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2011化工工程师考试：无机化学 学习方案汇总

第三章 化学反应速率 (4学时)

基本要求

掌握反应速度表示方法。

了解化学反应速度理论的基本内容及活化能与化学反应速度的关系。

了解浓度、温度、催化剂等对化学反应速度的影响，并能用活化能及活化分子的概念加以解释.

本章重点与难点

本章重点掌握化学反应动力学(chemical kinetics)问题，即反应化学反应进行得快慢-化学反应的速率问题。重点掌握各种因素，如浓度、温度、催化剂等对化学反应速率的影响以及建立化学反应的动力学方程。

本章学习的难点是有关化学反应速率理论问题，即对碰撞理论及过渡态理论的的理解。从分子水平探讨化学反应的机理，建立基元反应的速率理论，以期达到预测化学反应速率的目的。

基本概念

化学反应速率;反应机理或反应历程;元反应和非元反应;反应速控步骤;反应分子数;碰撞理论;活化分子;活化分子百分数;活化能;有效碰撞;过渡态理论或活化络合物理论;活化络合物;质量作用定律;反应速率方程;反应速率常数;反应级数;催化剂。

授课要点

一 化学反应速率和反应机理

(一)化学反应速率的表示法

化学反应速率(rate of chemical reaction)通常将它定义为：单位体积的反应体系中，反应进度随时间的变化率。常用单位时间内反应物浓度减少的量或生成物浓度增加的量来表示。浓度的单位以mol·L-1表示。时间则根据反应的快慢可用秒(s)、分(min)

反应速率V=±(Δc/δt)

或小时(h)等表示。反应速度的单位可以是mol·L-1·s-1、mol·L-1·min-1或mol·L-1·h-1。

式中△C为浓度的变化量;△t为时间间隔。为了使反应速率V为正值，分式前应加±号。其原则是：如以反应物浓度变化量表示反应速率，由于反应物浓度随时间而减少，△C必为负值，分式前取负号，V就成为正值。若以生成物浓度变化量表示反应速率，由于生成物浓度随时间而增加，△C为正值，故分式前取正号。

例如，某给定条件下，氮气与氢气在密闭容器中合成氨，各物质浓度的变化如下：

N2 + 3H2 = 2NH3

起始时浓度(moL·L-1) 1.0 3.0 0

2秒后浓度(mol·L-1 ) 0.8 2.4 0.4

反应速率用生成氨的浓度表示时为：

VNH3=(0.4-0)/2=0.2mol·L-1·s-1

如用氢气或氮气浓度减少来表示时则为：

VH2=-(2.4-3.0)/2=0.3 mol·L-1·s-1

VN2=-(0.8-1.0)/2=0.1 mol·L-1·s-1

必须注意：

1. 在同一个反应中，用不同物质的浓度变化来表示反应速率时，数值可以不同。但是，在化学反应中，由于反应物和产物在数量上的变化有一定的关系，因此，在用不同物质浓度变化所表示的反应速率之间必然也存在着一定的关系。它们之间的比，正好等于反应式中各物质分子式的系数之比.

即 VN2：VH2：VNH3=1：3：2

或VN2=1/3VH2=1/2VNH3。

在用具体数值表示某一反应速率时，要注明是以哪种物质的浓度变化来表示的。通常在反应速率符号V右下角注明该物质的分子式(或化学式)以表示之。

2. 由于反应物的浓度随着反应的进行而减少，反应速率也将随之减慢。上例中所计算的反应速率实际上是该段时间内的平均速率。平均速率只能近似地说明反应的快慢，并不能说明反应在某一瞬间进行的速率。只有瞬时速率可以看成在时间间隔无限小时的浓度变化与时间间隔的比值，即：V=±(dc/dt)

(3-3)

dc表示dt瞬间内反应物或产物浓度的变量。时间间隔愈短，愈能表示出真正的反应速率。

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