1、2018/12/14,化学反应动力学,第二章,2018/12/14,化学热力学,化学动力学,2018/12/14,2.1 化学反应速率,2018/12/14,对某化学反应的计量方程为：,反应进度：描述反应进行程度的物理量,符号：， 单位：mol,则反应进度为,反应进度的符号？,恒正！,2018/12/14,在应用反应进度进行相关计算时，一定要注意相关的反应方程式,2018/12/14,反应速率：单位体积内反应进度随时间的变化率,平均反应速率,单位：mol L-1 时间-1,瞬时反应速率,2018/12/14,对于反应,定容下的气相反应,2018/12/14,瞬时反应速率可以由图解法求得,1)
2、cA t 作图,2) 切线斜率,3) 乘以1/vB,可得瞬时反应速率,P34,例2-1,2018/12/14,2.2 影响化学反应速率的因素,浓度,温度,压力,催化剂,反应物聚集状态,反应介质,光照,反应物的本性,2018/12/14,基元反应：反应物分子一步直接转化为产物分子的反应。,反应机理：基元反应描述的宏观过程,反应,一个基元反应,两个或以上基元反应,2018/12/14,应用举例,(慢),(快),(更快),复杂反应的速率取决于反应机理中速率最慢的基元反应,2018/12/14,质量作用定律：基元反应的速率与各反应物浓度的幂乘积成正比，其中各浓度的方次为反应方程中相应组分的分子个数。,
3、基元反应,速率方程,注意：质量作用定律只适用于基元反应！,2018/12/14,速率方程中的比例常数 k，叫做反应速率常数。它与温度有关，与浓度无关。它是各反应物均为单位浓度时的反应速率。它表示了反应的能力大小，同一温度下，对于不同反应，k 越大，反应越快。,2018/12/14,大多数的化学反应都不是基元反应，其速率方程式不符合质量作用定律。,经验速率方程,非基元反应,2018/12/14,m, n：反应物A、F的反应级数,m+n：反应总级数,说明：非基元反应，m、n不一定等于a、f, 如有雷同，纯属巧合。,整数、分数、负数,P37, 表2-1,2018/12/14,一级反应：反应速率与反应
4、物浓度的一次方成正比,举例：放射性同位素衰变等,速率方程：,即：,微分式,2018/12/14,0t 时刻，c0变化至ct,积分得,或,积分式,2018/12/14,一级反应的动力学特征： (1) k 的单位是(时间-1)，例如 h-1, min-1, s-1 (2) ln ct与 t 有线性关系： lncA t；斜率为-k，截距为lncA,0 (3) 半衰期：t1/2 = ln 2/k , t1/2 与 c0 无关,2018/12/14,例：某金属钚的同位素进行放射，14d后同位素活性下降了6.85%。试求该同位素的： (1) 蜕变常数，(2) 半衰期，(3) 分解掉90%所需时间。,解：,
5、(1),(2),(3),2018/12/14,如何推断文物和化石年代？,碳钟：C-14半衰期法,2018/12/14,规律？,2018/12/14,实际生产中为什么要在500条件下进行？,范特霍夫经验规律,温度升高，k值增大，反应速率加快,粗略估计,？,2018/12/14,A；指前因子,Ea；反应的活化能，单位是kJmol-1,实验求得,对数形式,直线关系,斜率,截距,2018/12/14,1) 在相同温度下，活化能Ea越小，其k值就越大，反应速率也就越快；反之亦然。,2) 对同一反应来说，温度越高，k值就越大，反应速率也越快；反之，温度越低，k值就越小，反应速率也越慢。,2018/12/1
6、4,微分形式,定积分形式,可求A, Ea, k, T,2018/12/14,例：某反应在573K时，k=2.4110-10s-1。而673K时, k=1.1610-6s-1。求此反应的活化能。,解：,根据阿仑尼乌斯公式，,代入数据,P40，例2-3，例2-4， 值得一看,2018/12/14,1.反应级数与反应方程式中的化学计量数为什么不相等？,2.活化能的本质和物理意义？,碰撞理论,过渡态理论,2018/12/14,要点：,1) 反应物分子间只有相互碰撞才可能引发化学反应，反应速率与分子间的碰撞频率有关,2) 活化分子间的碰撞才有可能发生化学反应,3) 活化分子间碰撞时取向适当，才能发生有效
7、碰撞从而引发化学反应,浓度,能量,概率,2018/12/14,2018/12/14,活化分子的平均能量(E*)与反应物分子平均能量之差叫活化能,活化能是化学反应的“能垒”，Ea越高，反应越慢；Ea越低，反应越快。,2018/12/14,活化能越高，活化分子数越少，反应速率越慢。活化能的大小取决于反应物的本性，它是决定化学反应速率的内在因素。,活化能小于40kJmol-1反应，其反应速率非常大，反应可瞬间完成；活化能大于400kJmol-1的反应，其反应速率非常小。,2018/12/14,碰撞理论从本质上阐明了浓度、温度和活化能对反应速率的影响,1) 温度不变时，降低Ea, (活化分子)%增大，
8、有效碰撞增加，反应速率增大,2) Ea不变时，升高温度, (活化分子)%增大，有效碰撞增加，反应速率增大,3) Ea和温度都不变时，增加反应物浓度, 活化分子浓度增大，有效碰撞增加，反应速率增大,2018/12/14,碰撞理论的不足：反应物分子被简化成没有内部结构和内部运动的刚性球体，无法揭示活化能的本质,过渡态理论：活化配合物理论,发生化学反应的过程就是反应物分子化学键重组的过程，在此过程中，反应系统必然经过一个过渡状态，此时反应物分子的旧键尚未完全断裂，新键也未完全生成，这个中间过渡状态的物质称为活化配合物。,2018/12/14,活化配合物 (过渡状态),活化能,活化能,反应热,2018
9、/12/14,催化剂：少量存在就能明显改变反应速率，而本身的组成、质量和化学性质在反应前后保持不变的物质。 加快反应速率的为正催化物质，反之为负催化物质。,催化作用的实质是改变了反应的机理，降低了反应的活化能，因而提高了反应速率。,催化剂改变反应速率的作用叫做催化作用,2018/12/14,A+B,AB,AB,AK,AKB,AK,2018/12/14,催化剂的基本特征,1) 参与反应，最后被释放；化学性质和质量不变，物理性质和晶体形态改变,2) 通过改变反应途径、降低活化能来提高反应速率,3) 只能加快热力学可以进行的反应，对热力学意义上不能发生的反应则不起作用,4) 只能缩短反应达到平衡的时
10、间，而不能改变平衡,5) 催化作用具有选择性,2018/12/14,1. 化工生产中85%左右的化学反应需要使用催化剂,如硝酸、硫酸的生产，合成氨，汽油、煤油、柴油的精制，塑料、橡胶以及化纤单体的合成与聚合等,2018/12/14,2. 许多人们所关注的现象都有与催化作用有关,二氧化硫的催化氧化 2SO2 2H2O O2H2SO4 MnSO4、FeSO4、FeCl2等金属盐 可催化此反应,如生物体内的新陈代谢都是酶催化反应；大气臭氧层的破坏、酸雨的形成、汽车尾气的净化等,2018/12/14,3. 生物催化剂-酶,酶是一类由细胞产生的、以蛋白质为主要成分的、具有催化活性的生物催化剂,几千年来，酶一直在人类的生产实践和生活实践中扮演着重要角色，从酿酒、制酱、造醋到消化食物无不得益于酶的生物催化功能,2018/12/14,固氮酶,2018/12/14,实际上，世界上的任何事情也都是有一个过程的，也都是要克服困难或攀登高峰的。因此，我们在做事情时，必须有正确的态度：作好克服困难的准备，否则我们将一事无成！当然，“世上无难事，只要肯登攀”！,
