无机化学-化学反应速率-习题课课件.ppt
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1、1,本章内容小结书后习题课外习题,2,本章内容小结,反应速率概念 平均速率,瞬时速率反应速率理论 碰撞理论,过渡状态理论反应机理 基元反应,反应分子数,复杂反应影响反应速率的因素 浓度,温度,催化剂五.反应物浓度与时间的关系,3,一、反应速率概念,反应速率是指在一定条件下反应物转变为生成物的速率,通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。,反应速率的单位:moldm-3s-1moldm-3min-1,moldm-3h-1,4,平均速率 指某一时间间隔内的化学反应速率的平均值 对于一般的化学反应 aA+bB=gG+hH,有,5,2.瞬时速率 指在某一时刻的化学反应速率 对于上述反
2、应,有,即:同一反应以不同组分的浓度变化表示反应速率时,其反应速率比等于各自计量系数之比。,6,瞬时速率可由实验测定,一般采用作图法求出:(1)画出浓度 时间(ct)曲线图;(2)在指定时间的曲线位置上做切线;(3)求出切线斜率的绝对值(用作图法,量出线段长,求出比值)。,7,二.反应速率理论,碰撞理论要点:反应物分子间的相互碰撞是反应进行的先决条件;具备足够的能量是有效碰撞的必要条件;只有当活化分子组中的各个分子采取合适的取向进行碰撞时,反应才能发生。,8,f:能量因子;Ea:活化能;Z*:满足能量要求的碰撞次数;Z*:真正的有效碰撞次数;P:取向因子。,9,活化能(Ea):能发生有效碰撞的
3、活化分子组所具有的最低能量。Ea 越大,活化分子组所占比例则越少,有效碰撞分数越小,故反应速率越慢.不同类型的反应,活化能差别很大.分子的能量因碰撞而不断变化,故活化分子组也不是固定不变的.但只要温度一定,活化分子组的百分数是固定的.,10,2.过渡状态理论要点:(1)当反应物分子接近到一定程度时,分子的键连关系将发生变化,形成一中间过渡状态,即活化配合物;(2)活化配合物能量高,不稳定,它既可以分解为产物,也可以变成原来的反应物;(3)反应速率决定于活化配合物的浓度,活化配合物分解成产物的几率和分解成产物的速率.,11,(4)正反应活化能(Ea):反应物分子的平均势能与活化配合物的势能之差。
4、同理,逆反应活化能可表示为Ea。(5)正逆反应活化能之差为化学反应的摩尔反应热:Ea Ea rHm Ea Ea,rHm 0,为吸热反应;Ea Ea,rHm 0,为放热反应。,12,三、反应机理,基元反应:指反应物分子一步直接转化为产物的反应。复杂反应:由两个或两个以上的基元反应组合而成的总反应。反应分子数:基元反应或复杂反应的基元步骤中发生反应所需要的微粒(分子、原子、离子或自由基)的数目。,13,反应分子数为正整数,一般为 1、2,3 分子反应已少见,4 和 4 以上的分子碰撞在一起而发生的反应,尚未见到;对于非基元反应,无反应分子数可言。,14,四、影响反应速率的因素,1.浓度对反应速率的
5、影响(1)定性讨论:增加反应物浓度可增大反应速率。碰撞理论解释:由于增加反应物浓度,单位体积内活化分子数增多,从而增加了单位时间内在此体积内反应物分子有效碰撞的频率,故导致反应速率增大。,15,(2)定量讨论:反应速率方程:对于化学反应 aA+bB=gG+hH,有 r=k c(A)m c(B)n 反应级数:上述反应的反应级数为m+n,即速率方程中幂指数之和。反应级数可以为简单正整数、零、分数,也有时无意义。,16,速率常数 k:在给定温度下,各种反应物浓度皆为1 moldm-3时的反应速率,也称为比速常数。注意:k 取决于反应的本性;k是温度的函数,与浓度无关;通常T升高,k增大,反应速率加快
6、。,17,用不同物质的浓度改变表示速率时,k值不同,即不同的速率常数之比等于反应方程式中各物质的计量数之比。k的单位为 c1nt1(n为反应级数);根据给出的反应速率常数的单位,可以判断反应的级数.,18,V.基元反应 质量作用定律:恒温下,基元反应(包括复杂反应的基元步骤)的化学反应速率同反应物浓度幂的连积成正比,幂指数等于反应方程式中的化学计量数.,19,2.温度对反应速率的影响定性讨论:温度升高,分子的平均能量升高,单位体积内活化分子百分数增大,有效碰撞增加,故反应速率加快.定量计算:Arrhenius(阿仑尼乌斯)公式:,20,式中:k 速率常数,Ea 活化能,R 气体常数,T 绝对温
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