中山大学：《无机化学》课程电子教案（PPT教学课件）第五章 化学动力学初步

第五章化学动力学初步 51化学反应速率 52浓度对反应速率的影响 53反应级数 54反应机理 55温度对化学反应速率的影响 56基元反应的速率理论 57催化剂与催化作用

第五章 化学动力学初步 5.1 化学反应速率 5.2 浓度对反应速率的影响 5.3 反应级数 5.4 反应机理 5.5 温度对化学反应速率的影响 5.6 基元反应的速率理论 5.7 催化剂与催化作用

51化学反应速率 (Chemical Reaction Rates) 宏观:热力学、动力学 热力学:过程的能量交换(△H)、过程的自发方 向(△G)、过程的限度(K)(△G=-RnK) 可能性。 动力学:反应速率(快慢)、反应机理(怎样 进行)一现实性

5.1 化学反应速率 (Chemical Reaction Rates) 宏观：热力学、动力学 热力学：过程的能量交换(H )、过程的自发方 向(G )、过程的限度(K ) (△Gø= - RTln K) — 可能性。 动力学：反应速率（快慢）、反应机理（怎样 进行） — 现实性

例:N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) △H=-9222kJmo1(放热) △Go=-33.0kJ,mo1 △Go=- RTIn K=6.1×105 但实际上,R.T.,常压,观察不到反应

例： N2 (g) + 3 H2 (g) = 2 NH3 (g) △Hø= - 92.22 kJ.mol-1 （放热） △Gø= - 33.0 kJ.mol-1 △Gø= - RT ln K K = 6.1105 但实际上，R.T. ，常压，观察不到反应

热力学不涉入时间,当然不涉及反应速率, 也不涉及反应机理。 反应速率和反应机理是化学动力 学研究的核心问题 反应速率因不同的反应而异: 火药爆炸—瞬间 中和反应一几秒 高温固相合成无机材料、有机合 bch of these reactions is faster? (a) The reaction between sodium and bromine, or 成、高分子合成—一小时; 橡胶老化—年; 石油、煤的形成—几百万年

反应速率和反应机理是化学动力 学研究的核心问题。 反应速率因不同的反应而异: 火药爆炸—瞬间； 中和反应—几秒； 高温固相合成无机材料、有机合 成、高分子合成—小时； 橡胶老化—年； 石油、煤的形成—几百万年… 热力学不涉入时间，当然不涉及反应速率， 也不涉及反应机理

反应速率定义一单位时间内反应物或产 物浓度改变的量的绝对值。 (一)平均速率和瞬间速率: 例:H2O 2(aq) HOm+2o 测定实验中O2的析出量,可计算H2O2浓度变化, 并按下式计算出反应速率(平均速率): -△(H2O2)/△t=-{c2(H2O2)-c1(H2O2)/△t 计算结果列于教材p107,表61 可见:t个,c(H12O2),↓

一、反应速率定义 — 单位时间内反应物或产 物浓度改变的量的绝对值。 （一）平均速率和瞬间速率： 例：H2O2(aq) = H2O(l) + ½ O2(g) 测定实验中O2(g)的析出量，可计算H2O2浓度变化， 并按下式计算出反应速率（平均速率） ： = - (H2O2 ) / t = -[ c2 (H2O2 ) – c1 (H2O2 ) ] / t 计算结果列于教材p.107, 表6.1. 可见：t , c (H2O2 ) , v  . v

H2O2a→H2Oo+h2O2( 教材p107,表61 1HO水溶理的分解(2%K及平均速 (△c/△) 0,02 0.O1 0.01 0.005 0.35 0.O25 0.O0 0.375 0.05 0.00125 0.0025 在一些教材中化学反应速率定义为单位时间内生成物浓度的增加或反应物浓度的减 少,显然,由于反应式的计量系数y数值不同,同一反应在同一时刻,不同物质的浓度变 107

I - H2O2(aq) → H2O(l) + ½ O2(g) 教材p.107, 表6.1

H2O2(ag)=Hoo t / o2(g 或:N2Og)=2NO2(g+%O2 Rate of forward reaction Chemical equilibrium (forward and reverse rates are equal) Rate of reverse reaction Time

H2O2(aq) = H2O(l) + ½ O2(g) 或: N2O5(g) = 2 NO2 (g) + ½ O2(g)

令雄t→>O(无限小),得瞬时速率: △C(H2O2)dC(H2O2) v=m △r→>0 △t t 显然,ν和ν的单位是ml·dmx3·s-或n n0·tm·mn 作出H2O2的c一t曲线(教材p108图6.1),得到0-40min的 平均速率: 0.20-0.800.20-080 =0.015mol. dm-3.min △t 40 某一时刻的瞬时速率可用该时间对应的曲线点上的斜率表示, 并且可以得到 v>vn>V

令 t → O （无限小），得瞬时速率： dt dC H O t C H O v t ( ) ( ) lim 2 2 2 2 0 = −  −  =  → 显然， v 和v 的单位是 3 1 3 1 min − − − − mol  dm s 或mol  dm  作出H2O2的c — t 曲线（教材p.108,图6.1)，得到0 — 40 min的 平均速率： 3 1 0.015 min 40 0.20 0.80 0.20 0.80 − − =   − = −  − = − mol dm t v 某一时刻的瞬时速率可用该时间对应的曲线点上的斜率表示， 并且可以得到： A B C v  v  v

三)t个,c(H2O2),ν (三)实验测定速率(净反应速率) =正反应速率-逆反应速率 (四)对于单向反应,反应的开始的瞬间的瞬时速率称为 初速率v (五)测定反应速率的实验方法将在物理化学课程中学 习

（二） t , c(H2O2 ) , v  （三）实验测定速率（净反应速率） = |正反应速率 - 逆反应速率| （四）对于单向反应，反应的开始的瞬间的瞬时速率称为 初速率v0 . （五）测定反应速率的实验方法将在物理化学课程中学 习

(六)由于一个反应可以用不同的反应物或产物作参照物浓度变化 来表示反应速率,为了避免混乱, IUPAO建议对于反应: aAbb=dd+eE 定义瞬时速率为: dc (5.1) V dt 平均速率为 △C (52) :△t (51)、(52)式中,v为计量系数a、b、d、c,且对反应物取负值, 对产物取正值,以保证和v为正值

（六）由于一个反应可以用不同的反应物或产物作参照物浓度变化 来表示反应速率，为了避免混乱，IUPAC建议对于反应： aA + bB = dD + eE 定义瞬时速率为： V dt dC v i i = 平均速率为： V t C v i i   = （5.1） （5.2） （5.1）、（5.2）式中，vi 为计量系数a、b、d、c，且对反应物取负值， 对产物取正值, 以保证v和 v 为正值