化学反应速率-化学反应速率理论PPT课件

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Question 1
反应 2W+X Y+Z 哪种速率表达式是正确的？
a.
dc(X ) =dc(Y)
dt
dt
b.
dc(X ) =- dc(W)
dt
dt
c.
dc(Z ) =dc(Y )
dt
dt
d.
dc(Z) =- dc(W)
dt
dt
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第二节 反应速率理论
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2.2. 反应速率理论
若使用过氧化氢酶，更能把反应速率提高到 1023 倍以上。
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催化剂能缩短平衡到达的时间，但不能改变平 衡状态，反应的平衡常数不受影响。催化剂不能启 动热力学证明不能进行的反应（即 r Gm 0 的反 应）。
催化剂有均相催பைடு நூலகம்和多相催化
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1.均相催化： 催化剂与反应物种在同一相中的催化反应。
2.2.1分子碰撞理论
只有具有足够能量的反应物分子的碰撞才有可能发 生反应。这种能够发生反应的碰撞叫有效碰撞。
那些具有足够高能量，能发生有效碰撞的分子称 为活化分子，要使普通分子成为活化分子所需最小能量 称为活化能。
发生反应的有效碰撞的分子，还必须沿着特定的 方向碰撞。
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活化能
1之间。反应的活化能越小，反应速率越大。一般认为Ea小于63 kJ·mol-1的反
应为快速反应。
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3.3.2.过渡态理论
具有足够能量的分子彼此以适当的空间取向相互靠近到 一定程度时，会引起分子或原子内部结构的连续性变化，使 原来以化学键结合的原子间的距离变长，而没有结合的原子 间的距离变短，形成了过渡态的构型，称为活化络合物。
c
Ea1
a
A+BC r Hmθ
O
Ea2
b
AB + C
反应历程
反应途径的能量变化
Ea1：正反应活化能 Ea2：逆反应活化能 r Hmθ = Ea1Ea2
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EⅠ－反应物(始态)势能 EⅡ－生成物(终态)势能 正反应的活化能 Ea(正) =Eac - E(Ⅰ) 逆反应的活化能 Ea(逆) =Eac - E(Ⅱ) ΔrHm= E(Ⅱ) - E(Ⅰ)= [Eac - Ea(逆)] -[Eac - Ea(正)]
0.1molL1 s1
vH2
cH2
t
2.432.00msolL1
0.3molL1
s1
vNH3cNtH3 0.402.00msolL1 0.2molL1s1
vN2:vH2:vNH31:3:2
●瞬间速率：某瞬间（即t0)的反应速率 vN3H lt iom c N t 3H d dc t
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催化剂与反应物 之间形成一种能量较 低的活化配合物，改 变了反应的途径。
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能量
无催化活化配合物
Ea无催化 催化活化配合物 Ea催化
反应物
生成物
O
反应历程
催化剂改变反应 途径示意图
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例如：反应 2 H2O2(aq) → 2H2O(l) + O2(g) 无催化剂时，反应的活化能为 75. 3 kJmol1； 用 I 做催化剂时，反应的活化能为 56. 5 kJmol1；
没有催化剂存在时，过氧化氢的分解反应为：
2 H 2 O 2 ( a ) q O 2 ( g ) 2 H 2 O ( l )
加入催化剂Br2，可以加快H2O2分解，分解 反应的机理是：
第一步 H 2 O 2 ( a ) B q 2 2 H r ( a ) O q 2 ( g 2 B ( ) a ) 第二步 H 2 O 2 ( a ) 2 q H ( a ) 2 q B ( a ) rq 2 H 2 O B 2 (
总反应： 2 H 2 O 2 ( a ) q O 2 ( g ) 2 H 2 O ( l)
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催化剂对反应活化能的影响
2.多相催化：
催化剂与反应物种不属于同一物相的 催化反应。
汽车尾气(NO和CO)的催化转化：
2 g N C g O P O R t (N h P 2 g ) d C , 2 g O
反应在固相催化剂表面的活性中心上 进行，催化剂分散在陶瓷载体上，其表面 积很大，活性中心足够多，尾气可与催化 剂充分接触。
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浓度常用mol.L-1，时间常用s，min，h，d，y.
反应速率又分为平均速率和瞬间速率两种表示方法.
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平均速率
Example 1
N23H22NH 3
起始浓度/mol·L-1
2.0 3.0
0.0
2s末浓度/mol·L-1
1.8 2.4
0.4
vN2cNt 2
1.82.0molL1 20s
（1）.活化分子
分子发生有效碰撞所必须具有的最低能量若以Ec表示，则 具有等于或超过Ec能量的分子称为活化分子，能量低于Ec的 分子称为非活化分子或者普通分子。
（2）.活化能
活化分子具有的平均能量 E*与反应物分子的平均能量 E
之差称为反应的活化能 Ea :
Ea E*E
(1.3.2)
每一个反应都有其特定的活化能，一般化学反应的活化能在60～250kJ·mol-
ΔrHm= Ea(正) - Ea(逆)
Ea(正) ＜Ea(逆)， ΔrHm ＜0 ，为放热反应；
Ea(正) ＞Ea(逆)， ΔrHm ＞0 ，为吸热反应。
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3.3. 3催化剂与反应速率的关系
催化剂:一些能显 著改变化学反应速 率，而在反应前后 其自身的组成、质 量和化学性质基本 保持不变的物质.
3.1化学反应速率
3.3.1反应速率与浓度的关系 3.3.1.1反应速率的表示方法
（1） 化学反应速率
a.反应速率定义
1.传统的定义
反应速率 是指在一定条件下单位时间内某化学反应的反应物
转化为生成物的速率，对于均匀体系的恒容反应，习惯用单
位时间内反应物浓度的减少或者产物浓度的增加来表示，而
且习惯取正值。
例如： O
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C+ O N 反应物 O (始态)
O C O+ N 生成物 (终态)
OC ON 活化络合物 O
(过渡态) O
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OO N +C O
Eac
EII
(正)
O C OO N
N O+O C O
Eac
Ea(逆)
EI
(正 )
Ea(
逆)
EI
EII
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能量
活化配合物 A···B···C