【正文】 Outline of homogeneous catalysis theory Also call intermediate product theory (1)A catalyst that is present in the same phase as the reacting molecules is a homogeneous catalyst. (2)Catalyst change the route of the reaction. It participate the reaction and firstly form a intermediate product (that is, activated plex )with reactant molecules and then depose to product. A + B AB E2 E1 E1’ E2’ Route 1 Route 2 . : In original route Ea1, Ea2 Ea Ea2 In new route with catalyst C： A + B → AB Ea Ea1 A+C → AC+B → AB+C The activation energy of the reaction in new route is less than the activation energy of the reaction in original route, that increase the fraction of activated molecules in system, and increase the rate. （ 3） A catalyst usually lowers the overall activation energy for a reaction by providing a pletely different mechanism for the reaction H 2 O 2 ( a q ) 2 H 2 O +( l )B r 2 ( a q ) + + 2 H + B r 2 ( a q )b r o m i d e i o n2 H 2 O 2 ( a q ) 2 H 2 O + O 2( l ) ( g )h y d r o g e n p e r o x i d e+ O 2 ( g )B r 2 ( a q ) + H 2 O 2 ( a q ) B r 2 ( a q ) + 2 H +b r o m i n eIn the absence of a catalyst this reaction occurs at an extremely slow rate A catalyst,bromide ion speeds the overall reaction without itself undergoing any change. 多相催化理論 ?固態(tài)催化劑與反應(yīng)體系形成非均勻體系 ?固態(tài)催化劑的催化作用 是其表面吸附了反應(yīng)物，使反應(yīng)物分子的取向 有利于增大有效碰撞數(shù)，從而有利化學(xué)反應(yīng)。 ?催化劑參與了化學(xué)反應(yīng)，與反應(yīng)物分子形成了中間產(chǎn)物 —— 活化絡(luò)合物，然后再轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物，改變了整個反應(yīng)途徑。mol1， practical process: CH3CHO+I2→CH3I+HI+CO （ slow， Ea = 136 KJ 第五節(jié) 催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響 ?一、催化劑 catalyst與催化作用 catalysis ?催化劑是能改變化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率、在反應(yīng)前后該物質(zhì)的質(zhì)量和化學(xué)組成不變的物質(zhì) ?因催化劑存在而改變反應(yīng)速率的現(xiàn)象稱為催化作用 Catalyst Catalyst is a substance that changes the speed of a chemical reaction without undergoing a permanent chemical change itself in the process . CH3CHO→CH4+CO Without catalyst: Ea = 190 KJ ?3. 某反應(yīng)速率常數(shù) k = ?103s1，則此反應(yīng)為 ______級反應(yīng)，以 ______對 _______作圖得一直線，直線的斜率為 _______。 ( ) BA cc ?? 2ν k二、選擇題 1. 反應(yīng) 2A + B?C的速率方程式為 ，則速率常數(shù) k的量綱為 ( ) A. (濃度 )?(時間 ) B. (濃度 )1?(時間 )1 C. (濃度 )2?(時間 )1 D. (濃度 )2?(時間 )1 E. (濃度 )3?(時間 )1 2. 某反應(yīng) 2A +B ?C，實驗測得其速率方程為 ?=kcA?cB，由此可見該反應(yīng)為 ( ) A. 三分子反應(yīng)也是三級反應(yīng) C. 一級反應(yīng) ，三級反應(yīng) E. 三分子反應(yīng)，二級反應(yīng) BA CC ?? 2ν k3. 某一級反應(yīng)的半衰期為 ，則該反應(yīng)的速率常數(shù)是 ( ) A. B. C. D. E. 4. 已知反應(yīng) 2A+B?產(chǎn)物 ，則其速率方程式 ( ) A. B. ? = kcA?cB C. D. E. 無法確定 5. 有兩個平行反應(yīng) A?? B和 A?? C，如果要提高 B的產(chǎn)率，降低 C的產(chǎn)率，較好的方法是 ( ) A. 增加 A的濃度 B. 控制反應(yīng)溫度 C. 選擇某種催化劑 D. 降低 A的濃度 E. 控制反應(yīng)時間 BA cc ?? 2k?2Bck??三、填空題 ?1. 實驗表明：在一定溫度范圍內(nèi)，反應(yīng) 2 NO + Cl2?? 2NOCl為元反應(yīng)，則該反應(yīng)的速率方程為 ______，該反應(yīng)的級數(shù)為________，若其他條件不變，將 NO的濃度增加到原來的 3倍，則反應(yīng)速率為原速率的 ________。 ( ) 3. 已知反應(yīng) 2A+B?? 產(chǎn)物的速率方程式為 ，故此反應(yīng)為元反應(yīng)。 思考題 ?一、判斷題 ，分子的碰撞頻率增加，所以反應(yīng)速率加快。 ?催化效率很高。這些化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生，全都需要各自獨(dú)特的物質(zhì)進(jìn)行催化，這些物質(zhì)被稱為 —— 酶 ?底物：被酶所催化的物質(zhì) 酶的特征 ?僅在一定的 pH范圍及一定的溫度范圍內(nèi)才能有效地發(fā)揮作用。改變了整個反應(yīng)途徑 表面 結(jié)構(gòu)不規(guī)則 性和 化合價力不飽和 ，具有吸附別的分子的作用，同時被吸附分子化學(xué)鍵松弛，舊鍵易于斷裂，降低 Ea 活化中心 ?固態(tài)催化劑易于吸附反應(yīng)物的表面稱為活化中心 ?它僅占全部表面積的極小部分，但催化效率很高 ?使用前一般要活化 ?同一催化劑對不同化學(xué)反應(yīng)，其活化中心不同 生物催化劑 —— 酶 ?在生物體內(nèi)，不停地進(jìn)行著各種復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)。 ?新的反應(yīng)途徑的活化能 Ea Ea2小于原反應(yīng)途徑的 Ea，即降低了活化能，因此反應(yīng)中活化分子數(shù)增加，化學(xué)反應(yīng)速率也隨之得到提高。目前已經(jīng)提出了均相催化理論和多相催化理論兩種理論 ? 均相催化理論 (應(yīng)用于均相系統(tǒng) ) ? 多相催化理論 (應(yīng)用于多相系統(tǒng) ) 均相系統(tǒng)與非均相系統(tǒng) ?均相系統(tǒng)： 加水溶解 NaCl ? 物質(zhì)以分子或離子為單位互相混合，系統(tǒng)中沒有界面，這類系統(tǒng)稱為均相系統(tǒng)或均勻系統(tǒng) 如 NaCl溶液 ?非均相系統(tǒng) 加水 沙子 系統(tǒng)中有界面，界面兩側(cè)物質(zhì)具有不同的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì) 如泥漿、油水混合物等 均相催化理論 要點 ?也叫中間產(chǎn)物學(xué)說 ?催化劑與反應(yīng)體系形成均勻體系。 Cu 及 200～ 250℃ ↓ CH3CHO ＋ H2 ←C2H5OH→ C2H4＋ H2O ↑ Al2O3及 250～ 300℃ 催化作用理論 ?催化劑能夠加快反應(yīng)速率的根本原因，是由于改變了反應(yīng)途徑，降低了反應(yīng)的活化能。 ?催化劑的用量小，效率高 ?只要在每升 H2O2中加入 3?g的膠態(tài)鉑，即可顯著促進(jìn) H2O2分解成 H2O和 O2 ?催化劑能加快化學(xué)平衡的到達(dá)，但不能使化學(xué)平衡發(fā)生移動，也不能改變平衡常數(shù)的數(shù)值 ?因為催化劑不改變反應(yīng)的始態(tài)和終態(tài)，即不能改變反應(yīng)的 ?G或 ?G ?，因此，催化劑不能使非自發(fā)反應(yīng)變成自發(fā)反應(yīng)。 催化劑的特點 ?催化劑的作用是化學(xué)作用； ?催化劑的用量小，效率高； (因其短時間內(nèi)可反復(fù)再生 ) ?對可逆反應(yīng)，僅能改變其到達(dá)平衡的時間，但不能使平衡移動； ?催化劑有特異性； (特殊的選則性 ) 催化劑的特點解釋 ?催化劑的作用是化學(xué)作用 ?由于催化劑參與反應(yīng)，并在生成產(chǎn)物的同時，催化劑得到再生，因此在化學(xué)反應(yīng)前后的質(zhì)量和化學(xué)組成不變，但其物理性質(zhì)可能變化。 如 H2SO4制備時， SO2+O2 →2SO 3，由于加入了 V2O5，使 V增加，反應(yīng)后，V2O5的質(zhì)量及化學(xué)組成均未發(fā)生變化 *MnO4+H++C2O42→Mn 2++H2O+CO2 （自動催化反應(yīng)） 正催化劑與負(fù)催化劑 ?正催化劑 ? 能加快化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率的催化劑； ?負(fù)催化劑 ? 能減慢化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率的催化劑。mol1，加入少量碘作催化劑時，活化能降為 136 KJL1mol1即活化分子分?jǐn)?shù)增加，從而使反應(yīng)速率加快 (主要影響因素 ) ?溫度升高 ,分子的動能增加 (次要影響因素 ) ?氣體分子能量分布曲線： 例 ?N2O5分解反應(yīng)的活化能為 103KJs 1 Example The reasons of temperature dependence of reaction rate Collision theory: (1) Increasing temperature increases the fraction of activated molecules and then increases the rate. (leading reason) (2) Increasing temperature increases the kiic energy of the molecules and then increases the rate. (secondary reason) . the deposition reaction of N2O5 Ea=103KJs 1， when the temperature increases to (t+40)℃ , how about its rate? Its rate will increase to 2 24 ~ 2 44=32 ~ 512 mols 1 At t℃ , the rate of a reaction is 2mols 1，當(dāng)溫度升高至 (t+40)℃時，此時的化學(xué)反應(yīng)速率有可能為： ?2 24 ~ 2 44=32~512 mol 例 ?某反應(yīng)在 t℃ 時的化學(xué)反應(yīng)速率為2mol當(dāng) ΔT相同 時， Ea愈大， 斜率 Ea /T愈大 ，k的 變化程度愈大 Example The following table shows the rate constants for the rearrangement of certain reaction at various temperatures. (a)from these data calculate the activation energy for the reaction.(b) what is the value of the rate constant at ? T/186。 Temperature dependence of reaction rate .。L1S1 (2) c(O2) = V(HbO2)/k cHb = 104/ 106 106 = 106 mols 1 (1) please calculate how quickly the HbO2 was created in the blood of lung (2) if suffering some kind of disease, V(HbO2)= 104 molL1 37℃ ， k= 106mol1L1 Exa