叶芬霞--无机及分析化学电子教案叶芬霞--无机及分析化学电子教案第2章.ppt

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1、第二章化学反应速率与化学平衡2.1化学反应速率2.2反应速率理论简介2.3影响化学反应速率的因素2.4化学平衡2.5化学平衡的移动2.6化学反应条件的优化学习要点1、理解反应速率、基元反应、反应级数的概念；2、掌握标准平衡常数的概念及表达式的书写；3、掌握转化率的概念及有关计算和应用；掌握与标准平衡常数的关系及有关计算；4、理解有效碰撞、活化分子、活化能、催化剂的概念；了解影响反应速率的因素及其应用。前言化学反应中常涉及到的两个问题:(1)化学反应进行的方向、程度以及反应过程中的能量变化关系(2)化学反应进行的快慢即化学反应的速率问题可

2、能性现实性化学热力学化学动力学化学热力学化学动力学化学热力学初步化学反应速率化学反应平衡2.1化学反应速率2.1.1化学反应速率的概念炸药爆炸、照相胶片的感光、酸碱中和反应快塑料和橡胶的老化、煤和石油的形成慢对于任一化学反应，反应速率定义为：反应物转变为生成物的速率表示方法：单位时间内反应物或生成物的浓度变化的速率如：2N2O5=4NO2+O2必须注意以下几点：（1）每个时间间隔，速率都不一样，而且在每个时间间隔里，任何时间内的速率都是不一样的。在实际生产中，真实的反应速率是某一瞬间的反应速率，即瞬时速率。当△t趋于无限小，即△t→0时

3、，瞬时速率的表达式为：N2+3H22NH3v=(1/1)(dc(N2)/dt)=(1/3)(dc(H2)/dt)=(1/2)(dc(NH3)/dt)（2）用不同的反应物或生成物的浓度变化所得到的反应速率，数值上可能不同。反应物或产物浓度随时间的变化曲线实验测定反应速率，是测定各不同时刻t时某组分A或D的浓度c（A）或c（D）后，从ct曲线上求得时刻t时的斜率而得到的。2.1.2化学反应速率方程式1.反应历程与基元反应反应历程反应物转变为生成物的途径、步骤如H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)(1)Cl2(g)+M2Cl(g)

4、+M(2)Cl(g)+H2(g)HCl(g)+H(g)(3)H(g)+Cl2(g)HCl(g)+Cl(g)(4)Cl(g)+Cl(g)+MCl2(g)+M基元反应反应物分子(或离子、原子及自由基等)直接碰撞发生作用而生成产物的反应(1)SO2Cl2SO2+Cl2单分子反应(2)2NO22NO+O2双分子反应NO2+CONO+2CO2双分子反应实验证明以上三个反应均为一步碰撞完成的,均为基元反应.非基元反应：分几步进行的反应2.基元反应的速率方程质量作用定律:在一定温度下，化学反应速率与各反应物浓度幂的乘积成正比，浓度的幂次为

5、基元反应方程式中相应组分的化学计量数。设某基元反应为aA+bB+gG+dD+则v=kcaAcbB称基元反应的速率方程式k为速率常数；c(A)和c(B)分别为反应物A和B的浓度，其单位通常采用mol·L-1表示；各物质浓度的幂指数之和（a+b）称为该反应的反应级数。（1）质量作用定律只适用于基元反应，不适用于非基元反应。对于非基元反应，其速率方程是由实验确定的，往往与反应式中的化学计量数不同。应当强调的是：（2）对于指定反应，速率常数k与温度、催化剂等有关，而与浓度无关，因此实验测得的速率常数要注明测定时的温度。(3)固态的反应物

6、，其浓度不写入速率方程。如基元反应：C（s）+O2（g）=CO2（g），v=kc(O2)（4）对于气体反应，当体积恒定时，各组分气体的分压与浓度成正比，故v=k{p（A）}a{p（B）}b3.反应级数速率方程式中各浓度项的幂次a,b,分别称为反应组分A,B,的级数。该反应总的反应级数（reactionorder）n则是各反应组分A,B,的级数之和，即n=a+b+n=0时称为零级反应，n=1时称为一级反应，n=2时称为二级反应，余类推。对于基元反应，反应级数与它们的化学计量数是一致的。而对于非基元反应，速率方程式中的级数一般不等于

7、（a+b+）。例如，在800℃，一氧化氮和氢气的反应2NO+2H2N2+2H2O根据实验结果v=kc2(NO)c(H2)，而不是v=kc2(NO)c2(H2)4.反应速率常数给定反应速率方程式中的比例系数k即为反应速率常数。不同的反应有不同的k值。k值与反应物的浓度无关，而与温度的关系较大，温度一定，速率常数为一定值,速率常数表示反应速率方程中各有关浓度项均为单位浓度时的反应速率。因为反应速率的单位是molL1s1，当为一级反应时速率常数的单位为s1，二级反应时为mol1Ls1，以此类推。同一温度下，比较几个反应的

8、k，可以大略知道它们反应速率的相对大小，k值越大，则反应越快。例1：在298K时，测得反应2NO＋O22NO2的反应速率及有关实验数据如下：实验编号初始浓度/molL1初始速率/molL1s1