化学反应速率 化学反应速率理论
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(1) 化学反应速率
.
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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。
无催化活化配合物
Ea无催化
反应历程
能量
催化活化配合物
Ea催化
反应物
生成物
催化剂改变反应
途径示意图
O
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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;
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)。
催化剂有均相催化和多相催化
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:
催化剂与反应物种在同一相中的催化反应。
没有催化剂存在时,过氧化氢的分解反应为:
加入催化剂Br2,可以加快H2O2分解,分解反应的机理是:
第一步
第二步
总反应:
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催化剂对反应活化能的影响
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:
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:
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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酶催化:以酶为催化剂的反应。
特点:①高效
②高选择性
③条件温和
3 . 酶催化
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催化剂的重要性
从右图来看出,加入催化剂后,正反应活化能降低的值与逆反应括化能降低的值是相等的。这表明,催化剂对正、逆反应的作用是同等的,它只加快反应速率,而不影响化学平衡,不改变反应方向。
催化剂还具有选择性,某一种催化剂往往只对某一种反应起催化作用,而不能催化其它反应。
有催化与天催化的反应活化能比较
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需要注意以下特点 :
催化剂只能通过改变反应途径来改变反应速率,但不能改变反应的焓变(rHm)、方向和限度
在反应速率方程中,催化剂对反应速率的影响体现在反应速率常数(k)内。对确定反应来说,反应温度一定时,采用不同的催化剂一般有不同的k值。
对同一个可逆反应来说,催化剂等值地降低了正、逆反应的活化能。
催化剂具有选择性。
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化学平衡
(1)可逆反应
在同一条件下,既能向正反应方向又能向逆反应方向进行的反应。
仅有少数的化学反应其反应物能全部转变为生成物,亦即反应能进行到底。
Ag + Cl AgCl
2KClO3 2KCl + 3O2
MnO2
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(2)化学平衡的基本特征
有些化学反应逆反应比较显著。例如, 373K时,,立刻出现红综色。
N2O4 2NO2
时间 /s
0
20
40
60
80
120
C (N2O4)/(mol·L-1)
C (NO2)/(mol·L-1)
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0
20
40
60
80
100
NO2
N2O4
c /mol•
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