影响化学反应速率的因素

影响化学反应速率的因素 【讲座内容】1.反应速率的几个主要因素：浓度、温度、催化剂对反应速率的影响均可归纳为活化分子数的改变，但改变的原因各不相同。浓度的影响是通过反应分子总数的变化；温度的影响是通过能量变化改变活化分子的分数；催化剂的影响是通过降低反应活化能增加活化分子的分数，从而改变活化分子数目，改变反应速率。2.早在1889年，瑞典化学家阿累尼乌斯根据大量的实验事实，归纳出速率常数与温度之间关系的经验公式： （也称速率指数定律） 是活化能；R是气体常数；T是绝对温度，A为指前因子或频率因子，这是与反应有关的常数；e是自然对数的底。【典型例题】例1氯酸钾和亚硫酸氢纳氧化还原反应生成Cl(-1价)和S（+6价）的速率如图所示。又已知这个反应速率随着溶液中H+增大而加快。求：（1）为什么反应开始时反应速率加快？（2）为什么后期反应速率下降？【解析】 此题牵涉的知识一是影响反应速率的因素，二是借助已有知识，推出氧化-还原反应产物。可以将问题（1）作为已知考虑，开始时反应速率加快，有 哪些因素能引起溶液中反应速率加快呢？增加浓度；增压；升温；加正催化剂。联系题意可排除 ，由于题意中不涉及热量变化，故不需考虑 ，接下来考虑，但题中无外加物，所以只考虑H变化.KClO3-Cl-，NaHSO3SO +H，H增大，反应速率增大。解：(1)2KclO3+6NaHSo3 = 3Na2SO4+2KCl+3H2SO4H增大，速率加快。(2)生成的H与反应物中HSO 反应，导致HSO 浓度减少，速率减慢。例2 阿仑尼乌斯(Arrhenins)总结了温度与反应速率常数间的关系.对于指定化学反应在不同温度(T1、T2)和相应的速率常数（k1、k2）间的关系式为lgK1= - lgK2=- 式中： 为反应活化能；A为频率因子（与碰撞频率有关）；R为气体常数8.315(Jmol-1K-1)；T为热力学温度（K）。今有实验测得反应CO（g）+NO2(g)= CO2(g)+NO(g)在不同温度下的常数为：T（K） 600 700 800K(mol1s-1) 0.0280 1.3 23.0试求此反应的活化能。解：lg =134(kJmol-1)例3 称取四份0.5g锌（相对原子质量65），按下列要求分别盛于四支试管里，塞上带导管的塞子，每隔一定时间分别测定生成氢气的体积。0.50g锌+5Ml 3mol/L 硫酸0.50g锌+5Ml 3mol/L 硫酸+0.1g铜片0.50g锌+5Ml 3mol/L 硫酸+0.1g铜粉0.50g锌+5Ml 3mol/L 硫酸+0.39g胆矾（相当于0.1g铜）请说明各组反应生成氢气的速率及生成氢气的总量的总量是否相同。【解析】 本题涉有原电池的知识以及固液反应中固体反应物表面积与反应速率关系的知识。主要反应是Zn+H2SO4=ZnSO4+H2中留有反应Zn+CuSO4= ZnSO4+Cu，由于中构成Zn-Cu原电池，故放出H2的速率较快，又因Cu的表面积，故产生H2的速率是，从用量看，Zn是不足的，H2SO4过量，由于部分锌参与置换Cu，导致产生H2的量最少，而相等。例4 338K时N2O5气相分解的速率常数为0.29min-1，活化能为103.3kJmol-1，求353K时的速率常数K及半衰期 。【解析】 由速率常数单位为min-1，可知该反应为一级反应，代入一级的反应半衰期公式可求得该温度下的半衰期，对阿累尼乌斯公式两边取对数，可得：lnK= +lnA或lgK= +lgA可见，以lnK对 作图也应得到一条直线，其科率为 ，由此可求得活化能 的值。对上式可变换成另一种形式：ln = 代入实验数值：ln K2=1.932min-1(2)根据公式 = 得 = =0.4978min例5实验测得在不同温度下，反应NO2+CO=CO2+NO的反应速率常数的数值如下：T（K）600650700750800K(Lmol-1 s-1) 0028022136023试用作图法求反应活化能 。解：lgK= +lgA将题意中lgK与 作图，得到图2-3所示的直线。 =-（斜率）2.303R= 2.3038.314=134.4kJmol-1即反应活化能为134.4kJmol-1. 图2-3lgK与 的关系【巩固练习】1.有一化学反应： 在300时速率常数为2.4110-10s-1，在400时速率常数为1.610-6s-1.求这个反应的活化能及A值。2.人体中某种酶的催化反应活化能是50.0kJmol-1，正常人的体温是37.0，问发烧至40的病人体中，该反应的速率增加了百分之几?3.实验测定了下列反应在不同温度下的反应速率常数K，试确定在这个温度范围内该反应的活化能平均值和ACO(g)+NO2(g)=CO2(g)+NO(g)T（K）600650700750800K(Lmol-1 s-1) 00280022013060023.004.反应A(g)+B(g)产物，速率数据如下：A/moldm-3B /moldm-3起始速率/moldm-3s-11.0.5000.4006.0010-82.0.2500.4001.5010-83.0.2500.8003.0010-8求：(1)反应对A与B的级数中是多少?(2)反应的速率常数是多少?5.在28，鲜牛奶大约4小时变酸，但在5的冰箱可保持48小时.假定反应速率与变酸时间成反比，求牛奶变酸反应的活化能.6.在绿色植物光合作用量子效率的测定中发现：每放出一个O2分子要吸收8个6880A的红光量子.光合作用中每释放1molO2平均储能469kJmol-1.那么，在此实验中能量转换效率是_。（已知h=6.62610-34Js）.7.A、B、C、D四个反应的正、逆反应的活化能数据如下表所示：反应A 70 10 B 16 35 C 40 45 D 20 80 正反应是吸热反应：_；正反应是放热最少的反应：_；逆反应速率最小的反应：_；最容易达到平衡的反应：_。8.把除去氧化膜的镁条投入到盛有稀盐酸的试管中，氢气发生的速度产生变化。其中t1t2速度变化的主要原因是_；t2t1速度变化的主要原因是_。9.表中数据为反应AB的尖化能，在表中空栏内填入适当的数值。正反应没有催化剂有催化剂反应没有催化剂有催化剂正反应40千焦/摩30千焦/摩逆反应44千焦/摩10.K2Cr2O7和H2O2在H2SO4溶液中混合时，可看到下面两个现象：混合后510秒内，溶液上橙色为暗蓝色；在80150秒内由暗蓝色变为绿色，与此同时放出气泡。与之相应的两个反应式为：（A）Cr2O +H2O2CrO5+H2O（B）CrO5+H-Cr3+O2两步反应的速率方程式分别为： （1）写出平衡A、B反应式及由A、B反应组成的总反应式。 （2）当要用 溶液滴定H2O2时，请计算每cm20.020moldm-3的 相当于多少mmol的H2O2？（3）蓝色中间物CrO5中的氧有哪些型式？（4）A、B反应那个速率快？参考答案：1.271.9KJ.mol-1, 1.491015S-1 2.20%3.132.6KJmol-1,9.021011moldm3.s-1 4.(1)2,1 (2)6.0010-2mol-2.L2.s-1 5.75.2KJmol-1 6.33.7% 7.A,C,D,C8.9.34KJmol1-9.(1)2H+Cr2O72-+4H2O2=2CrO5+5H2O4CrO5+12H+=4Cr3+7O2+6H2O总反应：2Cr2O72-+8H2O2+16H+=4Cr3+7O2+16H2O(2)810-2 (3)-1,-2(4)VAVB