高中化学竞赛化学反应速率(新)课件.pptx

1、1、反应的快慢2、反应的历程例如对于反应例如对于反应 aA+dD=gG+hH GADHBDGHB11111Acccccttttt B为化学计量系数，为化学计量系数，对反应物取负值，对产物则取正值对反应物取负值，对产物则取正值N2+3H2 2NH3瞬时速率瞬时速率当当t 趋于无限小时的平均速率趋于无限小时的平均速率BB0BBlimtcdctdt 例：例：N2O5的分解反应的分解反应:2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)在在340 K测得实验数据为测得实验数据为 t/min 0 1 2 3 4 5c(N2O5)/(molL-1)1.00 0.70 0.50 0.35 0.25 0.17(1)

2、求反应在求反应在2分钟内的平均速率分钟内的平均速率;(2)求反应在求反应在1分钟时的瞬时反应速率分钟时的瞬时反应速率2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)解：解：（1）求平均反应速率）求平均反应速率tcv)ON(15211minLmol125.0)02(2)00.15.0(t/min 0 1 2 3 4 5c(N2O5)/(molL-1)1.00 0.70 0.50 0.35 0.25 0.17求反应在求反应在2分钟内的平均速率。分钟内的平均速率。（2）求）求1分钟时的瞬时反应速率分钟时的瞬时反应速率反应的瞬时速率可通过作图法求得，在c-t线上找到对应1分钟的点作切线，求斜率。t/min

3、0 1 2 3 4 5c(N2O5)/(molL-1)1.00 0.70 0.50 0.35 0.25 0.171min时的单一瞬时速率为)minLmol(22.002.492.001-1-斜率)minLmol(11.0)22.0(21dd11-1-tcv1min时的单一瞬时速率为BB0BBlimtcdctdt 如：复杂反应如：复杂反应 NO2(g)+CO(g)NO(g)+CO2(g)中间产物中间产物NO3可被光谱检测到，但是没有从产物中可被光谱检测到，但是没有从产物中分离出来。因此上述反应可视分离出来。因此上述反应可视为由下列两个为由下列两个简单简单反应组合而成反应组合而成：NO2+NO2

4、NO3+NO（慢）（慢）NO3+CO NO2+CO2（快）（快）CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)SO2Cl2 SO2+Cl2 单分子反应2NO22NO+O2 双分子反应H2(g)+2I(g)=2HI(g)三分子反应基元反应中反应物微粒数之和称为基元反应中反应物微粒数之和称为反应分子反应分子数数，可分为单分子、双分子和三分子反应。，可分为单分子、双分子和三分子反应。由于四分子同时相遇的机会极小，更高分子数的反应没有出现abABvk cc 2NO2 2NO+O2 v=kc(NO2)2NO2(g)+CO(g)NO(g)+CO2(g)v=k c(NO2)c(CO)对于非基元反应，讨论

5、反应分子数没有意义对于非基元反应，讨论反应分子数没有意义NO2+NO2 NO3+NO（慢）（慢）NO3+CO NO2+CO2（快）（快）mnABk cc gCOgNOgCOgNO2K5002TNONONONO322223CONOCONO(慢，速率控制步骤)反应机理为反应机理为(快)速率控制步骤的速率速率控制步骤的速率=非基元反应的速率非基元反应的速率22(NO)kc速率方程为：速率方程为：2332O3O2+O()O+O32O2()()()-()dc OcOkdtc O臭氧热分解反应机理是（1）快（2）慢试证明v c(H2)1073K2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g)v c2(

6、NO)v=k c2(NO)c(H2)2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g)如 C(s)+O2(g)CO2(g)v=kc(O2)mnABkcc（5 5）反应级数）反应级数在速率方程中，各反应物的浓度的指数称为该在速率方程中，各反应物的浓度的指数称为该反应物的反应级数。反应物的反应级数。所有反应物的级数之和称为反应的总级数。所有反应物的级数之和称为反应的总级数。例：复杂反应例：复杂反应 2NO+2 H2=N2+2 H2O 反应总级数为反应总级数为3。反应总级数反应总级数速率方程速率方程0v=k1v=kc2v=kc23v=kc3零级反应零级反应 k的单位是的单位是molL-1s-1一级

7、反应一级反应 k的单位是的单位是s-1二级反应二级反应 k的单位是的单位是mol-1Ls-1三级反应三级反应 k的单位是的单位是mol-2L2s-1注意：注意：反应级数越大，则反应物浓度对反反应级数越大，则反应物浓度对反应速率的影响越大。应速率的影响越大。反应级数可以是整数，也可是分数反应级数可以是整数，也可是分数或零。或零。零级反应中反应物浓度对反应速率零级反应中反应物浓度对反应速率无影响。无影响。显然，一级反应的半衰期是一个与初始浓度无显然，一级反应的半衰期是一个与初始浓度无关的常数。半衰期可用来衡量反应速率，显然关的常数。半衰期可用来衡量反应速率，显然半衰期越大，反应速率越慢。半衰期越大

8、，反应速率越慢。某药物的分解反应为一级反应，在体温37时，反应速率常数k为0.46 h-1，若服用该药物0.16 g，问该药物在胃中停留多长时间可分解90%。0()ln()tc Ak tc A 32271128132()()()()ONO1.2 10()()5.0 10NOO gNO gO gNO gmolL sc Oc NOmol LNO 形成烟雾的化学反应之一是。已知此反应对 和都是一级，且速率常数为。试计算当受污染的空气中时，（1）生成的初速率（2）反应的半衰期（3）5个半衰期后的c()。第四节第四节 化学反应速率理论简介化学反应速率理论简介 碰撞的能量及几何方位对反应能否发生均碰撞的能

9、量及几何方位对反应能否发生均有影响有影响EaEEcE分子的平均能量分子的平均能量活化分子的平均能量活化分子的平均能量活化能活化能具有较高能量并能发生有效碰撞的分子称为活具有较高能量并能发生有效碰撞的分子称为活化分子。活化分子具有的化分子。活化分子具有的最低能量最低能量与反应物分与反应物分子的子的平均能量平均能量之差称为之差称为活化能活化能。注意：此为碰撞理论中的活化能概念，与过渡理论中的活化能概念有所不同。二、过渡状态理论与活化能该理论认为：化学反应不只是通过反应物间的简单碰撞就生成产物，而是要经历一个中间过渡状态。这个过渡状态称为活化络合物反应物反应物过渡态活化络合物过渡态活化络合物产物产物

10、 例如反应：例如反应：H2(g)+I2(g)2HI(g)其过程为其过程为:H2+I2 HHII HHI I HI+HI 其活化络合物为其活化络合物为HHI I，具有较高的势，具有较高的势能能Ea。它很不稳定，很快分解为产物分子。它很不稳定，很快分解为产物分子HI。活化络合物与反应物分子平均能量的差值即活化络合物与反应物分子平均能量的差值即活化能。实质指反应进行所必须克服的能垒。活化能。实质指反应进行所必须克服的能垒。反应过程中能量变化曲线反应过程中能量变化曲线例：已知各基元反应的活化能如下表。（单位：kJ/mol）在相同的温度时：（1）吸热反应是 ；（2）放热最多的反应是 ；（3）正反应速率常

11、数最大的反应是 ；（4）反应可逆程度最大的反应是 。序号 A B C D E 正反应的活化能 70 16 40 20 20 逆反应的活化能 20 35 45 80 30 三、温度对化学反应速率的影响三、温度对化学反应速率的影响Arrhenius方程式方程式ARTEkAekaRTEalnln /或式中式中A A为常数，称为指数前因子，为常数，称为指数前因子，R R为摩尔气体为摩尔气体常数，常数，E Ea a为活化能，为活化能，T T为热力学温度。为热力学温度。几点说明：几点说明：对某一反应，活化能是常数，因此温度升高，对某一反应，活化能是常数，因此温度升高，k k值变大，反应加快。值变大，反应加

12、快。当温度一定时，活化能越大，反应越慢。当温度一定时，活化能越大，反应越慢。对不同的反应，由于对不同的反应，由于活化能不同，活化能不同，温度对反温度对反应速率影响的程度不同。应速率影响的程度不同。ARTEkAekaRTEalnln /或例：在例：在301K，鲜牛奶，鲜牛奶 4 小时变酸，但在小时变酸，但在278K 冰箱内牛奶可保持冰箱内牛奶可保持 48 小时才变酸，设在小时才变酸，设在该条件下牛奶变酸的反应速率与变酸时间成反该条件下牛奶变酸的反应速率与变酸时间成反比，估算该条件下牛奶变酸的活化能。比，估算该条件下牛奶变酸的活化能。解：解：T2=301K，T1=278K；t2=4h，t1=48h

13、因为278278230130114h48hkvtkvtEa=75 kJmol-1a348301 278ln48.314 10301 278E所以根据22111 2ln()aEkTTkRTT n在可逆反应中催化剂能同时催化正逆反应，在可逆反应中催化剂能同时催化正逆反应，催化剂能加快化学平衡的到达，但不能使催化剂能加快化学平衡的到达，但不能使化学平衡发生移动。热力学上不可能发生化学平衡发生移动。热力学上不可能发生的反应使用任何催化剂都不可能使之发生。的反应使用任何催化剂都不可能使之发生。n催化剂具有一定的选择性。催化剂具有一定的选择性。n反应过程中催化剂本身会发生变化。反应过程中催化剂本身会发生变

14、化。对于反应，SO3(g)=SO2(g)+1/2O2(g)rHm=98.7kJ/molD.2.有元反应，有元反应，A+B=C，下列叙述正确的是，下列叙述正确的是A.此反应为一级反应此反应为一级反应B.两种反应物中，无论哪种的浓度增加一倍，两种反应物中，无论哪种的浓度增加一倍，都将使反应速度增加一倍都将使反应速度增加一倍C.两种反应物的浓度同时减半，则反应速度也两种反应物的浓度同时减半，则反应速度也将减半将减半D.两种反应物的浓度同时增大一倍，则反应速度两种反应物的浓度同时增大一倍，则反应速度增大两倍，增大两倍，3.已知已知2A+2B=C，当，当A的浓度增大一倍，其的浓度增大一倍，其反应速度为原

15、来的反应速度为原来的2倍，当倍，当B的浓度增大一的浓度增大一倍，其反应速度为原来的倍，其反应速度为原来的4倍，总反应为倍，总反应为A.1 B.2 C.3 D.04.某一反应的活化能为某一反应的活化能为65 kJmol-1，则其逆，则其逆反应的活化能为反应的活化能为()A.65kJmol-1 B.-65kJmol-1 C.0 D.无法确定无法确定5.正反应的活化能大于逆反应的活化能，则正反应的活化能大于逆反应的活化能，则正反应的热效应为正反应的热效应为()A.0 B.大于大于0 C.小于小于0 D.(E1+E2)/26.关于活化能的叙述正确的为关于活化能的叙述正确的为()A.活化能是活化配合物具

16、有的能量。活化能是活化配合物具有的能量。B.一个反应的活化能越高，反应速度越快。一个反应的活化能越高，反应速度越快。C.活化能是活化分子平均能量与反应物分子活化能是活化分子平均能量与反应物分子平均能量之差。平均能量之差。D.正逆反应的活化能数值相等，符号相似。正逆反应的活化能数值相等，符号相似。7.一反应物在某条件下的最大转化率为一反应物在某条件下的最大转化率为35%，若在相同条件下，加入正催化剂，若在相同条件下，加入正催化剂，则它的转化率将则它的转化率将()A.大于大于35%B.等于等于35%C.小于小于35%D.无法判知无法判知8.使用质量作用定律的条件是使用质量作用定律的条件是()A.元

17、反应元反应 B.非元反应非元反应C.元反应，非元反应均可元反应，非元反应均可D.恒温下发生的恒温下发生的 E.变温下发生的变温下发生的9.对于非元反应对于非元反应()A.速率方程可由化学方程式导出速率方程可由化学方程式导出 B.反应级数只能是正整数反应级数只能是正整数C.反应速度决定于最慢的元反应反应速度决定于最慢的元反应 D.一般由三个元反应构成一般由三个元反应构成10.已知反应2NO(g)+Br2(g)2NOBr的反应历程是：NO(g)+Br2(g)=NOBr2(g)快NOBr2(g)+NO(g)2NOBr(g)慢此反应的速率方程可能是A.v=kcNOB.V=kc2NOC.V=kc2NOc

18、Br2D.V=kcNOBrcNO11.利用利用反应 生成产物B，在动力学上要求（）A.Ea1Ea2Ea3B.Ea1Ea2Ea2=Ea3D.Ea1=Ea2Ea31.根据热力学计算自由能变为负值的反应，在该条件下，却观察不到明显的反应，为什么.简简 答答 题题EaEEcE分子的平均能量分子的平均能量活化分子的平均能量活化分子的平均能量活化能活化能2.已知某反应，在700 K时能够进行，当浓度为1 mol/L时，其碰撞次数可高达3.41034次/秒，而实际反应速度却为1.610-7molL-1s-1，为什么?具有较高能量并能发生有效碰撞的分子称为活化分子。活化分具有较高能量并能发生有效碰撞的分子称为

19、活化分子。活化分子具有的子具有的最低能量最低能量与反应物分子的与反应物分子的平均能量平均能量之差称为之差称为活化能活化能。3.一般情况下，升高温度反应速度加快了，为什么?试用阿累尼乌斯公式说明.4.温度不变时，给反应加入正催化剂，为什么反应速度加快了，试用阿累尼乌斯公式说明.5.锌粒与6 mol/L的硫酸在试管里反应制取氢气时，产生氢气的速率先逐渐加快，然后又逐渐减慢，试解释。/aERTkAemnABkccT/K310316327k/h-12.1610-24.0510-20.11915青霉素G的分解为一级反应，实验测得有关数据如下：求反应的活化能和指数前因子A。15221112ln()aEkT

20、TkRTT某酶催化反应的活化能是50.0 kJ mol1，试估算此反应在发烧至40C的病人体内比正常人(37C)加快的倍数。活着的动植物体内14C和12C两种同位素的比值和大气中CO2所含这两种碳同位素的比值是相等的，但动植物死亡后，由于14C不断蜕变(此过程为一级反应)14C 14Ne t1/25720 a 14C/12C便不断下降，考古工作者根据14C/12C值的变化推算生物化石的年龄，如周口店山顶洞遗址出土的斑鹿骨化石的14C/12C值是当今活着的动植物的0.109倍，试估算该化石的年龄。试求试求：（：（1 1）药物）药物 A A 代谢的半衰期；（代谢的半衰期；（2 2）若血）若血液中药物液中药物A A的浓度有效量为的浓度有效量为3.73.7mgmgL L-1-1，则需几小，则需几小时后注射第二次。时后注射第二次。