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1、第一节 化学反应速率,一 化学反应速率的概念和表示方法,=,=,单位 molL-1s-1, molL-1min-1, molL-1h-1,折酚荣畅怯币冕缆舞晓销裙慰潞骏遵赦撮姆支渣认雏捷咋焕蕴箭傍匣淀逃第一节化学反应速率第一节化学反应速率,小结,1. V随选定的物质不同有不同的值 2. 各物质的速率值之比与对应物质在方程 式中的系数比同 3.通常计算的是平均速率,而每一浓度下的速率是瞬时速率,稀偶反趟危逮淀叙敏形举求护雅促柳膛柯卓嗽吼仆宏谓易坐伦尾肋隘究蒋第一节化学反应速率第一节化学反应速率,二、反应的活化能与反应热,(一)化学反应速率理论 1.碰撞理论 (1)有效碰撞 必要条件: 分子必须碰
2、撞才能发生反应 充分条件: 只有活化分子的碰撞才能反应 活化分子碰撞还必须有合适的取向 (2)活化分子与活化能 活化分子: 体系中能量较高,能发生有效碰撞的分子 活化能: 活化分子的最低能量与体系中分子的平均能量的 差称为活化能 Ea = E* - E V与Ea的关系: Ea 越大, 活化分子数越少,V 越小,遣荤撂耶泛敢爆刃涸挠仁矛却站接幅那舀茫忧田喜痉都蚕禹徐暖瘫档恼线第一节化学反应速率第一节化学反应速率,2.过渡态理论 (1)理论要点 化学反应不是简单碰撞,是经过旧键松弛,新键形成,产生”活化络合物”,即”过渡态”再转变为生成物的过程。 A+BC ABC AB+C (2)活化能 “活化络
3、合物”具有的最低能量与反应物分子平均能量之差，为过渡态理论中的活化能概念。 (3)Ea与v关系和碰撞理论中一样 (4)反应热H与Ea的关系 H = Ea正 - Ea逆 思考题 1.化学反应速率不同的根本原因是什么? 2.在一可逆反应中,吸热反应和放热反应谁的活化能大? 为什么?,不臂挂岸湿殃式文厕吼膳碘渝靠舆援爆揣敢庇眠碘骤们犁恶践搬犊鸵滇健第一节化学反应速率第一节化学反应速率,(二)化学反应热和热化学方程式,1.反应热 化学反应中放出或吸收的热量 放热为+Q 吸热为-Q 2.热化学方程式 表明反应放出或吸收热量的化学方程式 3.书写热化学方程式时需要注意的几点 (1)必须表明反应物和生成物的
4、状态 (2)热量值要与方程式中对应物质的系数一致 (3)可逆反应中,正反应放热,逆反应就为吸热,且热量值相等 (4)未加注明时,反应热的数据一般是指在101.3kPa和250C条件下所测得,在其他条件下测定时,必须注明条件。 4.如果反应热用H表示，则放热为+H ，吸热为-H,秸嫂仗澈未球泄魔植话傅隘衫疗攀约援梗棵檄牛勒容矩戳胸子荧畔临扁炭第一节化学反应速率第一节化学反应速率,三、影响化学反应速率的因素,(一)浓度对化学反应速率的影响 1.基元和非基元反应 一步完成的反应是基元反应,多步完成的反应是非基元反应 2.浓度对速率的影响 浓度越大,总分子数增加,故活化分子数增加,则反应速率加快 3.
5、质量作用定律 通过大量实验得出浓度与反应速率的关系式 对反应 mA+nB=pC+bD V=k 速率常数k k表示在一定温度下,反应物浓度都为1时的该反应的反应速率 k值越大,反应速率越快 k值与反应物本性,温度,催化剂有关,而与浓度无关。 质量作用定律只适用于基元反应 4.基元和非基元反应的判断 质量作用定律中各反应物浓度指数和该反应物在方程式中的系数一致,就是基元反应,不一致就是非基元反应。,察渝贩交恨湃堤恐哑滞酋狸拷讥监润毗苇姓鱼蠢澡坠延诡壁训砂开紧曰字第一节化学反应速率第一节化学反应速率,思考题 1.对非基元反应,每步的反应速率是否都相同?如果不同,反应速率将取决于哪一步? 2.为什么质
6、量作用定律只适用于基元反应? (二)压强对化学反应速率的影响 压强与反应速率的关系 压强增加,体积减小,浓度增大,则反应速率增加 压强主要是对有气体参加的反应,只有固态或液态物质进行的反应,压强影响不大,因为体积变化不大. 思考题 今有A和B两种气体参加的反应,设A的浓度增加一倍,则反应速率增加300%;而B的浓度增加一倍,反应速率只增加100% (1)试写出该反应的速率方程 (2)将总压力减小一倍,反应速率作何改变?,鞭赢斯位母靖综犀玛型绳本矩毋羹巷娇塘库腰查池夷峰嫉镰滦芝茸溪磨惭第一节化学反应速率第一节化学反应速率,(三)温度对化学反应速率的影响,1.温度与反应速率关系 温度增加,反应速率
7、加快 原因:增加了分子的能量,活化分子数增多 关系:k=A 影响的程度:T与k呈指数关系,因此温度很小的改变,反应速率都会有较大的改变.T越大,k越大. 活化能的很小改变,反应速率也会有较大改变.Ea越小,k越大. 2.温度、活化能与v之间的关系 由上式得出：Ea越大，T对k的影响就越大，即T很小的改变，会有k较大的改变。 思考题 用k与T的关系式来估算温度增加100C，v增加2 4倍，何时会大于4倍，何时会小于2倍?,卵赞丈丸诊莉运笼溃傀妻攫具碗枣垄特盗掠萧眠篙唱弹店宋师侦鼎换所殉第一节化学反应速率第一节化学反应速率,(四)催化剂对化学反应速率的影响,1.催化剂 定义：能改变化学反应速率,而
8、本身化学组成、性质及质量在反应前后都不发生变化的物质叫催化剂 正催化剂和负催化剂：能增加反应速率的为正催化剂，反之为负催化剂 2.催化原因 它与反应物之间形成了一种势能较低且很不稳定的过渡态活化络合物，改变了反应历程，降低了反应的活化能。 3.对反应热的影响 催化剂只改变了中间过渡态的能量，而不能改变反应物和生成物的能量，因此，催化剂不能改变反应的反应热。 催化剂既改变了正反应的活化能，也改变了负反应的活化能，且改变的值相等。 4.催化剂具有特殊的选择性和高度的专一性 5.酶是生物体内的活体催化剂，有极高的选择性和专一性,患洲跋速堪刹刑啤纂怀煽焕涵悯猿筹绩壕蒜欺蚀凤这花帐瘸酪它踪眶瓣舜第一节化
9、学反应速率第一节化学反应速率,第二节 化学平衡,一、可逆反应与化学平衡 (一)可逆反应 1.定义 在同一条件下,能同时向两个相反方向进行的反应叫可逆反应. 2.表示 用可逆符号: 3.特点 密闭容器中,反应不能进行完全,不管进行多久,体系中反应物和生成物总是同时存在. 严格说任何一个反应都不可能始终向一个方向进行,但有的反应,逆向程度非常小,可看成是单向进行.,糕鸵封兑儒君股同裹辕磨血慈贼涎侩疆煤丙搞擒棺扦洛芹话伪寞衍篱霞酮第一节化学反应速率第一节化学反应速率,(二)化学平衡,1.定义 对于一个可逆反应,当正反应速度与逆反应速度相等时,反应物和生成物的浓度不再改变,此时的反应状态称为化学平衡.
10、 2.特点 等: v正=v逆 定:体系中的浓度一定,不再改变. 动:反应仍然在进行,因为正逆反应的速度不为零. 3.化学平衡时反应达到了最大限度. 4.化学平衡是相对的,外界条件改变,平衡会被破坏.,酒毒吉尿瓜啮落凸淖虱饼捷煽啡瓜酚选烩诊眩猴拱扭臼激维烩赌毖漱元如第一节化学反应速率第一节化学反应速率,二、化学平衡常数,(一)化学平衡常数 1.定义 在一定温度下,可逆反应达到平衡时,生成物浓度幂的乘积与反应物浓度幂的乘积之比是一个常数. 2.公式 设反应为: aA+bB dD+eE Kc = = 对气体可以用各物质的分压代替浓度计算平衡常数,得Kp 3.意义 平衡常数值的大小反映了可逆的程度,值
11、越大,可逆程度越小.它是反应进行完全程度的标志.是化学反应限度的特征值. 4.平衡常数随温度改变而改变,与浓度变化无关. 5.平衡常数适用与基元和非基元反应,箭乘隶监蛙掖筒蹿宙创艇含仰噬讹幢赶艺嘱昂泰巨漾沈捆氨着胺旺且旷啮第一节化学反应速率第一节化学反应速率,(二)书写平衡常数表示式应注意的事项,1.平衡常数表达式要注明温度 如:N2O4(g) 2NO2(g) Kc = = 3.2 (432k) 2.平衡常数表达式要与化学反应方程式相对应 如:N2O4(g) 2NO2(g) N2O4(g) 2NO2(g) 3.对固体或纯液体物质,其浓度不写入平衡常数中 如:CaCO3(s) CaO(s) +
12、CO2(g) Kc=CO2 4. 对有水参加的反应,当体系是水做溶剂的稀溶液,可以把水浓度近似为常数.但当水的量少时,仍然要把水的浓度代入常数表达式中.,锗卜炉蒸函腆谩冤册沮辜粘居入软佃反阜浇市温戒说囱横圣划综婉吟暖皇第一节化学反应速率第一节化学反应速率,三、化学平衡的有关计算,(一)已知平衡浓度计算平衡常数 将平衡时各物质的浓度代入平衡常数式计算 如:在273K,0.2129molL-1的HAc在水溶液中电离达到平衡后,测得H3O+为2.010-3molL,求HAc电离的平衡常数. HAc + H2O H3O+ + Ac- 起始浓度 0.2129 0 0 平衡浓度 0.2129-2.010-
13、3 2.010-3 2.010-3 Kc=,拟追皆失惋密藤货弘艾续俄纶小枷宇翘诞峙篷历涟耘怒殊关优池谋箱洼畏第一节化学反应速率第一节化学反应速率,(二)已知平衡浓度计算反应物初始浓度,通过方程式找出平衡浓度和初始浓度关系 如:合成氨N2+3H2 2NH3在某温度下达到平衡时,平衡浓度分别为N2=3molL-1,H2=8molL-1,NH3=4molL-1,计算N2和H2的初始浓度 N2+3H2 2NH3 初始浓度 x1 x2 0 平衡浓度 3 8 4 根据方程式中系数关系 N2消耗的浓度为 4=2(molL-1) H2消耗的浓度为 4=6(molL-1) N2的初始浓度=2+3=5(molL-
14、1) H2的初始浓度=6+8=13(molL-1),庸效烹荣况赘堡为隐点涸咒清滚闲凛崎疲价终臭变荆允寅颈钝袄哗蚂配羊第一节化学反应速率第一节化学反应速率,(三)计算平衡浓度和转化率,如:某温度下,H2(g)+I2(g) 2HI(g)反应的Kc=45.7,如果反应开始时H2(g)和I2(g)的浓度均为1.00molL-1,计算反应平衡时各物质的平衡浓度及H2的平衡转化率. H2(g) + I2(g) 2HI(g) 初始浓度 1.00 1.00 0 浓度变化 -x/2 -x/2 +x 平衡浓度 1.00-x/2 1.00-x/2 x Kc= = = 45.7 解方程式得x=1.54 平衡时各物质的
15、浓度为: H2=I2=1.00-1.54/2=0.23 molL-1 HI=1.54molL-1 H2的平衡转化率为= 100% = 100%=77%,柄撕线舞梆音侄寞联镊定楼钢耐羚仲臭隋棚唾蒸笔猾诵戒蒙陕机密驳痘焦第一节化学反应速率第一节化学反应速率,(四)通过Q与Kc的比值来判断反应的状态或反向,1.Q定义 Q表示在任意状态下,生成物浓度幂次方乘积与反应物浓度幂次方乘积的比,称为反应商. 2.Q值判断反应的状态和反向 Q=Kc ,体系为平衡状态 QKc体系为非平衡状态,反应逆反向进行 3.Q与Kc的不同 Q指任意状态下浓度关系的比,与温度无关.而Kc指平衡状态下浓度关系的比,与温度有关 在
16、一定温度下的某一反应,Q值不一定,Kc一定.,美毯络蟹爸让梅阶徐鳖豆螟味痛栋澳脖工驾肢东地拜靴熙租省痰译姆百绸第一节化学反应速率第一节化学反应速率,(四)通过Q与Kc的比值来判断反应的状态或反向,1.Q定义 Q表示在任意状态下,生成物浓度幂次方乘积与反应物浓度幂次方乘积的比,称为反应商. 2.Q值判断反应的状态和反向 Q=Kc ,体系为平衡状态 QKc体系为非平衡状态,反应逆反向进行 3.Q与Kc的不同 Q指任意状态下浓度关系的比,与温度无关.而Kc指平衡状态下浓度关系的比,与温度有关 在一定温度下的某一反应,Q值不一定,Kc一定.,品季准罕养胜歹袁苦鹿泛苔拢费靛吃奔伴窖彩身枣洁代遗伊殿思欧饮
17、电鲍第一节化学反应速率第一节化学反应速率,第三节 化学平衡的移动,一、浓度对化学平衡的移动 1.平衡移动 平衡是相对的,暂时的,一旦外界条件改变，平衡就会破坏,产生新的平衡,这就是化学平衡的移动。 2.浓度对平衡移动的影响 增加反应物浓度,根据质量作用定律,增加了v正,则此时v正v逆,平衡破坏,且向正方向移动. 增加生成物的浓度,情况和上面所叙恰好相反,平衡向逆方向移动. 3.与转化率的关系 转化率是指某一反应物转化为生成物的程度.平衡移动,转化率肯定会改变.当减少生成物使平衡移动时,任何一反应物的转化率都增加;当增加某一反应物使平衡移动时,该反应物的转化率不增加,但其它反应物的转化率将增加.
18、 思考题 生产时,为增加高价格反应物的转化率,可以采取那些措施?,熏邦赢象娶擅钧完辗设溢莱儒躬施俭响缘驶插赛汰妇罩魔滨春龚天府脏赣第一节化学反应速率第一节化学反应速率,二、压强对化学平衡的影响,1.压强的影响 增大体系的压强,平衡将向着气体分子数少的方向移动.反之成立. 2.条件 压强只对有气态物质参加,反应前后气体分子总数不等的反应有影响. 因为改变压强的实质是改变了体系的体积,从而改变物质的浓度.而压强对液体和固体的体积改变不大,可忽略不计.当反应前后分子总数相等时,改变压强,v正与v逆改变相同,故平衡不移动.,随钦惭崔恩鄂被缀线秦比涎祁尿谗养尾撂湍宁峙筒蠢采绪径驰没支椎胺歉第一节化学反应
19、速率第一节化学反应速率,三、温度对化学平衡的影响,1.温度对平衡的影响 根据k=Ae-Ea/RT lnk=- + C 可推倒出ln = 对吸热反应,H0,温度升高,T2-T10,有k2k1,反应向正反向进行.反之,放热反应,升高温度,反应向逆方向进行. 2.原因 温度对吸热和放热反应影响的速率程度不同,升高温度,吸热反应速率增大的倍数大于放热反应速率增大的倍数.平衡向吸热方向移动,反之向放热方向移动. 3.与浓度影响比较 浓度和压强的影响是在同样的反应限度下,移动平衡点.而温度的影响是在不同的反应限度下,移动平衡点.,车碉矣迫顿冗速慷唯伯曝爷坍眠考揍形初傅呛绝惩钻敲书馒端讼军点濒瘪第一节化学反应速率第一节化学反应速率,四、催化剂与化学平衡,1.催化剂的影响 催化剂能同时且相等地改变正反应和逆反应的活化能,因此催化剂不改变平衡. 2.催化剂能缩短达到平衡所需要的时间 3.总结 影响平衡移动的因素有:浓度、温度、压强 使平衡移动的方向是:向着减弱这种改变的条件的反向移动. 思考题 可逆反应A(g) + B(s) 2C(g)的Q0达平衡时,如果改变下述各项条件,试将各项的变化填入表中,腔渭钮员喉银炔疏戎里徒鞘坊嗡助果领掀衡灵禁狮篇织演寄寇院丝掣惶妇第一节化学反应速率第一节化学反应速率,弱掖南霸碾屋哪扼片鬃靴坡胸哦瞅肝拥要帜也亡聊摔作懈调由弊叫丽贞萝第一节化学反应速率第一节化学反应速率,