普通化学电子教案

普通化学电子教案 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

学科：普通化学

章节：第一章化学反应的基本规律

第一节化学反应速率

教学目的：通过教学让学生掌握反应速率的表示方法，了解基元反应和复杂反应，反应级数，质量作用定律，阿伦尼乌斯公式，活化能的概念以

及浓度、温度、催化剂对反应速率的影响。

教学重点：反应速率的表示方法，基元反应和复杂反应，反应级数，质量作用定律。阿伦尼乌斯公式。活化能的概念，浓度、温度、催化剂对反

应速率的影响。

教学难点：质量作用定律。阿伦尼乌斯公式

教学过程：

一、新课讲解（80分钟）

（一）、化学反应速率的表示方法

(1)、平均速率和瞬时速率

1.平均速率

通常用单位时间内反应物浓度的减少或产物浓度的增加来表示。

化学反应速率：

= d / dt (瞬时速率）

= / t （平均速率）

举例说明：

3H2 (g) + N2 (g) = 2NH3 (g)

t = 0 s (mol) 3.0 1.0 0.0

t = 0.1 s (mol) 1.5 0.5 1.0

以H2计算反应进度

= nH2 / H2 = (1.5- 3.0) mol / -3 = 0.5 mol

计算其反应速率：

= 0.5 mol / 0.1 s

= 5.0 mol / s

注意要点：

a.反应速率的单位：mol s-1

b.反应速率与物质的选择无关。

c.数学概念上分清平均速率与瞬时速率的不同。

（二）、影响化学反应速率的因素

1、浓度对化学反应速率的影响

1.1、基元反应与非基元反应（微观）

(1)、基元反应

2NO+2H2 = N2+2H2O

2NO N2O2（快）（1）

N2O2+H2 N2O+H2O （慢）（2）

N2O+H2 N2+H2O （快）（3）

反应物分子在碰撞中一步直接转化为生成物分子的反应称为基元反应。

(2).非基元反应

不是一步直接转化为生成物分子的反应称为非基元反应。

1.2、简单反应和复合反应（宏观）

(1).简单反应：

仅由一种基元反应构成的整体反应

(2).复合反应 : 由两种或两种以上的基元反应构成的整体反应。

复合反应中决定整个反应速率的那步基元反应，称为控速步

1.3. 质量作用定律

在一定温度下, 简单反应(或复合反应中任一基元反应) , 反应速率与以反应式中化学计量数为指数的反应物浓度的乘积成正比

a (A) +

b (B) = d (D) + e (E)（简单反应）

r =k c a (A) c b (B) - - - - 速率方程

k —反应速率常数

简单反应

a (A) +

b (B) = d (D) + e (E)

r =k c a (A) c b (B) - - - - 速率方程

说明：1.不同反应，反应速率常数 k不同

2.同一反应， k 随温度、溶剂、催化剂而变，与反应物浓度无关

1. 4. 应用速率方程注意事项

（1）若反应物为气体，可用分压代替浓度

(2) 固体、纯液体、稀溶液中溶剂不写入表达式

C(s) +O2(g) = CO2(g)

r = k c (O2)

(3)k、r的量纲

r的量纲为[c][t]-1如mol·dm-3 ·s-1

1.5. 速率方程的确定

a (A) +

b (B) = d (D) + e (E)

速率方程表示为 r =kc x (A) c y (B)

反应级数= x + y

x 为A的反应级数

y 为B的反应级数

(1) 若为简单反应

则 x=a ，y=b ，反应级数= a+ b

(2) 若为复合反应

则 x、y 由实验确定

2、温度对化学反应速率的影响

1887年瑞典化学家Arrhenius总结了大量的实验数据，发现化学反应速率常数与温度有如下的关系：

上式称为“阿伦尼乌斯公式”。

式中： R=8.315 J mol-1 K-1, 摩尔气体常数。Ea, 活化能，

“阿伦尼乌斯公式”的用途：

1、对某一个实际反应，可用“阿伦尼乌斯公式”，求取其活化能。

方法：

在不同的温度下测量其反应速率常数，然后以lgk对1/T作图，可得一条直线。此直线的斜率为-Ea/2.303, 截距为A。

2、如果我们已知反应的活化能和某一温度下的反应速率，利用此公式，也可求得另一温度下的反应速率。

（三）. 反应速率理论和活化能

(1)、碰撞理论要点

1. 假设分子是无内部结构和内部运动的刚性小球。

2.分子间相互碰撞是发生反应的首要条件，但只有少数能量高的分子间碰撞，才能发生反应。能发生反应的碰撞称有效碰撞。能发生有效碰撞分子称活化分子

(2)、反应条件

1. 反应物分子必须具有足够大的能量

2.有些反应物分子要定向碰撞

(3)、活化能

把反应物分子变成活化分子所需的能量。单位：kJ . mol-1

活化分子的平均能量E*与反应物分子平均能量E r之差：

E a= E* - E r

1. 不同反应有不同的E a

2. E a 大，活化分子分数越小，单位时间内有效碰撞次数越少，反应速率越慢。反之，E a 越小，反应速率越快。

用活化能的概念，解释浓度、温度对化学反应速率的影响：

∆当反应物的浓度增加时，活化分子的数量增加，反应速率自然随之增大。∆当反应温度升高时，分子碰撞的次数增加，同时反应物分子中。活化分子所占的比例升高，因而反应速率增大。

（四）.催化剂对反应速率的影响

(1). 催化剂：一种能改变化学反应速率，而本身质量和组成保持不变的物质。