无视化 第七章 化学动力学基础 医药化工学院无机化学教研室 www.yyhg.tzc.edu.cn
1 医药化工学院 无机化学教研室 www.yyhg.tzc.edu.cn 第七章 化学动力学基础
学习要求 1、理解化学反应速度的基本概念 0⊙-0 2、理解影响化学反应速度的因素 3、利用热力学知识进行相关计算 有效碰与分于取向示意民 2
2 学习要求 1、理解化学反应速度的基本概念 2、理解影响化学反应速度的因素 3、利用热力学知识进行相关计算
本章内容 第一节化学反应速率 第二节浓度对反应速率的影响 第三节压力对反应速度的影响 第四节温度对反应速度的影响 第五节由反应机理推导速率方程 第六节碰撞理论和过渡态理论 第七节催化剂对反应速度的影响
3 本章内容 第一节 化学反应速率 第二节 浓度对反应速率的影响 第三节 压力对反应速度的影响 第四节 温度对反应速度的影响 第五节 由反应机理推导速率方程 第六节 碰撞理论和过渡态理论 第七节 催化剂对反应速度的影响
第一节化学反应速率 N2(g+3H2(g)=NH3(g) △，G=-33.2KJ/mol298K时Kp=6.8*105 常温常压下转化率高，但速度太慢，毫无工业价值 升温至673K速度较快 △.G(673K=41.5KJ/molK0=6.1*104 ② NO(g)+CO(g)=1/2N2(g)+CO2 (g) △，G=-344KJ/mol298K时K0=1*1060 反应限度很大，但反应速度极慢，不能付诸实用 (研制催化剂，是当今环保感兴趣的课题) 随着空气中的二氧化硫的浓度的增加使 得酸雨的浓度也在增加结果，文物被腐 蚀的速度也在加快 4
4 第一节 化学反应速率 ① N2 (g)+3H2 (g)=NH3 (g) ② NO(g)+CO(g)=1/2N2 (g) +CO2 (g) △rＧφ=-33.2 KJ/mol 298K时Kφ=6.8*105 △rＧφ(673K)= 41.5 KJ/mol Kφ=6.1*10-4 常温常压下转化率高,但速度太慢,毫无工业价值 升温至673K 速度较快 △rＧφ=-344 KJ/mol 298K时Kφ=1*1060 反应限度很大,但反应速度极慢,不能付诸实用 (研制催化剂,是当今环保感兴趣的课题) 随着空气中的二氧化硫的浓度的增加使 得酸雨的浓度也在增加.结果，文物被腐 蚀的速度也在加快
化学反应速率的表示方法 (expression method of chemical reaction rate) Example 下面是反应2NO2(g)→2NO(g)+O2(g)在一定时间内反 应物产物浓度的变化实验数据(300℃) Concentration (mol/L) Time(±1s) NO2 NO 02 0 0.0100 0 0 50 0.0079 0.0021 0.0011 100 0.0065 0.0035 0.0018 150 0.0055 0.0045 0.0023 200 0.0048 0.0052 0.0026 250 0.0043 0.0057 0.0029 300 0.0038 0.0062 0.0031 350 0.0034 0.0066 0.0033 400 0.0031 0.0069 0.0035 5
5 一 化学反应速率的表示方法 (expression method of chemical reaction rate) 下面是反应 2NO2 (g) →2NO(g)+O2 (g)在一定时间内反 应物产物浓度的变化实验数据（300 ℃ ） Example
化学反应速率的表示方法 反应速率(Reaction rate) 是指给定条件下反应物通过 化学反应转化为产物的速 率，常用单位时间内反应 物浓度的减少或者产物浓 度的增加来表示 浓度常用mol.dm3, 时间常用s,min,h,d,y. 150 20 平均速率(average rate) 反应速率表示方法 瞬时速率(instaneous rate)
6 反应速率(Reaction rate) 是指给定条件下反应物通过 化学反应转化为产物的速 率，常用单位时间内反应 物浓度的减少或者产物浓 度的增加来表示. 浓度常用mol.dm-3 ， 时间常用s,min,h,d,y. 反应速率表示方法 瞬时速率（instaneous rate） 平均速率（average rate） 一 化学反应速率的表示方法
平均速率 平均速率一段时间内的速度平均值 △c(NO2) Rate(VA ) c(NO2),=50-c(NO2)=0 50s-0s 前50s内反应的 平均速率为 00079mol/L-0100mol/L=x10mol/L 50s Ac(NO2) 同样可计算 Time Period(s) M 出其它时间 4.2×105 0→50 间隔的平均 2.8×10-5 50→100 速率 2.0×10-5 100→150 1.4×10-5 150→200 1.0×105 200→250 7
7 4.2 10 mol/L s 50s 0.0079 mol/L - 0.0100mol/ L 50s 0s (NO ) (NO ) (NO ) Rate( ) 5 0 2 5 0 2 2 A = − = − − = − = − − t= t= c c t c V t c − (NO2) Time Period (s) 4.2×10-5 2.8×10-5 2.0×10-5 1.4×10-5 1.0×10-5 0 → 50 50 →100 100 →150 150 →200 200 →250 一段时间内的速度平均值 前50s 内反应的 平均速率为 同样可计算 出其它时间 间隔的平均 速率 平均速率 平均速率
平均速率 显然，用反应物或产物表示都可以，但速率大小不同 Example 2NO2(g)→2NO(g+02(g) V(NO2)=V(NO)=2V(02) △cNO) △cNO) Ac(O2) △t At 参加同一反应的各物质的反应速 度之间的关系与计量系数有关 参加同一反应的各物质的反应速度之间的关系与计量系数有关 aA+bB=dD+eE Va/a=Vg/b=Vp/d=Ve/e 实际工作中如何选择，往往取决于哪一种物质更易通过实验监测其浓度变化 8
8 V（NO2） V（ NO） 2V( O2 = = ) t c − (NO2) t c (NO) t c(O ) 2 2 = = 实际工作中如何选择，往往取决于哪一种物质更易通过实验监测其浓度变化. Example 2NO2 (g) →2NO(g)+O2 (g) 显然，用反应物或产物表示都可以，但速率大小不同 参加同一反应的各物质的反应速度之间的关系与计量系数有关 aA+bB=dD+eE VA/a = VB/b = VD/d = VE/e 参加同一反应的各物质的反应速 度之间的关系与计量系数有关 平均速率
瞬时速率 瞬时速率时间段趋近为0时的平均速度 能用作图的方法得到 例如对于反应(45℃)： 2N205→4N02+02 1.00 V(N20s)=lim-△CN2Os)/△t 0 .20 C(N2Os)/mol-L-1 Rate/mol(L's- 400 800120016002000 0.90 5.4×104 Time(s) 0.45 2.7×104
9 时间段趋近为0时的平均速度 例如对于反应(45 ℃)： 2N2O5 →4NO2+O2 v t 0 lim → = t c v d d (N2O5) = − C(N2O5 )/mol·L-1 Rate/mol(L ·s- 1 ) 0.90 5.4×10-4 0.45 2.7×10-4 即 瞬时速率 能用作图的方法得到 Ｖ(N2O5 ) =lim-ΔC(N2O5 )/Δt Δt ０ 瞬时速率
瞬时速率 对一般的化学反应 aA+bB=gG+dD 1 dc(A)1 de(B) 化学反应速率为 a dt b dt 1 de(G)1 dc(D) g dt 其单位为：mol.dm3.sl a dc(X)dc(r) dr di Example b dc(X) dc(W) dt dt 反应2W+X→Y+Z哪种速率表达式是正确的？ dc(Z) c de(Y) dt dt dc(Z) dc(W)
10 aA + bB = gG + dD 其单位为：mol.dm-3 .s -1 对一般的化学反应 化学反应速率为 瞬时速率 t c W t c Z t c Y t c Z t c W t c X t c Y t c X d d ( ) d d ( ) d d ( ) d d ( ) d d ( ) d d ( ) d d ( ) d d ( ) d. c. b. a. = − = = − = Example 反应 2W+X Y+Z 哪种速率表达式是正确的？