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温度对反应速率的影响课件

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课本-温度对反应速率的影响

课本-温度对反应速率的影响

那默与洛娜发现一瓶未贴标示 的工业酒精， 其中添加了色素， 此时洛娜要那默远离酒精，并 在瓶上贴上易燃标示。
盛装危险物质之容器，如袋、筒、 瓶、箱、罐、桶、反应器、储槽、 管路等应予以标示。
課P105
温度与反应速率的关系
• 为了能长时间保持食 物的新鲜，常将食物 加以冷藏或冷冻。
图4-14利用冰块 或冰箱降低温度， 可延长食物保存 期限
12. 马表1个
11. 麦克笔1支 12. 白纸1张
实验装置示意图
課P101
步骤：
用麦克笔在白 ❖取4支试管，各 另取4支试管，
纸的中心处， 加入0.5M硫代硫 各加入0.5M盐
画一个“＋”。 酸钠溶液5mL， 酸10mL，并作
并作标示。
标示。
各组试管中的物质，浓度与体积 都相等，为实验的控制变因。
課P
第4章
反应速率与平衡
4-1 接触面积、浓度对反应速 率的影响
4-2 温度对反应速率的影响 4-3 催化剂对反应速率的影响 4-4 可逆反应与平衡
那默与洛娜在游戏场玩打地鼠的游戏，那默拿了支表面积较大的槌子，一次能打 中好几只的地鼠；而洛娜手中的小槌子，一次只能打到一只，所以那默的得分比 洛娜了许多。
实验必须在 通风处进行， 并由同一位 同学观察完 全遮住“＋” 记号的时间。
課P101
温度为操纵变因，完成反 应所需时间，为应变变因。
課P101
问题与讨论： 1. 将硫代硫酸钠溶液与盐酸混合后，可以观察
到什么现象？
解答 可观察到黄色的沉淀物逐渐生成。
課P101
问题与讨论： 2. 操作实验时，记录沉淀物恰好遮住“＋”所
一般而言，温度每 增加 10℃ 则反应 速率会增为两倍。
温度对反应速率的影响

温度对反应速率的影响

这个经验规律可以用来估计温度对反应速率的 影响。
例如：某反应在390 K时进行需10 min。若降温到 290 K，达到相同的程度，需时多少？
2019/12/23
2
例如：某反应在390 K时进行需10 min。若降温到
290 K，达到相同的程度，需时多少？
设这个反应的速率方程为 dc kcn dt
通常有如下几种类型： r
T 0, r 0
T , r 有定值
这是一个在全温度范围
内的图形
O
(a)
T
在常温的有限温度区间中进行，所得的曲
线由图（b）来表示
2019/12/23
10
r
r
r
O
(b)
TO
(c)Hale Waihona Puke TO(d)T
（1）反应速率随温度的升高而逐渐加快，它们之
间呈指数关系，这类反应最为常见。
不利于正向反应
也下降
2019/12/23
8
（2）动力学观点
d ln k Ea dT RT 2
通常活化能总为正值，所以温度升高，正向 反应速率总是增加。
对于放热反应，实际生产中，为了保证一定 的反应速率，也适当提高温度，略降低一点平衡 转化率，如合成氨反应。
2019/12/23
9
反应速率与温度关系的几种类型
§11.7 温度对反应速率的影响
速率常数与温度的关系——Arrhenius经验式 反应速率与温度关系的几种类型
2019/12/23
1
速率常数与温度的关系——Arrhenius经验式 van‘t Hoff 近似规则
van’t Hoff 根据大量的实验数据总结出一条经验 规律：温度每升高10 K，反应速率近似增加2~4倍。
人教版必修二第二章第三节第四课时：温度、催化剂对反应速率的影响(共21张PPT)

人教版必修二第二章第三节第四课时：温度、催化剂对反应速率的影响(共21张PPT)

反应速率可用单位时间内产生的气体体积表示，也可用产生相同体积的气体所用的 时间来表示。
检查装置的气密性一般是利用气压的原理，在图2装置中，关闭A处分液漏斗活塞， 将注射器的活塞拉出一定距离，过一段时间后再松开活塞，如活塞回到原位，说明气 密性良好，否则漏气，所以正确。（涉及到注射器的装置气密性检查方法）
热水
3支大小相同的试管，各装入3mL5%H2O2，滴加2滴做催化剂的1mol/LFeCl3溶液，然 后一支放入冷水，一支放入热水，一支不变，如上图，观察现象：
高中化学选修4 第一章 化学反应与能量
反应方程式： 2H2O2 = 2H2O +O2
现象
结论
热水中
常温 冷水中
产生气泡速率增大， 带火星火柴复燃
碰撞理论解释催化剂对反应速率的影响
催化剂是能够改变其他物质的化学反应速率而自身的组成、化学性质和质量在反 应前后保持不变的物质。催化剂有正、负之分，正催化剂能加快化学反应的速率， 负催化剂能降低化学反应的速率。我们通常所说的催化剂是正催化剂。
其它条件不变时，使用正催化剂，改变了 反应，机降理低了 反，应使的很活多化普能通分子变成 活化分子，活化分子百分数 ，使活化分增子大间的有效碰撞频率变大，反应速率增大。
2FeCl2+2HCl+H202==2FeCl3+2H20
由此可见，催化剂参与了化学反应，催化剂先与反应物反应生成了中间产物
(FeCl2)，然后中间产物再与反应物反应，催化剂又重新生成，催化剂的量和性质都 不变，改变了反应的历程，但没有改变反应的实质(整个过程还是过氧化氢的分解)。
高中化学选修4 第一章 化学反应与能量
解的速率
例5.为比较Fe3＋和Cu2＋对H2O2分解反应的催化效果，甲、乙两组同学分别 设计了如图1、图2所示的实验。下列叙述中不正确的是( )
图像分析(温度对化学反应速率和平衡的影响)

图像分析(温度对化学反应速率和平衡的影响)


线c中乙酸乙酯产率 下降原因可能是？
反应放热，温度超过80 ℃ 时反应可能已达到平衡状 态，温度升高平衡向逆反 应方向移动，产率下降。
3、工业上常利用醋酸和乙醇合成有机溶剂乙酸乙酯：
CH3COOH(l)＋C2H5OH(l) CH3COOC2H5(l)＋H2O(l)
ΔH＝－8.62kJ· mol－1 已知CH3COOH、C2H5OH和CH3COOC2H5的沸点依次为118℃、 78℃和77℃。某研究小组为探究反应温度、反应时间 （分别为20min、30min、40min）时对乙酸乙酯产率的 影响，在其他条件相同时，进行多次实验，实验结果如 图所示。 ②温度超过80℃时曲
NO和NH3在Ag2O催化剂表面的反应活性随温度的变化曲线如图。 ①由图可以看出，脱硝工艺流程应在 有氧 （填“有氧”或“无氧”）条件下进行 ②随着反应温度的进一步升高，在有氧的条件下NO的转化率明显下降的可能原因是？
温度升高，NOx和NH3反应的化学平衡向逆反应方向移动。
SNCR－SCR流程中发生的主要反应有： 4NO(g)＋4NH3(g)＋O2(g) 4N2(g)＋6H2O(g) ΔH＝－1627.2kJ•mol－1； 6NO(g)＋4NH3(g) 5N2(g)＋6H2O(g) ΔH＝－1807.0 kJ•mol－1； 6NO2(g)＋8NH3(g) 7N2(g)＋12H2O(g) ΔH＝－2659.9 kJ•mol－1；
线c中乙酸乙酯产率 下降原因可能是？
温度过高，乙醇和乙酸大 量挥发，使反应物利用 率下降
4、捕碳技术(主要指捕获CO2)在降低温室气体排放中具有重要的作用。目前 (NH4)2CO3已经被用作工业捕碳剂，它与CO2可发生如下可逆反应： (NH4)2CO3 (aq) + H2O (l)+ CO2 (g) 2NH4HCO3 (aq) △H 为研究温度对(NH4)2CO3捕获CO2气体效率的影响，在某温度T1下，将一定量的 (NH4)2CO3溶液置于密闭容器中，并充入一定量的CO2气体(用氮气作为稀释剂)， 在t时刻，测得容器中CO2气体的浓度。然后分别在温度为T2、T3、T4、T5下， 保持其它初始实验条件不变，重复上述实验，经过相同时间测得CO2气体浓度， 得到趋势图。
温度对反应速率的影响

温度对反应速率的影响


k (390 K) t (290 K) = = 210 = 1024 k (290 K) t (390 K)
t (290 K) = 1024 × 10 min ≈ 7 d
§9.5 温度对反应速率的影响
阿累尼乌斯经验公式
温度对反应速率的影响，通常都是讨论速率常数k 温度对反应速率的影响，通常都是讨论速率常数k随温度的 变化。一般说来反应的速率常数随温度的升高而很快增大。 变化。一般说来反应的速率常数随温度的升高而很快增大。 反应的速率常数随温度的升高而很快增大 微分公式
d ln k Ea = 2 dT RT
Ea为实验活化能， Ea为实验活化能，可视 为实验活化能 为与T无关的常数。 为与T无关的常数。
k 值随T 的变化率决定于 Ea 值的大小。 值的大小。 值随 不定积分式
Ea ln k = − +B RT
B
积分常数
描述了速率系数与 1/T 之间的线性关系。可以根据不同温 度下测定的 k 值，以lnk 对 1/T 作图，应得一直线，其斜率 为-Ea/R
§9.5 温度对反应速率的影响
§ 9.5
温度对反应速率的影响
一、阿累尼乌斯经验公式 二、活化能的概念及其实验测定 三、阿累尼乌斯公式的一些应用
§9.5 温度对反应速率的影响
一、阿累尼乌斯经验公式
范霍夫（ Hoff)近似规律 温度每升高10 K， 近似规律： 范霍夫（van’t Hoff)近似规律：温度每升高10 K，反 应速率近似增加2~4倍。这个经验规律可以用来估计温度 倍 应速率近似增加 对反应速率的影响。 对反应速率的影响。 时进行需10 例如：某反应在390 K时进行需10 min。若降温到290 例如：某反应在390 K时进行需 min。若降温到290 K，达到相同的程度，需时多少？ 达到相同的程度，需时多少？
化学课件浓度、温度、催化剂对化学反应速率的影响

化学课件浓度、温度、催化剂对化学反应速率的影响


(2)反应速率常数(k)
含义
单位
意义 影响 因素
表示_单__位__浓__度__下的化学反应速率 不同反应速率方程中k的单位不同 通常反应速率常数k越大,反应进行得_越__快__ 与浓度无关,但受_温__度__、_催__化__剂__、固体表面积等因素的影响
(3)一个反应的化学反应速率与参与反应的物质的浓度的关系是由实验测定的, 不能根据化学方程式直接写出。
()
提示:×。催化剂对反应速率的影响是通过降低反应的活化能,改变了反应的历
程实现的。
(3)用相同质量的锌粉和锌片与同浓度的足量盐酸反应,产生氢气的量和速率都 相同。 ( ) 提示:×。锌粉的接触面积大,因而反应速率大。
关键能力·素养形成
知识点一 外界条件对反应速率的影响 【重点释疑】 1.影响因素:
度T2 ℃下进行。已知T1>T2,且E和F的浓度大于M和N的浓度(其他条件均相同),
则两者的反应速率
()
A.前者大
B.后者大
C.相等
D.无法判断
【解析】选D。影响化学反应速率的因素有内因(反应物的性质)和外因,其中内
因对反应速率的影响是主要的,且不同化学反应的活化能不同,反应速率不同。
2.(2020·安庆高二检测)向四个体积相同的密闭容器中分别充入一定量的SO2
(3)活化能对反应速率的影响 ①活化能越高,反应越难进行,反应速率越_小__。 ②升高温度,可以提高反应物分子的能量,增大反应物分子形成活化分子的比例, 使反应速率加快。
4.温度影响反应速率的理论解释: 在其他条件不变时,升高温度,反应物分子的能量增加,使一部分原来能量较低 的分子变成_活__化__分__子__→活化分子百分数_增__加__→化学反应速率_增__大__。因此, 升高温度可以增大化学反应速率。
物理化学6.3 温度对反应速率的影响

物理化学6.3 温度对反应速率的影响

§6.3 温度对化学反应速率的影响
• van′t Hoff 近似规则 •阿仑尼乌斯方程 •与kc和kp对应的活化能 •应用Arrhenius方程时应注意的问题 •在较宽的温度范围内Ea,c随温度的变化 •元反应的活化能与反应热力学能变
1
回顾


定容对峙反应
d ln K c dT


rU
m
RT 2

T1

1 T2

（6－34） （6－35）
等式两边 表述一致
k

k0
exp
Ea RT

5. 在较宽的温度范围内Ea,c随温度的变化
严格来说，Ea,c也是与温度T有关的量。在较宽的温度范围 内，考虑Ea与温度的关系时，可采用如下三参量方程：
k

k
' 0
T
m exp(
◆ 阿仑尼乌斯方程的几种数学表示形式：
k

k
0
exp


Ea RT

（6－25）
ln{ k} Ea 常数 RT
（6－26）
lnk0 =截距
ln{k}
实验测定活化能 Ea＝－斜率×R
d ln{k} Ea
定
dT
RT 2
（6－27）
{T-1}
图6-6 ln{k}~{1/T}关系
量 若在研究的温度范围内，Ea可认为与温度无关， 计 积分，可得
算
ln kA,2 k A ,1

Ea R

1 T1
1 T2

（6－28）
总结
d ln{k} Ea
dT
RT 2
人教版高二化学选修4课件：第2章第2节第2课时温度、催化剂对化学反应速率的影响

人教版高二化学选修4课件：第2章第2节第2课时温度、催化剂对化学反应速率的影响

其中途径Ⅰ表示没使用催化剂。途径Ⅱ表示使用了催化剂。使 用了催化剂,反应的活化能降低。
图中E1、E2都是该反应的活化能,但E2 < E1是因为使用了催化剂, 与不使用催化剂相比,反应的活化能由E1变为E2,活化分子的百分数 增多。
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1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
探究一
探究二
课堂篇 探究学习
4.催化剂的催化效率:
(1)H2O2分解实验中,FeCl3和CuSO4均有催化作用,但FeCl3催化效 果更好。
(2)KMnO4与H2C2O4反应的实验中,常用MnSO4作催化剂。 (3)淀粉水解实验中,H2SO4和淀粉酶均有催化作用,但淀粉酶催化 效果更好。
课堂篇 探究学习
(1)催化剂都不参加化学反应 ( )
(2)升高温度时,不论正反应是吸热还是放热,正、逆反应的速率
都增大 ( )
(3)催化剂能改变化学反应的焓变 ( )
(4)催化剂能增大化学反应速率的原因是降低了反应的活化能,提
高了活化分子的数目,但活化分子的百分数不变 ( )
(5)决定化学反应速率的主要因素是反应物本身的性质,而不是外
对反应速率的影响。
实验时由于没有观察到明显现象而无法得出结论。资料显示,通常
条件下H2O2稳定,不易分解。为了达到实验目的,你对原实验方案
的改进是
。
(3)实验③④⑤中,测得生成氧气的体积随时间变化的关系如图。
分析下图能够得出的实验结论:
①
环境能增大H2O2分解的速率;
②
环境能减小H2O2分解的速率。
探究一
探究二
课堂篇 探究学习
温度、催化剂对化学反应速率的影响课件

温度、催化剂对化学反应速率的影响课件

效果会更好?这些都与外界因素对化学反应速率的影响有关。
1.若 C (s)+H 2O (g)
C O (g)+H 2(g) ΔH >0,反应速率为 v1;N 2(g)+3H 2(g)
2N H 3(g) ΔH <0,反应速率为 v2;当升高温度时,v1将增大,v2将减小,对吗?
提示:不对,应该都增大。温度对反应速率的影响适用于所有化学反应。
反应物状态的限制。升温时,化学反应速率增大;降温时,化学反应速率减小。
(2)对于可逆反应来说,升高温度,正、逆反应速率均增大,只是增大的
程度不同;同理,降低温度,正、逆反应速率均减小,只是减小的程度不同。
(3)许多实验表明:温度每升高 10 ℃,反应速率通常增大到原来的 2~4
倍。
(4)一般情况下,温度对化学反应速率的影响比浓度、压强对化学反应
强的改变等对化学反应速率的影响;
(3)分析终点,确定反应物消耗的浓度或生成物增大的浓度;
(4)分析时间,如速率图像中的拐点、突变点等。注意分析曲线的连续或
跳跃所代表的含义。
【例题 2】(双选)下列表格中的各种情况,可以用下面对应选项中的图
像表示的是(
选项
A
)
反应
纵坐标
外形、大小相近的金属和
水反应
-1
●名师精讲●
分析化学反应速率图像,要注意分析图像的变化趋势,分清影响化学反
应速率的因素。一般要从以下几个方面分析:
(1)分析起点,分清反应物或生成物,浓度或物质的量减少的是反应物,浓
度或物质的量增大的是生成物,反应物以高于原点为起点,生成物多以原点
为起点;
(2)分析变化趋势,如升温或降温、加压或减压等,注意浓度、温度、压
2.2.2 影响化学反应速率的因素 温度、催化剂对化学反应速率的影响 课件(共27张)

2.2.2 影响化学反应速率的因素 温度、催化剂对化学反应速率的影响 课件(共27张)

从下列实验事实所得出的相应结论不正确的是选项实验事实结论其他条件不变001moll1的酸性kmno溶液分别与01moll1溶液和02moll1当其他条件不变时增大反应物浓度可以使化学反应速率加快其他条件不变分别将等体积等物质的量浓度的na混合液放在冷水和热水中放在热水中的混合液先出现浑当其他条件不变时反应体系的温度越高化学反应速率越快粉末加入盛有10双氧水的锥形瓶内在化学反应前后mno的质量和化学性质都没有发生改变催化剂虽然可以加快化学反应的速率但一定不参与化学反应过程一定条件下分别在容积为1l和容积为2的两个密闭容器中加入等量的氢气和碘蒸气发生如下反应
（人教版选修4） 第 二章《化学反应速率和化学平衡》
【问题探究1】（1）我们在讨论催化剂对化学反应速 率的影响时，还应注意哪些问题？
【温馨提示】(1)催化剂有正、负之分，一般情况下的催化剂是 指正催化剂。 (2)催化剂有选择性，不同的化学反应的催化剂 不相同，催化剂具有一定的活化温度。
【问题探究2】（2）根据催化剂对化学反应速率的影 响实质，分析催化剂对可逆反应中的正、逆反应速率 的影响是否相同？
使v(N2)增大。在N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的反应过程中，随 着时间的增加，N2的浓度逐渐减小，v(N2)逐渐减小。
【课堂检测】
（人教版选修4） 第 二章《化学反应速率和化学平衡》
1．其他条件不变时只改变下列条件，一定能使反应速 率加快的是( ) ①增加反应物的物质的量 ②升高温度 ③缩小反应
2.通过讨论交流、归纳总结，建立分析探究外界因 素影响化学反应速率的思维模型，即“实验现象→影响 规律→理论解释”，促进“证据推理”核心素养的发展。
（人教版选修4） 第 二章《化学反应速率和化学平衡》
【情景导入】我们知道镁条与沸水的反应比与冷水反
温度对反应速率的影响

温度对反应速率的影响

§9.5 温度对反应速率的影响(1) 阿累尼乌斯经验公式前面讨论浓度对反应速率的影响时都以温度一定为前提，现在来讨论温度对反应速率的影响时，也需把浓度的影响消除，所以通常都是讨论速率常数k 随温度的变化。

温度对反应速率的影响比浓度的影响更为显著，一般说来反应的速率常数随温度的升高而很快增大。

关于速率常数k 与反应温度T 之间的定量关系，早在19世纪末，阿累尼乌斯(Arrhenius)等人总结了大量的实验数据提出了下述经验公式2ln a E d kdTRT = (9.24) 式中的E a 称为“实验活化能”，一般可将它看作与温度无关的常数，其单位为J ⋅mol -1或kJ ⋅mol -1。

将式(9.24)作不定积分，可得B RTEk a +-=ln (9 .25)图9.5 反应速率常数与温度的关系A －CH 3CHO 的气相分解，B －CO(CH 2COOH)2的液相分解B 为积分常数。

由上式可以看出，以ln k 对1/T 作图应得一直线，其斜率为-E a /R 。

若将CH 3CHO 的气相分解反应和CO(CH 2COOH)2的液相分解反应的实验所得数据作ln k -1/T 图，可得图9.5。

大量实验事实表明，对大多数化学反应来说，都有(9.25)式这样的关系式。

此外，(9.25)式也可改写为下列形式/a E R Tk A e -= (9.26) 上式中的A 为一常数，通常称为“指前因子”或“频率因子”。

由上式可见，速率常数k 与温度T 成指数关系，所以人们往往将 (9.26)式称为反应速率的指数规律。

(9.24)、(9.25)及(9.26)式都称为阿累尼乌斯公式，前者是它的微分形式，后二者都是它的积分形式。

阿累尼乌斯公式的适用面相当广，不仅适用于气相反应，也能适用于液相反应和复相催化反应。

但是，并不是所有的反应都能符合阿累尼乌斯公式。

各种化学反应的速率与温度的关系相当复杂，目前已知的有图9.6所示的五种类型。

6.6温度对反应速率的影响


动力学
例12 将1%盐酸丁卡因水溶液安瓿分别置于下列温度水浴 下恒温加热，在不同时间取样测定其含量，得一下结果，当 相对ห้องสมุดไป่ตู้量降至90%即为失效。求该药物在室温(298.15K)下的 贮存期。
338.15K t/h 0 48 96 144 192 c/% 100 98.04 96.13 94.16 92.34 lnc 4.60517 4.585376 4.565701 4.544995 4.525477 t/h 0 48 96 144 192 348.15K c/% 100 96.01 91.58 87.37 83.55 lnc 4.60517 4.564452 4.517213 4.470152 4.425445 t/h 0 24 48 72 96 120 358.15K c/% 100 95.26 90.75 86 81.5 77.14 lnc 4.60517 4.55661 4.508108 4.454347 4.400603 4.345622 t/h 0 24 48 72 96 120 368.15K c/% 100 90.72 80.69 71.73 63.83 56.75 lnc 4.60517
Absorbance
0.2
60oC
0.0
0
60
120 t/h
180
240
300
343.15 3.82
353.15 10.6
361.15 24.0
三. 药物贮存期预测
以ln k对1/T的回归直线方程：
ln [k /(Abs/h)]
-3.5 -4.5 -5.5 -6.5 -7.5 2.75
动力学
12410 lnk 30.61 T
-3.6 -4 0.003

3-温度对化学反应速率影响


6、活化能的求算
（1）用实验值作图
Ea ln k B RT
以lnk对1/T作图，从直线斜率 Ea / R 算出 Ea 值。 作图的过程是计算平均值的过程，比较准确。 （2）从定积分式计算：
k2 Ea 1 1 ln ( ) k1 R T1 T2
测定两个温度下的 k 值，代入计算 Ea 值。如果 Ea 已知,也可以用这公式求另一温度下的 k 值。
1 T /K
1000
2000 100
200，增一倍 10 200，增19倍
ln k2
ln k3
5、平行反应中温度选择原理
B 反应1，Ea,1 , k1
A
d ln(k1 / k2 ) dt Ea,1 Ea,2 2 RT
反应2， C Ea,2 , k2 （1）如果 Ea,1 Ea,2，升高温度， k1 / k2 也升高，对反应1有利； （2）如果 Ea,1 Ea,2，升高温度， k1 / k2 下降，对反应2有利。 （3）如果有三个平行反应，主反应的 活化能又处在中间，则不能简单的升高 温度或降低温度，而要寻找合适的反应 温度。
则
E （ Ea,1 Ea,2 Ea,1 a 表观）
这表观活化能也称为总包反应活化能或实验活化能。
3、活化能与温度的关系
阿仑尼乌斯在经验式中假定活化能是与温度 无关的常数，这与大部分实验相符。 当升高温度，以lnk对1/T作图的直线会发生弯 折，这说明活化能还是与温度有关，所以活化能 的定义用下式表示：
4、活化能对速率系数随温度变化的影响
以 lnk 对 1/T 作图， 直线斜率为 Ea R
从图上可看出：
(1)
Ea (3) Ea (2) Ea (1)

温度对反应速率的影响.

比较上述两种说法，并思考
复杂反应的活化能
应注意前面所述的活化能物理意义只适用于基元反应。
复杂反应的活化能只是组成复杂反应的各基元反应活化 能的数学组合。 组合的方式决定于基元反应的速率常数与表观速 率常数之间的关系，这个关系从反应机理推导而得。 例如：
k (表观） k3
2k2 k1
复杂反应的活化能
温度对反应速率的影响
范霍夫（van’t Hoff)近似规律
范霍夫根据大量的实验数据总结出一条经验规律： 温度每升高10 K，反应速率近似增加2~4倍。
这个经验规律可以用来估计温度对反应速率的影响。
例如：某乳品在4度时保质期为7天，估计在常温下可保存多久？ 解：取每升高10 K，速率增加的下限为2倍。
由此式，根据两个不同温度下的 k 值求活化能。或者 在已知活化能的情况下，求解某一温度下的速率常数
（3）微分式
Ea d ln k 2 dT RT
此式即为阿仑尼乌斯活化能之定义式
此式说明k 值随T 的变化率决定于 Ea 值的大小。
活化能大的反应，反应速率常数随温度变化更为敏感。
活化能对速率常数随温度变化的影响
• 这种类型最常见。 T
温度对反应速率影响的类型
⑵. 爆炸型： • 低温时，T对rate的影响 不大，超过某一极限， 反应以爆炸形式进行 （H2、O2反应等）。许 多可燃物的气相反应均 呈此类曲线。
r
T
温度对反应速率影响的类型
r • ⑶. 先升后降型： • 多相催化常呈此类型：温 度不高时，反应速率随T 而增加，达到一定温度后， 催化剂活性受到影响，速 率反而变慢。酶催化反应 也如此，这与酶在高温下 失活有关。 T
E反
E rU m

反应工程课件第一篇温度对反应速率的影响及最佳反应温度


f1( y)k10 exp(
E1 ) RgT
f2 ( y)k20 exp(
E2 ) RgT
T OP
Te
1
RgTe E2 E1
ln
E2 E1
(a) Top~Te关系
rA

k1 f1( y) k2
f2 ( y)

f1( y)k10 exp
E1 RgT

个方面，不可拟反应不受平衡常数的限制，因此只考虑温度 对反应速率常数的影响。对不可拟吸热反应当温度升高时，
k会增大，反应速率也相应增大。
（2) 不可逆放热反应
当温度升高时，k会增大，反应速率也相应增大。
由于反应速率常数随温度的升高而升高，因此，无论是放热反 应还是吸热反应，都应该在尽可能高的温度下进行，以获得 较大的反应速率，但在实际生产中，要考虑以下问题：
rA 0 T y
Top
T
最佳温度：对于某一可逆放热反应，在一定的反应物系组成下， 具有最大反应速率的温度称为相应于这个组成的最佳温度。
2）可逆放热单反应的最佳温 度曲线
(1) 最佳温度曲线
由相应于各转化率的最佳温 度所组成的曲线，称为最佳 温度曲线。可通过实验测定和 理论计算得到。
k1
f1( y)1

f2(y
K
y
f1 (
) y
)

随温度的升高，k1升高， K y 升高， K
也升高
y
升高，1
f2 ( y)
Hale Waihona Puke K yf1( y)

总的结果，随温度的升高，总的反应速率提高。因此，对于 可逆吸热反应，也应尽可能在较高温度下进行，这样既有利 于提高平衡转化率，又可提高反应速率。同时，也应考虑一 些因素的限制。

温度对反应速率的影响PPT课件


响或
速
率
系
数
---
Ⅱ开始时温度影响不大，到达一定极限时，反应 以爆炸的形式极快的进行。
温
度
对改
反变
应 速
速 率
率常
影数
响或
速
率
系
数
---
Ⅲ在温度不太高时，速率随温度的升高而加快，到达一定 的温度，速率反而下降。如多相催化反应和酶催化反应。
温
度
对改
反变
应 速
速 率
率常
影数
响或
速
率
系
数
---
Ⅳ 温度升高，速率反而下降。这种类型很少， 如一氧化氮氧化成二氧化氮。
N2O5在各种温度下分解的速率系数值
T /K
k 105 / s1
1 / T 103 / K 1
ln{k }
273 0.0787 3.663 -14.05
298 3.46 3.357 -10.27
303 13.5 3.247 -8.910
313 49.8 3.145 -7.605
328 150 3.048 -6.502
对不同反应，Ea 大，k随T的变化也大
活化能对反应速率的影响
III
d ln kII
dT
EaII RT 2
d ln kIII
dT
EaIII RT 2
d ln kII
kIII dT
EaII EaIII RT 2
II
Ea (III ) Ea (II )
阿仑尼乌斯方程
d ln{k} dT
Ea RT 2
常见错误
k AT me E0 / RT Ae E0 / RT m lnT Ae Ea / RT Ea E0 mRT lnT

(全)温度对反应速率的影响PPT资料


阐明:
(1)阿仑尼乌斯活化能只对基元反应才有明确的物理意 义。
(2)对总包反应而言, 阿仑尼乌斯活化能是构成总反应的 各基元反应活化能的组和。
例：某总包反应的速率常数k=k1k2k3 1/2, 则其表观
活化能为:
Ea=Ea,1+Ea,2 12Ea,3
(3) 一般化学反应的活化能约在40~400 kJ/mol之间。
（那3么〕求Ea反,1应+的Um实(验反活应化物能) =；Ea,-1 + Um(产物) = Um(活化态)
（1〕298 K时的反应平衡常数Kp； 二如、果A保r持rhe其n他ius条经件验不式变，在340 K时进行，同样完成40 %，需时6.
（N23O〕(g2)9的3K热时分，解若反有应5为0%2N的2COH(g3)C=O2ONC22(gH)5+分O解2，(g)所，需在的一时定间温。度下，反应的半衰期与初始压力成反比。 阿若仑降尼 温乌到斯29活0 K化，能达和到相rU同m的程度，需时多少？
lnk Ea B RT
(1) E a(3)E a(2)E a(1) 2 0 0
100
1
lnk/[k]
(2)对同一反应，k 随T 的变
化在 低温区 较敏感。
20
10
(3)对不同反应，Ea 大，k 随T 的变化也大。
3
2
2000 1000 1 463 376 T /K
Um(活化态)
Um(活化态)
§11.7 温度对反应速率的影响
速率常数与温度的关系——Arrhenius经验式 反应速率与温度关系的几种类型 反应速率与活化能之间的关系
一、 van’t Hoff 近似规则
van’t Hoff 根据大量的实验数据总结出一条经 验规律：温度每升高10 K，反应速率近似增加2~4倍。
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k(298 K) t(277 K) 22 4 k(277 K) t(298 K)
t(298反应速率影响的类型
但反应速率不仅仅随T而上升，实验表明两者间的关系可能 非常不同，常见的类型有：
r
⑴. 温度上升，反应速 率上升，r～T之间 是指数上升的关系。
• 这种类型最常见。 T
利用此式，可以根据不同温度下测定的 k 值，以
lnk 对 1/T 作图，从而求出活化能 Ea 。
（2）
ln k2 Ea ( 1 1 ) k1 R T1 T2
由此式，根据两个不同温度下的 k 值求活化能。或者 在已知活化能的情况下，求解某一温度下的速率常数
（3）微分式
d ln k Ea dT RT 2
当升高温度，以lnk对1/T作图的直线会发生
弯折，这说明活化能还是与温度有关，后来范霍 夫的学生柯奇（Kooij）又提出了三参量公式：
k BT m exp( E ) RT
式中B，m和E都是要由实验测定的参数，与温
度无关。
活化能与温度的关系
我们可以利用活化能的微分定义式来研究此三参数公式，探 讨活化能与温度的关系
k(表观） k3
2k2 k1
复杂反应的活化能
则
E（a 表观）
Ea,3
1 2
(Ea,2
Ea,1 )
这表观活化能（Apparent Activation Energy）也 称为总包反应活化能或实验活化能。
且
A(表观) A3
2 A2 A1
练习：请同学们自行推导上述结果
活化能与温度的关系
阿仑尼乌斯在经验式中假定活化能是与温度 无关的常数，这与大部分实验相符。
ln k Ea 1 B RT
阿仑尼乌斯公式
k A exp( Ea ) RT
阿仑尼乌斯（Arrhenius）公式
k A exp( Ea ) RT
A 称为指前因子，（ pre-exponential factor） A 具有与反应速率常数相同的量纲，碰撞理论
告诉我们，其物理意义为反应物分子间的碰撞频率
阈能：对于某一反应分子对，只有当其有效对撞能 量超过某一阈值时，反应才能发生，这一阈 值即称为阈能
注意比较活化能与阈能这两个概念
基元反应的活化能
• 其物理意义如图：
E
E*
A
P
• 若反应可逆：
• 正向反应活化能为Ea正，逆 向反应活化能为Ea逆，
• Ea,逆－Ea,正 = ⊿Ea • = ⊿rUm（等容下进行）
Ea 称为阿仑尼乌斯活化能， （Activation Energy）
指数项 exp(Ea RT ) 决定了有效碰撞分数，也 即引发反应的碰撞占全部碰撞的百分比，不难看出， Ea的数值对反应速率常数影响非常大。
阿仑尼乌斯认为A和Ea 都是与温度无关的常数。
阿仑尼乌斯公式还有如下常用变换形式
（1）
ln k Ea ln A RT
⑴ Ea 8.314300 290 ln 2 50.1 50kJ mol1
10
⑵ Ea 8.314300 290 ln 3 79.5 80kJ mol1
10
活化能（Activation Energy）的物理意义
Ea 的物理意义(对于基元反应) ：
Tolman 用统计平均的概念对基元反应的活化能下了 一个定义：活化分子的平均能量与反应物分子平均能 量之差值，称为活化能。 分子碰撞接触才可能发生反应，但不是每次碰撞均能 反应，只有能量高的活化分子相碰撞才能发生反应。
此式即为阿仑尼乌斯活化能之定义式
此式说明k 值随T 的变化率决定于 Ea 值的大小。
活化能大的反应，反应速率常数随温度变化更为敏感。
活化能对速率常数随温度变化的影响
例. 某化学反应在 300K 及 290K 下进行时，⑴反 应速率相差 2 倍；⑵相差 3 倍，求反应的 Ea。
• 解：
Ea RT1T2 ln k2 T2 T1 k1
E反
E
rU
m
Ea正
Ea逆 E产
上述结论包含了这一假定：正逆反应对应的活化态 是相同的
微观可逆性原理：一个基元反应的逆反应也是基元反应， 基元反应与它的逆反应具有相同的过渡态
概念辨析 说明为什么温度升高，反应速率上升？
（1）温度上升，反应物分子平均能量上升，则 其与活化分子间能量差减小，即活化能下降， 因而反应速率上升
温度对反应速率影响的类型
⑵. 爆炸型：
r
• 低温时，T对rate的影响 不大，超过某一极限，
反应以爆炸形式进行 （H2、O2反应等）。许 多可燃物的气相反应均 呈此类曲线。
T
温度对反应速率影响的类型
• ⑶. 先升后降型：
r
• 多相催化常呈此类型：温 度不高时，反应速率随T
而增加，达到一定温度后，
温度对反应速率的影响
范霍夫（van’t Hoff)近似规律
范霍夫根据大量的实验数据总结出一条经验规律： 温度每升高10 K，反应速率近似增加2~4倍。 这个经验规律可以用来估计温度对反应速率的影响。
例如：某乳品在4度时保质期为7天，估计在常温下可保存多久？ 解：取每升高10 K，速率增加的下限为2倍。
（2）温度上升，反应物分子与活化分子的平均 能量均上升，因而活化能基本不变，但根据波耳 兹曼分布，活化分子的比例增加，因而反应速率 上升
比较上述两种说法，并思考
复杂反应的活化能
应注意前面所述的活化能物理意义只适用于基元反应。
复杂反应的活化能只是组成复杂反应的各基元反应活化 能的数学组合。
组合的方式决定于基元反应的速率常数与表观速 率常数之间的关系，这个关系从反应机理推导而得。 例如：
T
上述结果说明，从宏观角度来看，温度对反应速率的影响 是很复杂的，在后面学习阿仑尼乌斯公式时应注意不要将 其应用范围无限扩大
阿仑尼乌斯公式
•因第一类型最常见，现以第一类型为主进行讨论。
•实验证明，反应速度与反应速率常数 k 相关，k 愈大，rate愈快。 •一般反应的 lnk～1/T 呈一直线关系。
催化剂活性受到影响，速
率反而变慢。酶催化反应
也如此，这与酶在高温下
失活有关。
T
温度对反应速率影响的类型
r ⑷. 复杂型： 某些烃类气相氧化反应 呈此类型。原因不十分 清楚。
T
温度对反应速率影响的类型
r
• ⑸. 下降型：
• 如2NO + O2
2NO2
在183～773K内，k 随T
的升高而降低，
• T >773K时，k 几乎不变。