化学反应速率03.ppt
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第2章化学反应的速率Chapter2ChemicalReactionRate主讲人:
XXX2013年12月26日,基本内容,2.1化学反应速率的定义及其表示方法2.2反应速率理论简介2.3影响反应速率的因素,学习目标:
1.掌握化学反应速率的概念、及化学反应速率的表示方法2.掌握有效碰撞理论,了解过渡状态理论,理解活化能、活化分子的概念及其意义重点、难点:
1.化学反应速率的表示方法2.有效碰撞理论的理解,爆炸反应,酸碱反应,燃烧反应,反应速度较快,煤的形成,石油,天然气,需要千万年的转化,不同的化学反应快慢是不一样的。
怎么样来比较和描述不同反应的快慢呢?
化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢程度的一个物理量。
我们研究化学反应速率的目的和意义是什么?
控制反应速率,使反应按我们希望的速度进行。
2.1化学反应速率的定义及其表示方法,化学反应速率可选用反应系统中任一物质浓度的变化来表示,因为反应过程中各物质变化量之间的关系与化学反应式中的计量系数间的关系是一定的。
以合成氨反应为例:
其反应速率可分别表示为:
【例题】在2L的密闭容器中,加入1molN2和3molH2,发生N2+3H2=2NH3,在2s末时,测得容器中含有0.4mol的NH3,求该反应的化学反应速率。
起始浓度(mol/L),2s末浓度(mol/L),变化浓度(mol/L),三步法,0.5,1.5,0,0.2,0.2,0.3,0.1,0.4,1.2,根据计算结果你能得出什么结论?
问题,1.在同一反应中,选用不同的物质表示速率,其数值可能不同,故应标明是哪种物质,但这些数值表示的意义相同,均表示此条件下该反应的快慢。
2.对于在一个容器中的一般反应aA+bB=cC+dD来说有:
结论,vA:
vB:
vC:
vD=CA:
CB:
CC:
CD=nA:
nB:
nC:
nD=a:
b:
c:
d,常见题型例举,1、用不同的物质来表示反应速率。
例1、反应4NH3+5O2=4NO+6H2O在5L的密闭容器中进行,30s后,NO的物质的量增加了0.3mol,则此反应的平均速率可表示为:
A、v(O2)=0.01mol/LsB、v(NO)=0.008mol/LsC、v(H2O)=0.003mol/LsD、v(NH3)=0.002mol/Ls,v(NO)=0.3/(530)=0.002mol/Ls,答案:
CD,2、比较反应速率的大小,例2、反应A+3B=2C+2D在四种不同情况下的反应速率分别为VA=0.15molL-1s-1VB=0.6molL-1s-1Vc=0.4molL-1s-1VD=0.45molL-1s-1则该反应在不同条件下速率快慢顺序是0,答案:
=,例题分析:
在同一反应中,反应速率的大小不能单纯地看数值大小。
应化为同一种物质的反应速率再进行比较。
3、根据各物质的反应速率之比写出化学方程式。
例3、某温度下,浓度都是1mol/L的两种气体X2和Y2,在密闭容器中反应生成气体Z,经过tmin后,测得物质的量浓度分别为:
c(X2)=0.4mol/L,c(Y2)=0.8mol/L,c(Z)=0.4mol/L,则该反应的反应方程式可表示为:
答案:
3X2+Y2=2Z,或3X2+Y2=2X3Y,14,瞬时速率,反应速率为一变量,需以微分形式表达。
将时间间隔无限缩小(t0),平均速率的极限值即反应在时刻t的瞬时速率。
(A为反应物),反应物A产物B,15,整个反应的瞬时速率,对一般的化学反应:
aA+bB=cC+dD,2.2反应速率理论简介,一、分子碰撞理论二、过渡状态理论(活化配合物理论),17,反应是通过反应物分子彼此碰撞而发生的,其中能发生反应的碰撞称为有效碰撞。
发生有效碰撞的分子称为活化分子。
活化分子的百分数越大,有效碰撞数越多,反应速率也越大。
一、有效碰撞理论,活化分子必须具有的最低能量(E0)与整个反应物分子的平均能量()之差,称为实验活化能或Arrhenius活化能,简称活化能(Ea)。
18,有效碰撞理论中的活化能,19,发生有效碰撞的条件,反应物分子必须具有足够大的能量。
只有能量足够大的分子在碰撞时,才能以足够大的动能去克服上述的电性排斥力,而导致原有化学键的断裂和新化学键的形成。
反应物分子要以适当的空间取向而发生碰撞。
如:
NO+O3=NO2+O2NO和O3分子要发生定向碰撞,即O3中的O原子与NO中的N原子相碰才能发生反应。
20,NO(g)+O3=NO2(g)+O2(g),21,有效碰撞理论总结,只有能量足够,方位合适的分子的碰撞才是有效碰撞。
22,分子能量分布曲线,23,碰撞理论的优、缺点,优点:
直观、明了,易于接受;,缺点:
模型过于简单。
把分子简单地看成没有内部结构的刚性球体,要么碰撞发生反应,要么发生弹性碰撞。
“活化分子”本身的物理图像模糊。
24,由反应物分子变为产物分子的化学反应并不完全是简单的几何碰撞,而是旧键的破坏与新键的生成的连续过程。
2.当具有足够能量的分子以适当的空间取向靠近时,要进行化学键重排,能量重新分配,形成一个过渡状态的活化配合物。
二、过渡态理论,25,如:
A+B-CABC=A-B+C反应物活化配合物产物,在活化配合物中,原有化学键被削弱但未完全断裂,新的化学键开始形成但尚未完全形成(用虚线表示)。
3.过渡状态的活化配合物是一种不稳定状态。
可形成生成物,也可回到反应物。
26,Energy,Reactioncoordinate,Reactants,Products,27,活化配合物的浓度:
浓度越大,反应速率越大。
活化配合物分解成产物的几率:
几率越大,反应速率越大。
活化配合物分解成反应物的速率:
速率越小,反应速率越大。
4.反应速率与下列三个因素有关:
28,反应进程势能图,1.H=E正E逆,2.微观可逆性原理,29,反应物分子须经过一个活化中间状态才能转化为产物,该中间状态即活化分子。
由普通反应物分子转变为活化分子需吸收的能量即活化能Ea。
根据活化能的大小,和反应能量变化曲线,可以知道反应是吸热的还是放热的,以及反应速率的相对快慢。
30,缺点:
活化配合物的结构无法确定,方法过于复杂,应用受到限制。
过渡态理论的优、缺点,优点:
吸收了碰撞理论中合理的部分,给活化能一个明确的模型;将微观结构与反应速率理论结合起来,这是比碰撞理论先进的一面。
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