化学反应速率 (2)讲稿.ppt

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1、关于化学反应速率(2)第一页，讲稿共七十一页哦化化 学学 反反 应应快快 反反 应应慢慢 反反 应应 爆炸反应爆炸反应中和反应中和反应被人类充分应用被人类充分应用钢铁生锈钢铁生锈食物腐败食物腐败人体衰老人体衰老不易被察觉不易被察觉造成的损失巨大造成的损失巨大希望控制速度减缓进程希望控制速度减缓进程石油的分解石油的分解废塑料的分解废塑料的分解希望控制速度希望控制速度加快反应进程加快反应进程化化 学学 反反 应应反应方向、限度能反应方向、限度能量变化量变化反应速率、反应反应速率、反应机理机理热力学注意体系初始态热力学注意体系初始态动力学反应进行的具体动力学反应进行的具体途径、所需时间途径、所需时间

2、Chemical kinetics foundation第二页，讲稿共七十一页哦aA(aq)+bB(aq)=yY(aq)+zZ(aq)移项移项 0=-aA-bB+yY+zZ 令令 -a=A、-b=B、y=Y、z=Z第一节化学反应速率及其表示方法第一节化学反应速率及其表示方法一、转化速率一、转化速率defBBdd1ddntvt 转化速率与转化速率与B的选择无关，但与化学反应的选择无关，但与化学反应方程式的写法有关。方程式的写法有关。单位单位mols10 BBB第三页，讲稿共七十一页哦N2+3H2=2NH30=N2 3H2+2NH3 =(N2)N2+(H2)H2+(NH3)NH3(N2)=1、(H

3、2)=3、(NH3)=2 n(N2)/mol n(H2)/mol n(NH3)/mold/mol0000-1-321-2-642第四页，讲稿共七十一页哦例如：当例如：当=1mol 时时反应方程式反应方程式 1/2N2+3/2H2=NH3N2+3H2=2NH3 n(N2)/mol 1/2-1 n(H2)/mol 3/2-3 n(NH3)/mol12第五页，讲稿共七十一页哦二、反应速率二、反应速率气相反应气相反应 对于等容反应对于等容反应,通常用单位体积的转化速率通常用单位体积的转化速率描述化学反应的快慢，并称之为反应速率。描述化学反应的快慢，并称之为反应速率。A(aq)+B(aq)Y(aq)+Z

4、(aq)abyzABYZdddd1111=ddddccccatbtytzt vBB d1dpvt vBBBBd(/)d11ddnVcVvtvt v反应速率可表示为：反应速率可表示为：单位单位:molL-1s-1第六页，讲稿共七十一页哦 反应速率反应速率:通常以单位时间内某一反应物浓度通常以单位时间内某一反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。的减少或生成物浓度的增加来表示。aA(aq)+bB(aq)cC(aq)+dD(aq)t1时时 c(A)1 c(B)1 c(C)1 c(D)1t2时时 c(A)2 c(B)2 c(C)2 c(D)2反应速率为反应速率为:A,2B,2C,2D,22dcdcd

5、cdc1111va dtb dtc dtddt-A,1B,1C,1D,11dcdcdcdc1111va dtb dtc dtd dt-第七页，讲稿共七十一页哦【例例】分别用反应物浓度和生成物浓度的变化分别用反应物浓度和生成物浓度的变化表示下列各反应的反应速率。表示下列各反应的反应速率。nN2(g)+3H2(g)2NH3(g)n2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)aA(aq)+bB(aq)cC(aq)+dD(aq)CABDdcdcdcdc1111va dtb dtc dtd dt -332dp(NH)dp(NH)dp(H)11vdt3dt2dt -322dp(SO)dp(SO)dp(O)11

6、v2dtdt2dt -第八页，讲稿共七十一页哦三、消耗速率和生成速率三、消耗速率和生成速率 反应物反应物A的浓度的浓度随时间的变化率随时间的变化率AAddct vAZAZvvvvZZddct v产物产物 Z的浓度随的浓度随时间的变化率时间的变化率关系关系消耗速率消耗速率生成速率生成速率CABDdcdcdcdc1111va dtb dtc dtd dt-反应速率反应速率第九页，讲稿共七十一页哦AAddct vZZddct v消耗速率消耗速率生成速率生成速率反应速率反应速率n2Ce4+(aq)+Tl+(aq)2Ce3+(aq)+Tl3+(aq)A(aq)+B(aq)Y(aq)+Z(aq)abyzA

7、Ydd11ddccatyt v4+3+3+1 dc(Ce)dc(Tl)1 dc(Ce)dc(Tl)v2dtdt2dtdt -=4+4+Cedc(Ce)vdt-3+3+Cedc(Ce)vdt第十页，讲稿共七十一页哦n化学反应速率及其表示方法化学反应速率及其表示方法n化学反应速率理论简介化学反应速率理论简介 n浓度对化学反应速率的影响浓度对化学反应速率的影响n温度对化学反应速率的影响温度对化学反应速率的影响n催化剂对化学反应速率的影响催化剂对化学反应速率的影响第四章第四章 化学反应速率化学反应速率第十一页，讲稿共七十一页哦第二节第二节 化学反应速率理论化学反应速率理论碰撞理论碰撞理论过渡状态理论过

8、渡状态理论第十二页，讲稿共七十一页哦一、碰撞理论一、碰撞理论 反应物分子反应物分子(或原子、离子或原子、离子)之间必须相互碰之间必须相互碰撞，才有可能发生化学反应。撞，才有可能发生化学反应。绝大多数碰撞是无绝大多数碰撞是无效的弹性碰撞，不能发生反应。对一般反应来说效的弹性碰撞，不能发生反应。对一般反应来说，只有少数或极少数能量较高的分子碰撞时才能，只有少数或极少数能量较高的分子碰撞时才能发生反应。发生反应。能发生反应的碰撞。能发生反应的碰撞。发生有效碰撞的分子所必具发生有效碰撞的分子所必具备的最低能量。备的最低能量。能量低于能量低于 Ec的分子的分子能量等于或超过能量等于或超过Ec的分子的分子

9、活化分子具有的平均能量活化分子具有的平均能量(E*)与反应与反应物分子的平均能量物分子的平均能量(E)之差。之差。有效碰撞有效碰撞临界能临界能(E Ec c)活化分子活化分子普通分子普通分子活化能活化能E Ea a第十三页，讲稿共七十一页哦EnergyReaction coordinateReactantsProducts第十四页，讲稿共七十一页哦 活化分子一般只占极少数，它具有的最低活化分子一般只占极少数，它具有的最低能量为能量为Ec。通常把活化分子具有的平均能量。通常把活化分子具有的平均能量与反应物分子的平均能量之差称为与反应物分子的平均能量之差称为反应的活反应的活化能化能，用符号，用符号

10、 Ea 表示。表示。第十五页，讲稿共七十一页哦k分子百分数分子百分数EaEc活化分子占活化分子占有的百分数有的百分数活化分子具活化分子具有最低能量有最低能量T时气体分子时气体分子平均能量平均能量具有平均能量的具有平均能量的分子百分数分子百分数第十六页，讲稿共七十一页哦分子百分数分子百分数E Ea a活化能活化能Ec活化分子具活化分子具有最低能量有最低能量分子平均分子平均能量能量温度对曲线形状的影响温度对曲线形状的影响t活化分子占有活化分子占有的百分数的百分数第十七页，讲稿共七十一页哦大多数反应的活化能在大多数反应的活化能在60250kJmol-1之间。之间。Ea420kJmol-1的反应的反应

11、,反应速率很小。反应速率很小。第十八页，讲稿共七十一页哦O放放 热热 过过 程程吸吸 热热 过过 程程Ea(正正)Ea(正正)Ea(逆逆)Ea(逆逆)NO2CONOCO2NO2CO过渡状态过渡状态过渡状态过渡状态cc正反应的活化能正反应的活化能逆反应的活化能逆反应的活化能Ea化学反应的热效应化学反应的热效应EarHm Ea EaNOCO2rHmrHm第十九页，讲稿共七十一页哦NO(g)+O3=NO2(g)+O2(g)碰撞频率碰撞频率反应物的反应物的活化能活化能碰撞时分子碰撞时分子的空间取向的空间取向影响因素影响因素第二十页，讲稿共七十一页哦二、过渡状态理论二、过渡状态理论 化学反应并不是通过反

12、应物分子的简单碰撞化学反应并不是通过反应物分子的简单碰撞完成的，而是反应物分子要经过一个中间过渡状完成的，而是反应物分子要经过一个中间过渡状态，形成活化配合物反应物与活化配合物之间很态，形成活化配合物反应物与活化配合物之间很快达到化学平衡，快达到化学平衡，化学反应的反应速率由活化化学反应的反应速率由活化配合物的分解速率决定。配合物的分解速率决定。反应过程反应过程=A+BCABCAB+C 第二十一页，讲稿共七十一页哦反应物反应物 活化配合物活化配合物 生成物生成物 (始态始态)()(过渡状态过渡状态)(终态终态)NO2+CO ONOCONO+CO2 化学反应不是通过反应物分子之间简单碰撞化学反应

13、不是通过反应物分子之间简单碰撞就能完成的，在碰撞后先要经过一个中间的过渡就能完成的，在碰撞后先要经过一个中间的过渡状态，即首先形成一种活性集团状态，即首先形成一种活性集团(活化配合物活化配合物),),然后再分解为产物。然后再分解为产物。+第二十二页，讲稿共七十一页哦反应过程中系统的能量变化图反应过程中系统的能量变化图O反应进程反应进程能能 量量 在过渡状态理论中，活化能为活化配合物在过渡状态理论中，活化能为活化配合物的平的平均能量与反应物分子的平均能量的差值。均能量与反应物分子的平均能量的差值。第二十三页，讲稿共七十一页哦反应的摩尔热力学能变等于产物的平均摩尔能量与反应的摩尔热力学能变等于产物

14、的平均摩尔能量与反应物的平均摩尔能量的差值。反应物的平均摩尔能量的差值。rmaaHEE 吸热吸热 rHm0Ea,正正 Ea,逆逆正反应正反应放热放热 rHm0Ea,正正 Ea,逆逆第二十四页，讲稿共七十一页哦n 元反应和复合反应元反应和复合反应n 质量作用定律质量作用定律n 反应级数和反应分子数反应级数和反应分子数n 简单级数反应简单级数反应第三节第三节 浓度对化学反应速率的影响浓度对化学反应速率的影响第二十五页，讲稿共七十一页哦一、元反应和复合反应一、元反应和复合反应 反应物的微粒（分子、原子、离子反应物的微粒（分子、原子、离子或自由基）间直接碰撞而一步实现的化或自由基）间直接碰撞而一步实现

15、的化学反应。学反应。复合反应复合反应经过若干个经过若干个元反应才能元反应才能完成。完成。2NO2 2NO+O2 NO2+CO NO+CO22NO+2H2 N2+2H2O 2NO+H2N2+H2O2 H2O2+H2 2H2O H2 +I2 2HI I2(g)2I H2+2I 2HI 元反应元反应第二十六页，讲稿共七十一页哦n单分子反应：主要包括分解反应和异构化反单分子反应：主要包括分解反应和异构化反应。应。H3O2+H+H2O2 n双分子反应：绝大多数基元反应属于双分子双分子反应：绝大多数基元反应属于双分子反应。反应。H+H2O2 H3O2+H3O2+Br-H2O+HOBr n三分子反应：属于三

16、分子反应的基元反应为三分子反应：属于三分子反应的基元反应为数不多，因为三个质点同时相碰的几率很小。数不多，因为三个质点同时相碰的几率很小。HOBr+H+Br-H2O+Br2 2I+H22HI元反应元反应第二十七页，讲稿共七十一页哦 在复合反应中，各步反应的反应速率通常并不在复合反应中，各步反应的反应速率通常并不相同，其中速率最慢的步骤决定了总反应的反应相同，其中速率最慢的步骤决定了总反应的反应速率。速率。速率控制步骤速率控制步骤C2H4Br2+KIC2H4+KBr+I+Br(慢反应慢反应)KI+BrI+KBrKI+2IKI3 反应：反应：C2H4Br2+3KIC2H4+2KBr+KI3测得测得

17、 =kcc(C2H4Br2)c(KI)而不是而不是 =kcc(C2H4Br2)c(KI)3反应分三步进行反应分三步进行第二十八页，讲稿共七十一页哦反应级数反应级数a A(aq)+bB(aq)cC(aq)+dD(aq)=kcc(A)c(B)、分别表示物质分别表示物质A、B的反应级数的反应级数+表示反应的总级数表示反应的总级数反应式反应式速率方程速率方程反应反应级数级数2HI(g)H2(g)+I2(g)=k0SO2Cl2(g)SO2(g)+Cl2(g)=kc(SO2Cl2)1CH3CHO(g)CH4(g)+CO(g)=kc(CH3CHO)3/23/2NO2(g)+CO(g)NO(g)+CO2(g)

18、=kc(NO2)c(CO)1+1注意注意:不一定不一定=a、=b 第二十九页，讲稿共七十一页哦二、质量作用定律二、质量作用定律 在一定温度下，在一定温度下，元反应元反应的反应速率与反应物的反应速率与反应物浓度以其化学计量数的绝对值为幂指数的乘积浓度以其化学计量数的绝对值为幂指数的乘积成正比。成正比。表明反应物浓度与反应速率之间表明反应物浓度与反应速率之间定量关系的数学表达式。定量关系的数学表达式。A(aq)+B(aq)Y(aq)+Z(aq)abyz ABabk cc v元反应元反应 根据质量作用定律，其速率方程为：根据质量作用定律，其速率方程为：速率方程速率方程 k为速率常数为速率常数,反应物

19、为单位浓度时的反应速率反应物为单位浓度时的反应速率,k越大，给定条件下的反应速率越大。越大，给定条件下的反应速率越大。a+b为反应级数。为反应级数。第三十页，讲稿共七十一页哦复合反应的速率方程的速率方程导出复合反应的速率方程的速率方程导出242243C H Br+3KIC H+2KBr+KI24224C H Br+KIC H+KBr+I+BrKI+BrI+KBr3KI+2IKI慢反应慢反应242(C H Br)(KI)k cc v根据速率控制步骤根据速率控制步骤快反应快反应快反应快反应第三十一页，讲稿共七十一页哦书写反应速率方程式应注意书写反应速率方程式应注意n稀溶液反应稀溶液反应,速率方程不

20、列出溶剂浓度速率方程不列出溶剂浓度 C12H22O11+H2O C6H12O6+C6H12O6 蔗糖蔗糖 葡萄糖葡萄糖 果糖果糖 =kc c(C12H22O11)c(H2O)=kcc(C12H22O11)如如n固体或纯液体不列人速率方程中固体或纯液体不列人速率方程中 C(s)+O2(g)CO2(g)=kcc(O2)第三十二页，讲稿共七十一页哦【例例】在在 298.15 K 时，发生下列反应：时，发生下列反应：实验编号实验编号 cA/molL-1 cB/molL-1 1 1.0 1.0 1.210-2 2 2.0 1.0 2.410-2 3 4.0 1.0 4.910-2 4 1.0 2.0 4

21、.810-2 5 1.0 4.0 0.1911/mol Ls v 试确定该反应的速率方程，并计算速率系数。试确定该反应的速率方程，并计算速率系数。将不同浓度的将不同浓度的 A，B 两种溶液混合，得到下列实验两种溶液混合，得到下列实验数据：数据：aA(aq)+bB(aq)Z(aq)第三十三页，讲稿共七十一页哦解：设该反应的速率方程为：解：设该反应的速率方程为：ABk ccv211111.2 10 mol Ls=(1.0mol L)(1.0mol L)k 211112.4 10 mol Ls=(2.0mol L)(1.0mol L)k 将实验将实验 1 和实验和实验 2 的数据分别代入速率方程得：

22、的数据分别代入速率方程得：以上两式相除得：以上两式相除得：将实验将实验 1 和实验和实验 4 的数据分别代入速率方程得：的数据分别代入速率方程得：21111211111.2 10 mol Ls=(1.0mol L)(1.0mol L)4.8 10 mol Ls=(1.0mol L)(2.0mol L)kk 1第三十四页，讲稿共七十一页哦以上两式相除得：以上两式相除得：ABk cc v该反应的速率方程为：该反应的速率方程为：将任一组实验数据代入上式，可求出将任一组实验数据代入上式，可求出 k1.210-2 L2mol-2s-1 221111211111.2 10 mol Ls=(1.0mol L

23、)(1.0mol L)4.8 10 mol Ls=(1.0mol L)(2.0mol L)kk 第三十五页，讲稿共七十一页哦【例例】反应反应C2H6 C2H4+H2，开始阶段反应级数近似为，开始阶段反应级数近似为3/2级，级，910K时速率常数为时速率常数为1.31dm1.5mol-0.5s-1。试计算。试计算C2H6(g)的压强为的压强为1.33104Pa时的起始分解速率时的起始分解速率v0(以以C2H6的变化表示的变化表示)。pV=nRT C2H6=n/V=p/RT2263026d C Hvk C Hdt 5318.33 10 mol dms 解解42311322011()1.311.33

24、108.314910pvkdmm olsR TP aJm olKK 第三十六页，讲稿共七十一页哦AAddct vAZAZ=vv vvvZZddct v消耗速率消耗速率生成速率生成速率CABDdcdcdcdc1111va dtb dtc dtd dt -反应速反应速率率转化转化速率速率复习复习CABDdndndndn1111va dtb dtc dtd dt -aA(aq)+bB(aq)cC(aq)+dD(aq)第三十七页，讲稿共七十一页哦三、反应级数和反应分子数三、反应级数和反应分子数 反应级数越大，反应物浓度对反应速率的影反应级数越大，反应物浓度对反应速率的影响就越大。响就越大。反应级数反应

25、级数反应速率方程中反应物浓度项的幂指数之和。反应速率方程中反应物浓度项的幂指数之和。元反应具有简单级数，复合反应的级数可以是整元反应具有简单级数，复合反应的级数可以是整数或分数。数或分数。反应分子数反应分子数 元反应中参加反应的微粒（分子、原子、离元反应中参加反应的微粒（分子、原子、离子、自由基等）的数目子、自由基等）的数目。第三十八页，讲稿共七十一页哦 在元反应中，反应级数和反应分子数在元反应中，反应级数和反应分子数通常是一致的。通常是一致的。元反应元反应单分子反单分子反应应双分子双分子反应反应三分子反三分子反应应注意注意第三十九页，讲稿共七十一页哦n单分子反应：主要包括分解反应和异构化反单

26、分子反应：主要包括分解反应和异构化反应。应。H3O2+H+H2O2 n双分子反应：绝大多数基元反应属于双分子双分子反应：绝大多数基元反应属于双分子反应。反应。H+H2O2 H3O2+H3O2+Br-H2O+HOBr n三分子反应：属于三分子反应的基元反应为三分子反应：属于三分子反应的基元反应为数不多，因为三个质点同时相碰的几率很小。数不多，因为三个质点同时相碰的几率很小。HOBr+H+Br-H2O+Br2 2I+H22HI元反应元反应第四十页，讲稿共七十一页哦四、简单级数反应四、简单级数反应 一级反应一级反应AAAAddck ct vA,0AAlnck tc 速率方程速率方程上式分离变量积分得

27、：上式分离变量积分得：反应物浓度由反应物浓度由cA,0 降低到降低到cA,0(即反应物浓度即反应物浓度消耗一半消耗一半)时所需的时间。时所需的时间。1/2AAln 20.693Tkk 一级反应一级反应的半衰期的半衰期第四十一页，讲稿共七十一页哦速率系数的速率系数的 SI 单位为单位为 s1。一级反应一级反应的特征的特征lncA对对 t 做图得到一条直线，直线的做图得到一条直线，直线的斜率为斜率为 kA，截距为，截距为 lnCA,0。反应的半衰期与速率系数成反比，与反反应的半衰期与速率系数成反比，与反应物的起始浓度无关。应物的起始浓度无关。A,0AAlncktc 第四十二页，讲稿共七十一页哦 【

28、例例】某放射性同位素进行某放射性同位素进行放射，经放射，经14d后，后，同位素的活性降低同位素的活性降低6.85%，试计算此同位素蜕，试计算此同位素蜕变的速率系数和反应的半衰期。此放射性同位变的速率系数和反应的半衰期。此放射性同位素蜕变素蜕变90%需多长时间？需多长时间？A,031AA11100%lnln5.07 10 d14d100%6.85%cktc 同位素蜕变为一级反应。反应开始时同位素同位素蜕变为一级反应。反应开始时同位素为为100%，14d后未蜕变的同位素为后未蜕变的同位素为 该同位素蜕变的速率系数为：该同位素蜕变的速率系数为：100%6.85%解解第四十三页，讲稿共七十一页哦 反应

29、的半衰期为：反应的半衰期为：1/231A0.6930.693137d5.07 10 dTk A,0AA311ln1100%ln5.0710 d100%90.0%454dctkc 此同位素蜕变此同位素蜕变 90.0%所需时间为：所需时间为：第四十四页，讲稿共七十一页哦二级反应二级反应2AAAAddck ct vAAA,011k tcc 1/2AA,01Tk c 只有一种反应物的二级反应的其速率方程为：只有一种反应物的二级反应的其速率方程为：半衰期半衰期反应的半衰期与速率系数和反应物的起始反应的半衰期与速率系数和反应物的起始浓度的乘积成反比。浓度的乘积成反比。特征特征速率系数单位速率系数单位1/c

30、A 对对t 做图得到一条直线，直线的斜率为做图得到一条直线，直线的斜率为kA，截距为截距为1/cA,0。m3mol-1s-12NO2 2NO+O2 NO2+CO NO+CO2第四十五页，讲稿共七十一页哦零级反应零级反应AAAddckt vAAA,0ck t c A,01/2A2cTk 速率方程速率方程半衰期半衰期反应的半衰期与反应物的起始浓度成正反应的半衰期与反应物的起始浓度成正比，与速率系数成反比比，与速率系数成反比。特征特征速率系数的速率系数的 SI 单位为单位为molm3s1。cA 对对 t 做图得到一条直线，直线的斜率为做图得到一条直线，直线的斜率为kA，截距为，截距为cA,0。第四十

31、六页，讲稿共七十一页哦Vant Hoff近似规则近似规则(10K)()k Tk T 温度每升高温度每升高10K，化学，化学反应速率大约增加到原来的反应速率大约增加到原来的24倍。倍。式中的式中的称为称为温度因子温度因子，=24。当温度由当温度由T 升高到升高到 Ta10K 时，可得：时，可得：(10K)()ak Tak T 第四节第四节 温度对化学反应速率的影响温度对化学反应速率的影响第四十七页，讲稿共七十一页哦Arrhenius方程方程a/eERTkA alnlnEkART 速率系数与温速率系数与温度之间的关系度之间的关系a2dlndEkTRT 将上述对数方将上述对数方程对温度微分得程对温度

32、微分得：a2112Ek(T)11ln()k(T)RTT a11lnlnEkART a22lnlnEkART 第四十八页，讲稿共七十一页哦dln dkT a20ERT d ln0dkT T k Ea对于给定的化学反应对于给定的化学反应a2112Ek(T)11ln()k(T)RTT 温度对活化能较大的温度对活化能较大的化学反应的速率系数化学反应的速率系数影响较大。影响较大。第四十九页，讲稿共七十一页哦【例例】CO(CH2COOH)2在水溶液中的分解反应的速在水溶液中的分解反应的速率系数在率系数在 273K和和303K时分别为时分别为2.4610-5s-1和和1.6310-3s-1，计算该反应的活化

33、能。，计算该反应的活化能。122a211()ln()RT Tk TETTk T 1131518.314J molK273K 303K1.63 10 sln303K 273K2.46 10 s 4119.62 10 J mol96.2kJ mol 反应的活化能：反应的活化能：解解:第五十页，讲稿共七十一页哦【例例】如果一反应的活化能为如果一反应的活化能为117.15 kJmol-1，问在什么温度时反应的速率常数问在什么温度时反应的速率常数k的值是的值是400k时速率常数值的时速率常数值的2倍。倍。由公式由公式 211211ln()aEkkRTT1112117.511ln2()8.314400kJ

34、 molJ molKKT T2=408K解：解：第五十一页，讲稿共七十一页哦一、催化剂与催化作用一、催化剂与催化作用催化剂催化剂 能够改变化学反应速率，其本身质量和能够改变化学反应速率，其本身质量和化学性质在反应前后保持不变。化学性质在反应前后保持不变。催化剂能改变化学反应速率的作用。催化剂能改变化学反应速率的作用。催化剂参与了化学反应，生成了中催化剂参与了化学反应，生成了中间化合物，改变了反应途径，降低了反间化合物，改变了反应途径，降低了反应的活化能。应的活化能。能减缓反应速率的催化剂。能减缓反应速率的催化剂。负催化剂负催化剂第五节第五节 催化剂对化学反应速率的影响催化剂对化学反应速率的影响

35、正催化剂正催化剂催化作用催化作用第五十二页，讲稿共七十一页哦 催化剂降低反应活化能的示意图催化剂降低反应活化能的示意图 a2112Ek(T)11ln()k(T)R TT 第五十三页，讲稿共七十一页哦n催化剂改变催化剂改变反应历程反应历程。n催化剂催化剂不能改变不能改变反应的反应的标准平衡常数标准平衡常数和平衡和平衡状态。状态。n催化剂能催化剂能同等程度同等程度地地加快加快正反应速率和逆反正反应速率和逆反应速率，应速率，缩短反应到达化学平衡所需时间缩短反应到达化学平衡所需时间。n催化剂具有催化剂具有选择性选择性，一种催化剂在一定条件，一种催化剂在一定条件下只对某一种反应或某一类化学反应具有催下只

36、对某一种反应或某一类化学反应具有催化作用，而对其他反应没有催化作用。化作用，而对其他反应没有催化作用。n催化剂催化剂不能改变化学反应的方向不能改变化学反应的方向。催化剂基本特征催化剂基本特征第五十四页，讲稿共七十一页哦合成氨反应合成氨反应:n无催化剂时，无催化剂时，Ea=326.4 kJmol-1n Fe催化时，催化时，Ea =176 kJmol-1 反应反应:无催化剂时，无催化剂时，Ea=251 kJmol-1 Pt催化时，催化时，Ea =63 kJmol-12SO2+O2 2SO3N2+3H2 2NH3第五十五页，讲稿共七十一页哦反应反应CO+H2 反应条件反应条件催化剂催化剂产物产物20

37、0300p、573KCuCH3OH1020p 、473KFe-Co烷、烯烃烷、烯烃 常压、常压、523KNiCH4+H2O150p 、423KRu固体石蜡固体石蜡如如第五十六页，讲稿共七十一页哦n高度的选择性：一种酶通常只能催化一种特高度的选择性：一种酶通常只能催化一种特定的反应。定的反应。n高度的催化活性：一般非生物催化剂的高度的催化活性：一般非生物催化剂的106 1013倍。倍。n温和的催化条件：常温常压。温和的催化条件：常温常压。n酶只能在一定的酶只能在一定的 pH 范围内发挥催化作用，范围内发挥催化作用，如果偏离这个范围，酶的活性就会降低，甚如果偏离这个范围，酶的活性就会降低，甚至完全

38、丧失。至完全丧失。二、酶的催化作用二、酶的催化作用一种特殊的生物催化剂，具有催化一种特殊的生物催化剂，具有催化作用的蛋白质。作用的蛋白质。主要特点主要特点第五十七页，讲稿共七十一页哦 对于酶的催化作用机理，一般认为是通对于酶的催化作用机理，一般认为是通过生成某种中间化合物进行的。酶过生成某种中间化合物进行的。酶E E先与底先与底物物S S形成中间化合物形成中间化合物ESES，然后，然后ESES再进一步再进一步分解为产物分解为产物P P，并释放出酶，并释放出酶E E。E+SESE+Pk1k-1k2第五十八页，讲稿共七十一页哦反应速率的理论反应速率的理论有效碰撞理论有效碰撞理论过渡状态理论过渡状态

39、理论反应反应速率速率影响影响因素因素温度温度 Vant Hoff 规则规则 阿仑尼乌斯方程式阿仑尼乌斯方程式浓度浓度 基元反应的质量作用定律基元反应的质量作用定律 v=kca(A)cb(B)催化剂催化剂 改变反应途径改变反应途径本章总结本章总结元反应元反应复合反应复合反应第五十九页，讲稿共七十一页哦BBdd1ddntvt =A(aq)+B(aq)Y(aq)+Z(aq)abyz ABYZdddd1111=ddddccccatbtytzt vAAddct vAZAZ=vv vvvZZddct v消耗速率消耗速率生成速率生成速率反应速率反应速率rHm Ea EaABabk ccv第六十页，讲稿共七十

40、一页哦A,0AAlnck tc 1/2AAln 20.693Tkk AAA,011k tcc 1/2AA,01Tk c AAA,0ck tc A,01/2A2cTk 零级反应零级反应(10K)()k Tk T (10K)()ak Tak T a2112Ek(T)11ln()k(T)R TT Arrhenius方程方程一级反应一级反应二级反应二级反应第六十一页，讲稿共七十一页哦n非基元反应中，反应速度由最慢的反应步非基元反应中，反应速度由最慢的反应步骤决定。骤决定。n反应的活化能越大，在一定的温度下反应的活化能越大，在一定的温度下,反反应速度也越快。应速度也越快。n凡是活化能大的反应，只能在高温

41、下进行。凡是活化能大的反应，只能在高温下进行。n测定反应速率的主要问题是确定一定数量测定反应速率的主要问题是确定一定数量反应物消耗或产物生成所需时间反应物消耗或产物生成所需时间。小测验小测验一一.是非题是非题第六十二页，讲稿共七十一页哦n一般情况下，不管是放热反应还是吸热反一般情况下，不管是放热反应还是吸热反应，温度升高，反应速率总是相应增加。应，温度升高，反应速率总是相应增加。n温度升高，分子间的碰撞频率也增加，这温度升高，分子间的碰撞频率也增加，这是温度对反应速率影响的主要原因。是温度对反应速率影响的主要原因。n某反应体系的温度一定时，当反应物的一某反应体系的温度一定时，当反应物的一部分活

42、化分子反应后，反应就停止。部分活化分子反应后，反应就停止。n有极少数反应，如碳在某一温度范围内的有极少数反应，如碳在某一温度范围内的氧化，当温度升高，反应速率降低，表示氧化，当温度升高，反应速率降低，表示在这样条件下反应的活化能需要零。在这样条件下反应的活化能需要零。第六十三页，讲稿共七十一页哦nH2O2的分解反应为的分解反应为:H2O2(aq)H2O(l)+1/2O2(g)，下列，下列表示的瞬时速度中，正确的是表示的瞬时速度中，正确的是 A、dc(H2O2)/dt B、-dc(H2O)/dt C、-dc(O2)/(2dt)D、2dc(O2)/(dt)n反应反应 X+Y Z，其速度方程，其速度

43、方程式式:=kX2Y1/2,若若X与与Y的浓度都增加的浓度都增加4倍，则反应速度将增加多少倍倍，则反应速度将增加多少倍 A.4 B.8 C.16 D.32二二.选择题选择题D DD D第六十四页，讲稿共七十一页哦n某化学反应速度常数的单位是某化学反应速度常数的单位是molL-1s-1，则该反应的级数为则该反应的级数为 A.3 B.1 C.0 D.1/2n已知某一反应已知某一反应 A+B C 的的E正正=50kJ/mol，则该反应的则该反应的E逆逆为为 A.-50KJ/mol B.50KJ/mol D.无法确定无法确定D DC C第六十五页，讲稿共七十一页哦nA B+C 是吸热的可逆基元反应，正

44、反是吸热的可逆基元反应，正反应的活化能为应的活化能为E正正，逆反应的活化能为，逆反应的活化能为E逆逆 A.E正正 E逆逆 C.E正正=E逆逆 D.三种都可能三种都可能B Bn 提高温度可增加反应速度的原因是提高温度可增加反应速度的原因是 A.增加了活化分子的百分数增加了活化分子的百分数 B.降低了反应的活化能降低了反应的活化能 C.增加了反应物分子间的碰撞频率增加了反应物分子间的碰撞频率 D.使活化配合物的分解速度增加使活化配合物的分解速度增加 A A第六十六页，讲稿共七十一页哦 催化剂能改变反应速度催化剂能改变反应速度,但不能影响化学但不能影响化学平衡平衡,为什么为什么?n答答：因为催化剂能

45、改变反应历程因为催化剂能改变反应历程,从而改变从而改变反应的活化能反应的活化能,所以能影响化学反应速度所以能影响化学反应速度,但由于催化剂同时改变正逆反应的活化能但由于催化剂同时改变正逆反应的活化能,从而同时影响正逆反应速度从而同时影响正逆反应速度,不能改变反应不能改变反应的始态和终态的始态和终态,因此它不能影响化学平衡。因此它不能影响化学平衡。三三.简答题简答题第六十七页，讲稿共七十一页哦本章作业本章作业 作业：作业：2、3、5、7、8、10、11、14、16、19、20、21、22题题每小班学号每小班学号1至至10号共十位同学抄写号共十位同学抄写 题目题目总结公式总结公式预习第五章预习第五章本周五交作业本周五交作业第六十八页，讲稿共七十一页哦希腊字母读音希腊字母读音n阿尔法阿尔法 贝塔贝塔 伽马伽马 n 德尔塔德尔塔 伊普西龙伊普西龙 截塔截塔 n 艾塔艾塔 西塔西塔 约塔约塔 n 卡帕卡帕 兰布达兰布达 缪缪n 纽纽 克西克西 奥密克戎奥密克戎n 派派 肉肉 西格马西格马 套套 n 宇普西龙宇普西龙 佛爱佛爱 西西 n 普西普西 欧米伽欧米伽 第六十九页，讲稿共七十一页哦第七十页，讲稿共七十一页哦感谢大家观看感谢大家观看9/5/2022第七十一页，讲稿共七十一页哦