化学工程系教案C.平均速率与瞬时反应速率的区别对于反应：aA+bB=gG+hHVa:Vb:Vg :Vh =a:b:g:h等效不等值1 dc1 dCA1 dCg1 dCGV=等效等值bdthdtadtdtg实际工作中如何选择，往往取决于哪一种物质更易通过试验监测其浓度变化2：化学反应速率理论碰撞理论：该理论认为反应物分子间的相互碰撞是反应进行是先决条件。有效碰撞：1、能量足够2、方向合适缺点：把分子间的复杂作用简单地看成是机械的碰撞，忽视了化学反应的特性。反应：H,O（g)+CO（g）→H（g）+CO,（g），只有当高能量CO中的C原子与高能量H,O中的0原子靠近，并且沿着C—0·0—H直线方向碰撞，才能发生反应：（b）弹性碰撞（a）有效碰撞[思考题]NO2+CO→NO+CO2哪个是有效碰撞呢？对于反应O福福E/(b)(a)0(d)(c)过渡态理论：过渡态理论认为，化学反应不只是通过反应物分子间的简单碰撞就生成产物，而是经过一个中间的过渡状态A+B-CEIAB.·CA-B+C
化学工程系教案 C.平均速率与瞬时反应速率的区别 对于反应：aA + bB = gG + hH 等效不等值 等效等值 实际工作中如何选择，往往取决于哪一种物质更易通过试验监测其浓度变化. 2 ．化学反应速率理论 ● 碰撞理论：该理论认为反应物分子间的相互碰撞是反应进行是先决条件。 有效碰撞：１、能量足够 ２、方向合适 缺点：把分子间的复杂作用简单地看成是机械的碰撞，忽视了化学反应的特性。 反应: H2O(g)+CO(g) → H2(g)+CO2(g)，只有当高能量 CO 中的 C 原子与高能量 H2O 中的 O 原子靠近，并且沿着 C—O‥‥O—H 直线方向碰撞，才能发生反应： （b）弹性碰撞 O C O H （a）有效碰撞 H C [思考题] 对于反应 NO2 + CO →NO + CO2 哪个是有效碰撞呢？ ● 过渡态理论：过渡态理论认为,化学反应不只是通过反应物分子间的简单碰撞就生成产 物,而是经过一个中间的过渡状态。 va : vb : v g : vh a : b : g : h dt dC dt h dC dt g dC dt b dC a v 1 A 1 B 1 G 1 A B C [ABC] A B C
化学工程系教案活化分子：只有少数能量足够高的分子碰撞后才能发生反应，这样的分子称为活化分子。+活化能：反应物与活化络合物之间的能量差，或发生反应必须越过的能垒。ActivationenergyYAvailableenergy releaseN3.影响化学反应速率的因素内因：毫无疑问，反应速率首先决定于反应物本身的性质。●外因：浓度、温度、催化剂、接触面积。A.浓度对化学反应速率的影响：+大量的实验证明：在一定温度下，增大反应物的浓度，大都使反应速率加快。丰碰撞理论认为：增加反应物浓度时，活化分子总数增多，使单位时间内反应物分子发生有效碰撞机会增多，从而加快反应速率。a.基元反应与非基元反应反应机理（反应历程）：一个化学反应所经历的途径或具体步骤。※基元反应：由反应物微粒（分子、原子、离子或自由基）一步直接生成产物的反应称为基元反应。反应H2+12=2HI是由两步组成的2N20(g)= 2N2 (g) + 02 (g)① 1221快反应CO (g) +H2O (g) = H2 (g) +CO2 (g)慢反应②H2+21-+2HI由两个或两个以上的基元反应组成的化学反应，叫总反应。b.质量作用定律（反应速率方程）反应速率与各反应组分的浓度密切相关，人们总结出其影响规律：质量作用定律：在恒温下，基元反应的速率正比于各反应物浓度幂的乘积，各浓度幂中的指数等于基元反应方程中各相应反应物的系数。v= kCgCb对于基元反应:aA+bB=gG+hH：
化学工程系教案 活化分子：只有少数能量足够高的分子碰撞后才能发生反应，这样的分子称为活化 分子。 活化能：反应物与活化络合物之间的能量差，或发生反应必须越过的能垒。 3.影响化学反应速率的因素 ● 内因：毫无疑问，反应速率首先决定于反应物本身的性质。 ●外因：浓度、 温度、催化剂、接触面积。 A.浓度对化学反应速率的影响： 大量的实验证明：在一定温度下，增大反应物的浓度，大都使反应速率加快。 碰撞理论认为：增加反应物浓度时，活化分子总数增多，使单位时间内反应物分 子发生有效碰撞机会增多，从而加快反应速率。 a. 基元反应与非基元反应 反应机理（反应历程）：一个化学反应所经历的途径或具体步骤。 ※ 基元反应：由反应物微粒(分子、原子、离子或自由基)一步直接生成产物的反应称为基 元反应。 2N2O(g) = 2N2 (g) + O2 (g) 反应 H2+I2=2HI 是由两步组成的 CO (g) +H2O (g) ＝ H2 (g) +CO2 (g) ① I2 2I 快反应 ② H2+2I→2HI 慢反应 由两个或两个以上的基元反应组成的化学反应，叫总反应。 b. 质量作用定律（反应速率方程） 反应速率与各反应组分的浓度密切相关，人们总结出其影响规律： 质量作用定律：在恒温下，基元反应的速率正比于各反应物浓度幂的乘积，各浓度幂中的指 数等于基元反应方程中各相应反应物的系数。 对于基元反应:aA + bB = gG + hH： b B a v kCAC
化学工程系教案[思考题]对臭氧转变成氧的反应：其历程为：0302＋0(快)203（慢）03 + 0 =一适合此历程的速率方程是什么？a..kc(03)2b. kc(03)c(O)c. kc(03)2c(02)d. kc(03)2c(02)-1c.反应级数的概念在速率方程中，各反应物浓度的指数，称为该反应物的级数，所有反应物的级数之和，称为该反应的总级数（n）。对于基元反应:aA+bB=gG+hH，V=kC%Cb该反应对于A来说，属a级反应，对于B来说，属b级反应，该反应的总级数n=a+b。质量作用定律仅实用于基元反应，故非基元反应的复杂反应的速率方程都由实验确定。例如：aA+bB+cC+....P其反应速率方程具有反应物浓度幂乘积的形式：v= kCan= a+β+ y+..例：一些反应的速率方程与反应级数化学方程式反应级数速率方程0V= k CN200= k2N20=2N2+02V= k CH2O212H202=2H20+02V= k Ch, Ccm1/23/2H2+Cl2 =2HCIV= k CHCp2H2 +l2 =2HI3V= k Che Cno?2H2+2NO=N2+2H,O因此，反应级数可以为整数、零，也可以是分数。B.温度对化学反应速率的影响[引入】例：天气炎热时，食物易变质，而把食物储藏于冰箱中，则不易变质。假定某一反应的温度系数为2，则100℃时的反应速率将为0℃时的=1024倍，即在0℃时需要7天多完成的反应在100℃时10分钟就能完成
化学工程系教案 [思考题] 对臭氧转变成氧的反应: 其历程为： 适合此历程的速率方程是什么？ a. .kc(O3)2 b. kc(O3)c(O) c. kc(O3)2c(O2) d. kc(O3)2c(O2)-1 c.反应级数的概念 在速率方程中，各反应物浓度的指数，称为该反应物的级数，所有反应物的级数之和，称为 该反应的总级数（n）。 对于基元反应:aA + bB = gG + hH， 该反应对于 A 来说，属 a 级反应，对于 B 来说，属 b 级反应，该反应的总级数 n = a+b。 质量作用定律仅实用于基元反应，故非基元反应的复杂反应的速率方程都由实验确定。 例如： aA+ bB + cC +‥‥ = P 其反应速率方程具有反应物浓度幂乘积的形式： n=α+β+γ+. 因此, 反应级数可以为整数、零，也可以是分数。 B.温度对化学反应速率的影响 [引入] 例：天气炎热时，食物易变质，而把食物储藏于冰箱中，则不易变质。 假定某一反应的温度系数为 2，则 100℃时的反应速率将为 0℃时的 = 1024 倍，即在 0℃时 需要 7 天多完成的反应在 100℃时 10 分钟就能完成。 O3 O2 ＋Ｏ（快） O3 ＋Ｏ 2O3（慢） b B a v kCAC v kC ACB CC
化学工程系教案范霍夫（vantHoff）近似规律：0范霍夫根据大量的实验数据总结出一条经验规律温度每升高10K，反应速率近似增加2～4k+10=2~4倍：k,范霍夫经验规律可以用来估计温度对反应速率的影响。但不够精确，且物理意义也不明确。b.阿仑尼乌斯根据大量的实验数据，又提出了著名的阿仑尼乌斯经验公式。EaRTAe[拓展知识]温度对化学反应速率的影响，就是温度对k的影响，一般来说，温度升高，反应加快。但温度对反应速率的影响是相当复杂的TTTTbadC常见反应爆炸反应酶催化反应特殊反应C.催化剂对化学反应速率的影响催化剂：一种或多种少量的物质，能使化学反应的速率显著增大，而这些物质本身在反应后的数量及化学性质都不改变。这种现象称为催化作用。起催化作用的物质称为催化剂。KCIO,Mo→02SO, + O,V.0.或P>SO
化学工程系教案 a. 范霍夫（van’t Hoff)近似规律： 范霍夫根据大量的实验数据总结出一条经验规律温度每升高 10 K，反应速率近似增加 2～4 倍： 范霍夫经验规律可以用来估计温度对反应速率的影响。但不够精确,且物理意义也不明确。 b.阿仑尼乌斯根据大量的实验数据，又提出了著名的阿仑尼乌斯经验公式。 e Ea RT k= A [拓展知识] 温度对化学反应速率的影响，就是温度对 k 的影响，一般来说，温度升高，反应加快。但温 度对反应速率的影响是相当复杂的： T ν a T ν b T ν c T ν d 常见反应 爆炸反应 酶催化反应 特殊反应 C.催化剂对化学反应速率的影响 催化剂：一种或多种少量的物质，能使化学反应的速率显著增大，而这些物质本身在反应后 的数量及化学性质都不改变。这种现象称为催化作用。起催化作用的物质称为催化剂。 2 ~ 4 10 t tk k 3 2 KClO 2 O MnO 2 2 3 2 5 SO O SO VO 或Pt
化学工程系教案无催化剂Ea能有催化剂H量反应物：A产物：卫反应历程催化剂降低反应活化能示意图催化机理：由图可见，催化剂能改变反应途径，降低反应的活化能，从而加快反应速度。a、改变反应途径，降低活化能。b、催化剂参加反应，生成不稳定的中间产物，中间产物再反应生成产物和原来的催化剂：A+K=AKAK+B=AB+KEaEAK+BAB+K反应过程
化学工程系教案 催化机理：由图可见, 催化剂能改变反应途径，降低反应的活化能 ,从而加快反应速度。 a、改变反应途径，降低活化能。 b、催化剂参加反应，生成不稳定的中间产物，中间产物再反应生成产物和原来的催化剂： A + K = AK AK+B = AB+K Ea E2 E1 A+B AK+B AB+K E 反应过程 能 量 反应物：A 催化剂降低反应活化能示意图 产物：P Ea 反应历程 无催化剂 Ea 有催化剂