資源簡介

(共29張PPT)
第三節 化學反應速率
第二章 化學反應的方向、限度和速率
授課人：
學習目標
1.知道化學反應速率的表示方法；
2.了解測定化學反應速率的簡單方法；
3.知道化學反應是有歷程的，認識基元反應和活化能；
4.了解溫度、濃度、壓強和催化劑對化學反應速率的影響。
課程導入
NO 和 CO 是汽車尾氣中的兩種有毒氣體，可發生反應：
2NO(g) + 2CO(g)= N2(g) + 2CO2(g)
該反應在常溫常壓下可以自發進行，而且反應可以進行得很完全（K = 2.5×1060）。
但該條件下的反應速率極慢，以至于反應幾乎不發生，
如果能設法提高該反應的反應速率，就可減弱汽車尾氣對環境的污染。
一、化學反應速率
(1)概念：化學反應速率是用來衡量化學反應過程進行快慢程度的物理量。
(2)表示方法：可用單位時間內 或者
(均取正值)來表示。
反應物濃度的減少
生成物濃度的增加
mA＋nB===pY＋qZ
v(A)＝________，v(B)＝______，v(Y)＝_______，v(Z)＝________。
1、在同一個化學反應中，用不同物質表示的化學反應速率，其數值大小不一定相同，但表示的速率相同，即一種物質的速率就代表了整個化學反應的速率。
一、化學反應速率
2、用濃度變化表示化學反應速率適用于氣體和溶液中的溶質，不適用于固體和純液體。
注意：
3、求得的反應速率是時間間隔Δt內化學反應的平均速率。
υ(A)︰υ(B)︰υ(C)︰υ(D) ＝ m︰n︰p︰q
同一化學反應 m A ＋ n B p C ＋ q D
υ(A)
m
υ(B)
n
υ(C)
p
υ(D)
q
＝
＝
＝
m
n
υ(A)
υ(B)
＝
υ(B)
n
υ(A)
m
＝
一、化學反應速率的概念與表示方法
如果化學方程式中物質的反應系數不等，用不同物質的濃度變化表示的速率是不相等的。
υ=
氣體
離子濃度
體積
壓強
顏色
電導率
pH
選擇可觀測、
易操作的變量
pH計
測量化學反應速率的常見方法
1.量氣法 2.比色法
3.電導法 4.激光技術法
顏色
渾濁度
濁
度
儀
一、化學反應速率
二、影響化學反應速率的因素
從山下到山上路徑
纜車
盤山路
基元反應：通過碰撞一步直接轉化為產物的反應。
例如：NO2 + CO NO + CO2
反應過程中沒有任何中間產物生成
二、影響化學反應速率的因素
更多的化學反應過程分為多步進行
H2 + I2 2HI
第一步： I2 2I （快速平衡）
第二步：2I + H2 →2HI （慢）
一個化學反應的速率就取決于速率最慢的基元反應。
二、影響化學反應速率的因素
二、影響化學反應速率的因素
化學反應速率與反應歷程有關，相同的反應，條件不同反應歷程不同，化學反應速率也不同
化學反應所經過的步驟，稱為反應歷程或反應機理。
反應歷程是用一系列的基元反應來描述的，而我們平時所寫的化學方程式只能表示出反應物和生成物之間的化學計量關系。
01
02
03
碰撞理論
碰撞理論認為化學反應中舊鍵的斷裂和新鍵的形成都是通過反應物分子的相互碰撞來實現的。
能發生反應的碰撞稱為有效碰撞。
反應物分子間的相互碰撞是反應發生的前提條件。
二、影響化學反應速率的因素
01
發生碰撞的分子具有足夠高的能量
02
分子在一定的方向上發生碰撞
有效碰撞必須滿足的條件：
二、影響化學反應速率的因素
化學反應中，能量較高、有可能發生有效碰撞的分子
活化分子的平均能量與所有分子的平均能量之差
活化分子
活化能
反應物分子
平均能量
能量
活化分子有效碰撞
E2
反應過程
ΔH
E1
生成物
反應物
O
反應的
活化能
二、影響化學反應速率的因素
在一定條件下，活化分子在反應物分子中所占的百分數是一定的。
二、影響化學反應速率的因素
單位體積內的活化分子的數目與單位體積內反應物分子的總數成正比。
當增加反應物的濃度時，單位體積內反應物的活化分子數目增多，反應物發生有效碰撞的次數增多，反應速率增大。
增加濃度
活化分子
普通分子
二、影響化學反應速率的因素
1、濃度
二、影響化學反應速率的因素
2、溫度
其他條件相同時，升高溫度→單位體積內活化分子數目增多→單位體積內活化分子百分數增多→單位時間內有效碰撞次數增多→化學反應速率增大。
二、影響化學反應速率的因素
②對于可逆反應，升高溫度，正、逆反應速率都增大，降低溫度，正、逆反應速率都減小。
①溫度對反應速率的影響適用于任何反應，無論是放熱反應還是吸熱反應，升高溫度，反應速率都增大，降低溫度，反應速率都減小。
過渡態理論：
反應物分子并不只是通過簡單的碰撞直接形成產物，而是必須經過一個形成活化絡合物的過渡狀態，并且達到這個過渡狀態需要一定的活化能。
這與爬山類似，山的最高點便是過渡態。
二、影響化學反應速率的因素
3、催化劑
有催化劑參與的反應，活化能（Ea1）較小，則反應速率較大；
而沒有催化劑參與的反應，活化能（Ea2）較大，則反應速率較小。
二、影響化學反應速率的因素
當其他條件相同時，使用催化劑，改變反應歷程
→活化能降低
→活化分子百分數增多
→單位體積、單位時間內有效碰撞次數增多
→化學反應速率增大
二、影響化學反應速率的因素
2、催化劑有選擇性，不同的化學反應的催化劑不相同，催化劑具有一定的活化溫度。
注意
1、催化劑對可逆反應的正、逆反應的速率影響相同。
催化劑用于汽車尾氣的凈化
3、催化劑是改變化學反應速率最有效的手段之一。
據統計，90%以上的化學工業涉及的化學反應都使用催化劑，使用催化劑可以帶來巨大的經濟效益。
二、影響化學反應速率的因素
二、影響化學反應速率的因素
外界條件對活化分子、活化能的影響
條件變化 活化能 單位體積內 活化分子百分數 單位時間內有效碰撞的次數 化學反應
速率
分子總數 活化分子數 濃度 增大 不變 增多 增多 不變 增多 增大
減小 不變 減少 減少 不變 減少 減小
溫度 升高 不變 不變 增多 增大 增多 增大
降低 不變 不變 減少 減小 減少 減小
使用催化劑 減小 不變 增多 增大 增多 增大
例題解析
例1.放熱反應2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)是制備硫酸的重要反應。下列敘述正確的是(　 　)
A.催化劑V2O5不改變該反應的逆反應速率
B.增大反應體系的壓強，化學反應速率一定增大
C.降低溫度將縮短反應達到平衡的時間
D.在t1、t2時刻，SO3(g)的濃度分別是c1、c2，則時間間隔t1～t2內，生成
SO3(g)的平均反應速率v＝
D
課堂小結
一、化學反應速率
二、影響化學反應速率的因素
不良反應
定義
公式及相關計算
基元反應
碰撞理論
過渡態理論
濃度、溫度、催化劑對速率的影響
隨堂練習
1、對于反應2N2O5(g) 4NO2(g)＋O2(g)，科學家提出如下反應歷程：
第一步　N2O5 NO2＋NO3　快速平衡
第二步　NO2＋NO3―→NO＋NO2＋O2　慢反應
第三步　NO＋NO3―→2NO2　快反應
其中可近似認為第二步反應不影響第一步的平衡。下列表述正確的是
(　 　)
A.v(第一步的逆反應)B.反應的中間產物只有NO3
C.第二步中NO2與NO3的碰撞僅部分有效
D.第三步反應活化能較高
C
隨堂練習
2、平流層中氯氟烴的光解產物對臭氧層產生破壞，反應歷程如圖。下列說法錯誤的是(　 　)
A.ΔH<0
B.催化劑降低了反應活化能，改變了反應歷程
C.總反應為O3＋O 2O2，Cl 和ClO 均為催化劑
D.由于Ea1>Ea2，所以反應①的速率小于反應②的速率
C
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