PPT《2.1 化学反应速率》

2.

1 化学反应速率 定义:一定条件下,单位时间内,某反应物转变为生成物的速率. 一 化学反应速率的几种表示方法

1 平均速率 aA+bB→cC+dD V一定: 关系: = = =

2 瞬时速率 aA+bB→cC+dD

3 用反应进度表示的反应速率 定义:单位体积内反应进行程度随时间的变化率. aA+bB→cC+dD 将(2)代入(1)得到: 若V一定,则有: 将(4)代入(3)得到: (4) (1) (2) (3) 二 有关反应速率的理论

1 分子碰撞理论 只有活化分子之间的相互碰撞才能发生化学反应 有效碰撞:在化学反应中,只有少数能量较高的分子碰撞时才能 发生化学反应,我们把能发生反应的碰撞叫有效碰撞. 活化分子:能发生有效碰撞的分子. 通常反应的活化能60∽250kJ・mol-1 . 反应的活化能越大,反应速率越小. 活化能(Ea):活化分子的平均能量( ) 与反应物分子的平均能量 之差称为反应的活化能.

2 过渡状态理论(活化络合物理论) 用图解表示(EⅠ、E Ⅱ分别代表反应物和生成物分子的平均能量) EⅠ EⅡ Eac Ea正Ea逆?H 图1 Ea正=Eac- EⅠ Ea逆=Eac- EⅡ ?H= Ea正- Ea逆Ea正0,吸热反应 三 影响反应速率的因素

1 浓度对反应速率的影响 (1) 基元反应和非基元反应 基元反应: NO+O3→NO2+O2 非基元反应: H2(g)+I2(g) →2HI(g) I2(g) →2I(g)2I(g)+H2(g) →2HI(g) (2) 质量作用定律 一定温度下,反应速率与反应物浓度幂的乘积成正比. 数学表达式:对于任意化学反应:aA+bB→cC+dD 说明(1)对于基元反应: 对于非基元反应: α, β值可由试验测定,( α+ β)称作反应级数. (2)当C(A)=C(B)=1mol・L-1, 称为速率常数,表示温度 一定时,反应物浓度为单位浓度时的反应速率. kc与温度、催化剂有关. (3)对于稀溶液中的反应,溶剂的浓度不必列入速率方程.对于固体或纯液体参加的反应,固体或纯液体的浓度不必 列入速率方程. 例:C12H22O11+H2O→C6H12O6(葡萄糖)+C6H12O6(果糖)(基元反应) 对于气相反应:aA(g)+bB(g) →cC(g)+dD(g) (4)增加反应物的浓度或压力,可增大反应速率.

2 温度对化学反应速率的影响 速率常数k(T),温度对反应速率的影响体现在对k值的影响上.对于大多数化学反应,升高温度,化学反应速率加大. 经验规律:反应温度每升高10K,速率常数一般增大2-4倍.

3 催化剂对化学反应速率的影响 催化剂的定义:能显著改变反应速率,而在反应前后自身组成、数量和化学性质基本不变的物质.有正、负之分.正催化剂可加快反应速率;

负催化剂可减慢反应速率. 催化剂影响反应速率的解释: 正催化剂的存在改变了反应途径,降低了活化能,从而使反应速率加快. 任意反应:A+B→C A+B [A…K]# C [A…B]# AK [B…A…K]# 无催化剂时的反应路径 催化剂K存在时的反应路径 说明: (1)催化剂只能通过改变反应途径来改变反应速率,但不能改变反应的焓变、方向和限度. (2)催化剂对反应速率的影响体现在速率常数k上.反应一定,采用不同催化剂,一般k值不同. (3)对同一可逆反应来说,催化剂等值的降低了正、逆反应的 活化能. (4)催化剂具有选择性. 四 影响多相反应速率的因素 2.2 化学平衡 化学平衡状态

1 可逆反应与不可逆反应

2 化学平衡状态 二 化学平衡常数表达式 标准平衡常数 三 多重平衡规则 四 平衡常数计算 可逆反应:在一定条件下,一个化学反应既可以按照反应方程式从左向右进行,又可以从右向左进行,这样的反应叫做可逆反应. 例:2SO2+O2 ? 2SO3 V2O5 不可逆反应:一定条件下,反应物几乎全部转变为生成物的反应例:2KClO3?2KCl+3O2. 化学平衡状态:在一定条件下的可逆反应体系中,正、逆反应速率相等,反应物和生成物的浓度不再随时间而改变的状态. (2)是动态平衡.当外界条件改变时,平衡就会被破坏,在 新的条件下又会建立新的平衡状态. (3)在平衡状态下,各反应物和生成物的量不随时间而改变. 特征:(1) 正= 逆≠0,正、逆反应并没有停止,只是速率相等. 对于任意反应:aA+bB ?cC+dD Kc= Cc(C)Cd(D) Ca(A)Cb(B) Kp= Pc(C)Pd(D) Pa(A)Pb(B) 注意:Kc Kp都是有单位的. 例:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g) T=773K:Kc=6.4310-2(mol.L-1)-2 Kp1=1.60 10-5(atm) -2 Kp2=1.56 10-15(Pa) -2 对于任意反应:aA(aq)+bB(aq) ?cC(aq)+dD(aq) K?= [C (C)/C ?]c [C (D)/C ?]d [C (A)/C ?]a [C (B)/C ?]b 若为气相反应: aA(g)+bB(g) ?cC(g)+dD(g) K?= [P (C)/P ?]c [P (D)/P ?]d [P (A)/P ?]a [P (B)/P ?]b 说明: 固体、液体或稀溶液的溶剂,在平衡常数的表达式中不出现. 组分是气体,以相对分压表示;