第21章基元反应的速率理论PPT课件
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高中化学选修四2.1-化学反应速率-人教版(共33张PPT)
20
活化络合物理论(过渡态理论)
如 NO2+ CO → [ONOCO] → NO + CO2
+
+
ห้องสมุดไป่ตู้
具有较高的势能Eキ
反应物(始态) 活化配合物 (过渡状态)
生成物 (终态)
（transition state）
2021/9/22
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化学反应过程中能量变化曲线
2021/9/22
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化学反应过程中能量
10
Arrhennius Equation
1889, Arrhennius Equation (k与T之间的定量关系)
- Ea
k Ae RT 反应活化能，
单位kJ·mol-1
速率常数
指前因子，是给定反 应的特性常数，量纲
与速率常数相同
自然对数的 底，值为 2.71828
2021/9/22
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Arrhennius Equation
而不是 v = k c2(NO) c2(H2)
2021/9/22
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复合反应
实验得：
2NO 2H2 N2 2H2O
k{c(NO)2}·c(H2 )
❖该反应对NO是二级反应，对H2是一级反应。
❖反应机理（反应历程）——组成复合反应的一系 列元反应的步骤。
2NOH2 N2 H2O2
慢
H2 H2O2 2H2O 快
2 dt
dt
3 dt
1 cB B t
平均速率
2021/9/22
2
化学反应速率
对于一般的化学反应：
aA + bB
yY + zZ
dcAdcBdcYdcZ
反应速率课件PPT
总结词
详细描述
化学发光法
总结词
一种通过测量荧光物质发射的荧光光谱来计算反应速率的方法。
详细描述
荧光光谱法利用荧光物质在特定波长光激发下发射荧光，通过测量荧光光谱和强度，计算反应速率。该方法具有高灵敏度和高分辨率，适用于生物分子和药物反应的速率测定。
荧光光谱法
总结词
一种通过测量核自旋磁矩在磁场中的共振频率来计算反应速率的方法。
在生物化学中的应用
THANKS FOR
WATCHING
感谢您的观看
详细描述
三级反应速率方程通常表示为rate = k[C1][C2]，其中rate是反应速率，[C1]和[C2]是两种不同反应物的浓度，k是反应速率常数。该方程表明反应速率与两种不同反应物浓度的乘积成正比，适用于涉及多步骤的复杂化学反应。
总结词
三级反应速率方程
零级反应速率方程
反应速率与反应物浓度无关
反应速率课件
反应速率定义 影响反应速率的因素 反应速率方程 反应速率测定方法 反应速率应用
contents
目 录
01
反应速率定义
反应速率的定义
反应速率是指在一定条件下，反应物转化为生成物的速率，通常用单位时间内反应物或生成物的浓度变化来表示。
反应速率是化学反应动力学的重要参数，它反映了化学反应的快慢程度，对于理解反应机理、预测反应过程、优化反应条件等具有重要意义。
在国际单位制中，反应速率的单位通常为摩尔每升每秒（mol/L·s）或摩尔每升每分钟（mol/L·min）。
另外，也可以使用其他单位，如摩尔每升每小时（mol/L·h）或摩尔每升每小时（mol/L·h）等。
反应速率的单位取决于所选择的反应物或生成物的浓度单位以及时间单位。
详细描述
化学发光法
总结词
一种通过测量荧光物质发射的荧光光谱来计算反应速率的方法。
详细描述
荧光光谱法利用荧光物质在特定波长光激发下发射荧光，通过测量荧光光谱和强度，计算反应速率。该方法具有高灵敏度和高分辨率，适用于生物分子和药物反应的速率测定。
荧光光谱法
总结词
一种通过测量核自旋磁矩在磁场中的共振频率来计算反应速率的方法。
在生物化学中的应用
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详细描述
三级反应速率方程通常表示为rate = k[C1][C2]，其中rate是反应速率，[C1]和[C2]是两种不同反应物的浓度，k是反应速率常数。该方程表明反应速率与两种不同反应物浓度的乘积成正比，适用于涉及多步骤的复杂化学反应。
总结词
三级反应速率方程
零级反应速率方程
反应速率与反应物浓度无关
反应速率课件
反应速率定义 影响反应速率的因素 反应速率方程 反应速率测定方法 反应速率应用
contents
目 录
01
反应速率定义
反应速率的定义
反应速率是指在一定条件下，反应物转化为生成物的速率，通常用单位时间内反应物或生成物的浓度变化来表示。
反应速率是化学反应动力学的重要参数，它反映了化学反应的快慢程度，对于理解反应机理、预测反应过程、优化反应条件等具有重要意义。
在国际单位制中，反应速率的单位通常为摩尔每升每秒（mol/L·s）或摩尔每升每分钟（mol/L·min）。
另外，也可以使用其他单位，如摩尔每升每小时（mol/L·h）或摩尔每升每小时（mol/L·h）等。
反应速率的单位取决于所选择的反应物或生成物的浓度单位以及时间单位。
反应的速率方程基元反应
k c( H 2 ) c( Br2 ) r（H2）＝ c( HBr ) 1 k c( Br2 )
1/ 2
三、速率常数k 速率常数是温度的函数。 反应速率常数 k 是在给定温度下，各反应物浓度 皆为 1 mol· dm－3时的反应速率，因此也称比速常数。 (k 的物理意义是反应物浓度为单位浓度时的反应速度 ) 速率常数的单位与反应级数有关： 零级反应 mol· dm － 3· s－ 1 一级反应 s－ 1 二级反应 dm3· mol－1· s－ 1 n级反应 dm3(n－1)· mol－1(n－1)· s－ 1
第 四 章
化学反应速率
Primary Conception of Chemical Reaction Rate
热力学解决了化学反应的可能性问题, 但化学 反应实际上的发生, 却是动力学研究的范畴. 化学反应的速率, 即是动力学的基础. 自发过 程是否一定进行得很快?源自实际上, 速率相当慢!
实际上, 反应速率相当快!
热力学, 可能性; 动力学, 现实性
热力学只能说明化学反应的方向和限度，由于 化学热力学不涉及反应时间，因此也不能告诉我们 反应进行的快慢，即化学反应速率的大小。 反应速度属于化学动力学范畴，本章主要介绍 化学动力学的最基本知识，着重讨论化学反应速率 及浓度、温度和催化剂对反应速率的影响。
化学反应速率 （6学时）
4－1 反应速率的定义
4－2 反应速率与反应物浓度的关系
4－3 反应机理
4－4 反应物浓度与时间的关系
4－5 反应速率理论简介
4－6 温度对化学反应速率的影响
4－7 催化剂与催化反应简介
4-1 反应速率的定义
化学反应有快有慢, 木材的氧化, 点燃则反应极快; 而 在潮湿空气中的氧化则很慢，的确有快慢之分。 但 要表征这种快慢, 则要有速率的概念. 化学反应速率：一定条件下某化学反应的反应物转 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，习惯取正值。 化学反应速率的单位可为：mol ·dm-3· s-1、 mol ·dm-3 · min-1、 mol ·dm-3· h-1 …。 反应速率分为平均速率和瞬时速率两种表示方法。
化学反应速率基础知识(标准版)ppt资料
② 作图法 分别用C、lnC、 1 C 对t作图，呈现直线关系的，即为所
求反应的级数。
12
2) 活化能
k 与T有关
阿累尼乌斯（Arrhenius）方程：
Ea
k k0e RT
E a —活化能 完成一化学反应，使物质变为活化分子所需的平均能量。
k 0 —指数量系数，又称为频率因子，T→∞时的 k。
上式取自然对数，得到： lnk lnAE(1) RT
= 1 .3 4 1 5 0 m 3.m 1 o .m l 1in 反应完成80%所需时间
t( 1 1) k74m 6 in CA CA 0
11
§1.5 反应级数的确定及反应速率常数式
1）级数
级数的意义：写出其速率式 说明反应机理
级数的确定：① 尝试法
将实验测定的各时间反应产物的浓度代入速率的各种积分式 中，试探其中哪个积分式求出的k不随时间而变化，则该式的级 数就是所求反应的级数。
a A b Bc C dD
b.
示意图如下：
（单位时间内单位表面积上组分转化量）
dC 分别用C、 、 对t作图，呈现直线关系的，A即为所求反应的a级数。b
kC.C 4） D的传递。
A
aA B
d t 因为t=0，
，故
。
阿累尼乌斯（Arrhenius）方程：
用处：确定一定反应时间的浓度或达到一定浓度所需要的时间。
2
1.1. 2 多相反应
A
1 S
dGA dt
S—反应表面积 注意：界面面积≠几何表面积
（单位时间内单位表面积上组分转化量）
或
A
1
dGA dt
（单位时间内单位重量的组分变化速度）
求反应的级数。
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2) 活化能
k 与T有关
阿累尼乌斯（Arrhenius）方程：
Ea
k k0e RT
E a —活化能 完成一化学反应，使物质变为活化分子所需的平均能量。
k 0 —指数量系数，又称为频率因子，T→∞时的 k。
上式取自然对数，得到： lnk lnAE(1) RT
= 1 .3 4 1 5 0 m 3.m 1 o .m l 1in 反应完成80%所需时间
t( 1 1) k74m 6 in CA CA 0
11
§1.5 反应级数的确定及反应速率常数式
1）级数
级数的意义：写出其速率式 说明反应机理
级数的确定：① 尝试法
将实验测定的各时间反应产物的浓度代入速率的各种积分式 中，试探其中哪个积分式求出的k不随时间而变化，则该式的级 数就是所求反应的级数。
a A b Bc C dD
b.
示意图如下：
（单位时间内单位表面积上组分转化量）
dC 分别用C、 、 对t作图，呈现直线关系的，A即为所求反应的a级数。b
kC.C 4） D的传递。
A
aA B
d t 因为t=0，
，故
。
阿累尼乌斯（Arrhenius）方程：
用处：确定一定反应时间的浓度或达到一定浓度所需要的时间。
2
1.1. 2 多相反应
A
1 S
dGA dt
S—反应表面积 注意：界面面积≠几何表面积
（单位时间内单位表面积上组分转化量）
或
A
1
dGA dt
（单位时间内单位重量的组分变化速度）
反应速率理论简介.ppt
§11.8 反应速率理论简介
• 8.1 碰撞理论
（2）速率方程
v
dCA dt
(rA
rB )2
8 kBT
e
Ec
/
RT
C
ACBLeabharlann 碰撞数ZAB：单位时间、单位体积中 分子A与BC的碰撞次数
将碰撞理论得出的速率常数的表达 式与阿伦尼乌斯方程进行比较，一 方面可以检验理论的正确性，另一 方面还可以解释阿伦尼乌斯方程中 Ea与A的物理意义
z e Ec / RT AB
q eEc / RT
A zAB
Ea Ec
§11.8 反应速率理论简介
• 8.2 过渡状态理论
理论要点：
★反应物分子必须首先形成活化络 合物A…B…C，它表示旧键开始松弛和 新键正在形成过程，相当于反应过程 中能量变化的最高点的分子构型
★活化络合物可能分解为原始反应物， 并迅速达成平衡，也可能分解为产物
（2）催化作用分类
按催化剂对反应速率的影响分类：正催化作用、负催化作用、自动催 化作用
按催化剂与反应系统的相态分类：均相催化作用、多相催化作用
9.2 催化作用的基本特征
★催化剂参与催化反应，但反应终了时，催化剂的化学性质和数量都不变 ★催化剂只能缩短达到平衡的时间，而不能改变平衡状态 ★催化剂不改变反应系统的始态、终态，也不会改变反应热 ★催化剂对反应的加速作用具有选择性
§11.8 反应速率理论简介
• 8.1 碰撞理论
（1）理论要点
★分子A与分子BC要实现基元反应 A+BC→AB+C，它们首先必须相互碰 撞，有效的碰撞即发生反应
★分子A与分子BC在两个分子中心 连线方向上的相对平动能必须超过 一定的阈值εc，称为阈能
化学反应速率优秀课件人教版
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化学反应速率正稿优秀课件
2.1 化学反应速率及其表示方法
2.1.1传统定间内某化学反应的 反应物转变为生成物的速率。
对于均匀体系的恒容（V不变）反应，习惯用单位时间内 反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示，而且习惯取正 值。浓度单位通常用mol·L-1，时间单位视反应快慢，可分别 用秒(s)、分(min)或小时(h)等表示。这样，化学反应速率的 单位可为mol·L-1·s-1、mol·L-1·min-1、mol·L-1·h-1。
注意：
如：已知反应
N2O5 ＝ 2NO2 + 1/2 O2
( N 2 O 5 ) c N 2 N O 2 5 O 5 t 1 . 9 1 1 2 5 . 1 1 0 . 5 1 2 m 0 · l 1 · s o 1 ( N 2 ) O c N N 2 2 t O O 0 . 2 3 1 0 1 0 . 5 1 2 m 0 · l 1 · s o 1 l ( O 2 ) c O O 2 2 t 0 ( 1 . 0 2 ) 1 7 0 0 1 5 . 5 1 2 m 0· l 1 · o s 1l
CO(g) + NO(g) == CO2 (g) + ½ N2 (g)
r Gmθ = –344 kJmol1
K θ = 1. 9 1060
化学热力学是研究反应的可能性，化学动力学是解决如何 把可能性变为现实性，这是研究化学反应过程中相辅相成的两 个方面。化学动力学研究的意义在于其实用性。化学反应速率 的大小主要决定于反应物的化学性质，但也受浓度、温度、压 力及催化剂诸因素的影响。
( N 2 ) O c N N 2 2 O t O 0 . 4 3 1 0 7 0 . 5 1 3 m 0 · l 1 · o s 1l
( O 2 ) O c 2 O 2 t 0 . 0 1 1 7 0 0 7 5 . 5 1 3 m 0· l 1 o · s 1 l
化学反应速率PPT课件
第二节 影响反应速率的因素
(二) 反应级数 (1) 定义: 反应速率方程式中各反应物浓度的指数之和. 例：基元反应：aA+bB = dD+eE ，速率方程式为V = k CAa CBb，则反应级数为n = a + b
SO2Cl2= SO2+Cl2 v = kCSO2Cl2（一级反应） NO2+CO= NO+CO2 v = kCNO2CCO（二级反应）
基元反应的反应级数和反应分子数相等。
第二节 影响反应速率的因素
例：非基元反应，
2N2O →2N2 + O2 2H2O2 →2H2O + O2 H2 +Cl2 →2HCl
v = k CN2O0= k v = k CH2O2 v = k CH2 CCl21/2
n=0 n=1 n = 3/2
H2 +I2 →2HI
v ( NO2 )
C NO2 t
0.30 3 103 mol L1 S 1 100
v (O2 )
CO2 t
0.075 0.75 103 mol L1 S 1 100
v ( N 2O5 ) : v ( NO2 ) : v (O2 )＝2 : 4 : 1
化学反应速率
教学要求
掌握： 化学反应速率、速率方程、速率常数、反应级数、基 元反应、复杂反应、反应分子数等概念。 浓度、温度、催化剂对反应速率的影响。 反应速率理论。
熟悉： 活化分子、活化能的概念及其与反应速率的关系。
了解： 一级反应、半衰期 Arrhenius公式的有关计算
第一节 反应速率的表示方法
应
第二节 影响反应速率的因素
请选择：对于零级反应，正确的是
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复旦大学化学系
13
物理化学 III
第二十一章基元反应的速率理论
结论
➢ 空间因子P = 10–4 101 ➢ 空间因子P < 1的原因主要归之为空间方位取向不利
所致（复杂分子并非球形） ➢ 空间因子P 实际上包括了由于碰撞理论的假设所引起
的所有误差
02.12.2020
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物理化学 III
有效碰撞
02.12.2020
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8
物理化学 III
第二十一章基元反应的速率理论
反应截面 r
c
br = dAB(1- c/r)1/2
r= br2 = dAB2(1- c/r)
有效碰撞数的计算
能量在r’与r’+dr’之间的碰撞分数(Boltzmann分布) q(r’)dr’ = (1/kBT)exp(-r’/kBT)dr’ 能量大于c的碰撞分数 q = q(r’)dr’ = (1/kBT)exp(-r’/kBT)dr’
02.12.2020
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2
物理化学 III
第二十一章基元反应的速率理论
§ 21-1 双分子反应的简单碰撞理论
(一) 理论假设 分子为无结构的硬球 分子间发生碰撞才能反应 ( 反应速率正比于单位时间单位体积内分子间的碰 撞次数 )
02.12.2020
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3
物理化学 III
第二十一章基元反应的速率理论
k = BT1/2exp(-Ea+0.5RT)/RT
指前因子 A = dAB2N(8RTe/)1/2
可直接根据碰撞理论进行计算 A的计算值与实验值不符合, 用空间因子P来校正 ❖ 空间因子P = A实验/A理论
02.12.2020
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物理化学 III
第二十一章基元反应的速率理论
02.12.2020
结论
➢ 有效碰撞的比例很小 ➢ 温度对反应速度的影响
02.12.2020
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物理化学 III
第二十一章基元反应的速率理论
(三) 反应碰撞模型与实验结果比较
问题： Ec 值无法直接计算 r = - d[A]/dt = k[A][B] = (ZAB/N)q
= dAB2(8RT/ )1/2N exp(-Ec/RT)[A][B]
= - exp(-r’/kBT) (c ) = exp(-c/kBT) = exp(-Ec/RT)
02.12.2020
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物理化学 III
第二十一章基元反应的速率理论
反应速率 r = ZABq/N = ZABexp(- Ec/RT)/N [例] Ec = 186.2 kJ/mol T = 300 K q = 3.7 10–33 T = 400 K q = 4.8 10–25
02.12.2020
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物理化学 III
第二十一章基元反应的速率理论
分子 A、B，间距 b，相对速度 vr
vr
A
b
B
推导
A 分子与 B 碰撞的能量在连线方向的分量
r’ = 0.5vr2cos2 = 0.5vr2(1 - sin2) = 0.5vr2(1 - b2/dAB2) = r(1 - b2/dAB2) c
推导
分子 A、B，直径 dA、dB，质量 mA、mB
B
B
A
B
B
B
假定 B 不动，一A分子与 B 碰撞，单位时间碰撞次数为
ZAB’ = dAB2 <vA> NB/V dAB2 <vAB> NB/V 平均相对速度<vAB> = (<vA>2 + <vB>2)1/2 平均速度 <v> = (8RT/M)1/2
物理化学 III
第二十一章基元反应的速率理论
物理化学
02.12.2020
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物理化学 III
第二十一章基元反应的速率理论
第二十一章 基元反应的速率理论
第 19-20 章 反应的宏观现象
建立速率理论
利用分子的基本性质 预测反应的速率常数
第 21 章 反应的微观表现
碰撞理论 （气体运动论） 过渡态理论 （统计力学与量子力学）
= k2[A][B]
k2 = dAB2(8RT/ )1/2N
与实验值相比，理论计算值 >> 实验值 （因为并非每一次碰撞都产生反应）
用有效碰撞数q来校正
02.12.2020
复旦大学化学系6来自物理化学 III第二十一章基元反应的速率理论
(二) 反应硬球碰撞理论 对硬球碰撞理论的校正 分子间的有效碰撞才能反应 (碰撞在分子连线方向的能量超过一定值为有效碰撞)
dAB = 1/2(dA + dB)
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物理化学 III
第二十一章基元反应的速率理论
平均相对速度<vAB> = (8RT/ )1/2 = MAMB/(MA + MB)
单位时间A 与 B碰撞总的次数为 ZAB = dAB2 <vAB> (NB/V)(NA/V)
= dAB2(8RT/)1/2N2[A][B]
第二十一章基元反应的速率理论
本小节课后习题
21 - 1，3，4
02.12.2020
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物理化学 III
第二十一章基元反应的速率理论
§ 21-2 反应速率的过渡态理论
(一) 反应的势能面
双原子体系 A + B AB De = D0 + 零点能 D0 双原子分子的解离能 De 分子的平衡（电子）解离能
k = BT1/2exp(-Ec/RT) dlnk/dT = 1/2T + Ec/RT2 k = A exp(-Ea/RT) dlnk/dT = Ea/RT2 Ea = Ec + 0.5RT
Ea与Ec在数值上接近，在概念上不同
02.12.2020
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物理化学 III
第二十一章基元反应的速率理论
同一分子
ZAA = (0.5)1/2dA2(8RT/MA)1/2N2[A]2
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物理化学 III
第二十一章基元反应的速率理论
求反应速率常数
ZAB = - d(NA/V)/dt = - Nd[A]/dt = NrA
rA = ZAB/N = dAB2( 8RT/ )1/2N[A][B]
02.12.2020
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物理化学 III
第二十一章基元反应的速率理论
三原子体系 A + BC AB + C
R (rAB = , rBC = rBCo) 反应物 P (rAB = rABo, rBC = ) 产物 D (rAB = rBC = ) 三个孤立原子
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