第五章 化学反应的速率.doc

第五章化学反应的速率
§本章摘要§

平均速率瞬时速率

碰撞理论过渡状态理论

基元反应和微观可逆性原理质量作用定律复杂反应的速率方程速率常数 k

Arrhenius (阿仑尼乌斯)公式活化能

催化剂催化反应的特点
热力学解决了化学反应的可能性问题, 但化学反应实际上的发生, 却是动力学研究的范畴. 化学反应的速率, ?

实际上, 速率相当慢!

实际上, 反应速率相当快!
热力学可能性; 动力学现实性
§1. 反应速率概念
化学反应有快有慢, 木材的氧化, 点燃则反应极快; 而在潮湿空气中的氧化则很慢. 的确有快慢之分. 但要表征这种快慢, , 是以单位时间内浓度的改变量为基础来研究的. 如此, 化学反应速率的单位为:
我们以反应 2N2O5 -4NO2 + O2 为例加以研究.

测得:
以O2浓度变化表示反应速率, 则在 t1 — t2 这段时里的平均速率为:
在 t2 — t3 这段时里的平均速率为:
一般来说, 这两段的平均速率并不相等. 也可以用 N2O5 浓度的变化表示该反应的速率. 因为 N2O5 是反应物, 故要用其减少量, 以保证速率为正值, 所以有:
在同一段时间里, 和反映的是同一问题, 但数值并不相等. 关键是物质前面的化学计量数不一样。要掌握它们之间的数量关系。
二瞬时速率
在研究影响反应速率的因素时, 经常要用到某一时刻的反应速率. 这时, 用平均速率就显得粗糙, 因为这段时间里, 速率在变化, 影响因素也在变化.
先考虑一下平均速率的意义:
,割线 AB 的斜率
要求得在 t1 — t2 之间某一时刻 t0 的反应速率, 可以在 t0 两侧选时间间隔 t0 - — t0 + , 越小, 间隔越小, 则两点间的平均速率越接近 t0 时的速率t0 . 当-> 0 时, 割线变成切线, 则:

割线的极限是切线, 所以割线 AB 的极限是切线 k; 故 t0 时刻曲线切线的斜率是 t0 时的瞬时速率 vto .
从瞬时速率的定义, 可以归纳出瞬时速率的求法:
(1) 做浓度—时间曲线图;
(2) 在指定时间的曲线位置上做切线;
(3) 求出切线的斜率(用做图法, 量出线段长, 求出比值)
对于反应 aA + bB = gG + hH 某时刻的瞬时速率之间, 乃有如此的关系:

最有实际意义和理论意义的瞬时速率是初始速率 v0
§2. 反应速率理论
消除汽车尾气的污染, 可采用如下的反应:

反应的可能性足够大, 只是反应速率不够快, 不能在尾气管中完成, 以致散到大气中, 造成污染. 若能寻找催化剂, 使上述反应达足够快的速率, 是不小的成就. 有些反应, 如橡胶的老化, 人们又常常希望它慢一些.
所以研究速率理论是完全必要的。

化学反应的发生, 总要以反应物之间的接触为前提, 即反应物分子之间的碰撞是先决条件. 没有粒子间的碰撞, 反应的进行则无从