用的特点：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短达到平衡的时间。只有在特定的条件下催化剂才能表现活性。催化剂有选择性，选择不同的催化剂会有 利于不同种产物的生成。1、催化剂与催化作用的基本特征第20页，本讲稿共23页2、均相催化与多相催化1）均相催化:催化剂与反应物种在同一相中的催 化反应。没有催化剂存在时，过氧化氢的分解反应为：加入催化剂Br2，可以加快H2O2分解，分解反应的机理是：第一步第二步总反应第21页，本讲稿共23页催化剂对反应活化能的影响催化剂对反应活化能的影响第22页，本讲稿共23页24.N2(g)+3H2O(1)=2NH3(g)+O2(g)H=+765.2kJmol-1回答下列问题：1）请在答题卡的坐标图中画出上述反应在有催化剂与无催化剂两种情况下反应过程中体系能量变化示意图，并进行必要标注。第23页，本讲稿共23页