大学基础类课件化学反应速率与化学平衡

基础化学课件2003年9月第二章：化学反应速率与化学平衡（第一讲）第一节：化学反应速率基础化学课件2003年9月1第一节化学反应速率化学反应的进行快慢是化学反应速率所要讨论的问题，反应的快慢是物质本性决定的，当然也与外部环境也很大的关系。一、化学反应速度的表示方法:aA+bB==dD+eEVA=-ΔCA

/ΔtVD=ΔCD/Δt浓度的单位常用mol/L时间常用单位秒(s)、分(min)、小时(h)，所以化学反应速率的的单位常用mol/(LXS)mol/(LXmin)mol/(LXh)。第一节化学反应速率2例:在某条件下,将2molN2O5放入1升的容器中加热分解,4秒钟后测的的浓度是1.2mol/L,求该反应的反应速度.解:2N2O5==4NO2+O2开始时各物质的浓度(mol/L)2004秒内反应的物质浓度(mol/L)1.2-21.60.4平均每秒的浓度变化(mol/(L*S))-0.20.40.1当用N2O5的浓度变化来表示反应速度,则:VN2O5

=-ΔCN2O5/Δt=0.2mol/(L*S)当用NO2的浓度变化来表示反应速度,则:VNO2=ΔCNO2/Δt=0.4mol/(L*S)例:在某条件下,将2molN2O5放入1升的容器中加热分解3该反应如果用VO2表示，则VO2=0.1mol/(L*S).则VN2O5:VNO2

:VO2

==2:4:1对于一般的反应aA+bB==dD+eEVA/a=VB/b=VD/d=VE/e

该反应如果用VO2表示，则VO2=0.1mol4二、反应速度理论与活化能有效碰撞理论（2）反应分子具备一定能量（1）碰撞频率反应物分子间的相互碰撞是反应进行的先决条件碰撞频率越高，反应速率越大活化分子：能量超出一定值，直接作用后能发生化学作用的分子活化能：活化分子所具有的最低能量与反应物分子的平均能量的差值二、反应速度理论与活化能有效碰撞理论（2）反应分子具备一定能5活化分子EE1分子的平均能量E2活化分子的最低能量活化能Ea=E2-E1Ea活化分子EE16（3）、碰撞有效方位CO（g)+NO2(g)=CO2(g)+NO(g)总结：能量较高，方位合适的分子的碰撞才是有效碰撞。OOCOCNOOOON无效碰撞有效碰撞OCON产物（3）、碰撞有效方位CO（g)+NO2(g)=CO2(g7ΔH<0反应物分子平均能量活化分子最低能量生成物分子平均能量Ea

能量反应进程fEa’ΔH=Ea–Ea’ΔH<0反应物分子平均能量活化分子最低能量生成物分子平均能量8二、影响化学反应速度的因素：(浓度\温度\压强\催化剂)1、浓度对化学反应的影响。恒温下的化学反应，其速度主要取决于反应物浓度，反应物浓度越大，反应速度越快。对于一般的反应aA+bB==dD+eEv=kCAmXCBnE2E原始浓度浓度增大大后二、影响化学反应速度的因素：E2E原始浓度9压强只对有气体参加的反应有影响,压强增大,单位体积内的分子数目增多,单位体积内的活化分子数目增多,反应速度增大,反之,减小压强,反应速度减慢.二、压强对化学平衡的影响压强只对有气体参加的反应有影响,压强增大,单10实验：H2+O2H2O常温反应速度很慢H2+O2H2O873K时爆炸式反应近似规律：大量实验数据温度每升高10K反应速率大约增加2~4倍阿仑尼乌斯(Arrhenius)1889年温度与反应速率关系：1、阿仑尼乌斯经验公式2、温度对反应速率的影响实验：H2+O2H2O常温反应速度11阿仑尼乌斯经验公式：-RTEaAek=k——反应速率常数A——指前因子或频率因子Ea——实验活化能T——热力学温度R——气体常数（8.341J•K-1•mol-1)E-ARTkalnln+=阿仑尼乌斯经验公式：-RTEaAek=k——反应速率常数E-12阿仑尼乌斯公式推论：（1）反应速率与温度的关系：在一定温度范围内，对同一个反应，活化能Ea和频率因子A是常数，指数因子e-Ea/RT随T升高而增大，k增大。温度上升，反应速率增加（2）反应速率k与活化能Ea关系对不同反应，当温度一定时，活化能Ea越大，lnk越小。反应活化能越大，反应速率越小E-ARTkalnln+=阿仑尼乌斯公式推论：温度上升，反应速率增加（2）反应速率k与13活化分子EE1分子的平均能量E2活化分子的最低能量初始状态温度升高后EaE1’Ea’活化分子活化分子EE114获取外界能量后，活化分子数量增加温度与反应速率的关系温度提高单位时间内，分子间有效碰撞频率增加反应速率增加获取外界能量后，活化分子数量增加温度与反应速率的关系温度提高15A、催化剂及催化作用

催化剂分类正催化剂加快化学反应速率

负催化剂

减慢化学反应速率

（1）定义：在化学反应中能显著改变化学反应速率而本身在反应前后其组成、质量和化学性质保持不变的物质。H2+O2==H2O

铂粉

（2）基本特征

i、催化剂的作用是化学作用，化学性质不变，物理性质可能变化

ii、催化剂只改变反应速率,不改变反应的可能性，不能使非自发反应变成自发反应

iiii、催化剂只能缩短可逆反应达到平衡时间,不能改变平衡状态

3、催化剂对化学反应速率的影响A、催化剂及催化作用催化剂分类正催化剂加快化16iv、催化剂有高度选择性

a、某种催化剂只对某一反应或某一类型的反应有催化作用b、对同一种反应物用不同的催化剂,得到不同产物

Cu

C2H5OHCH3CHO+H2

473k—523k

Al2O3

C2H5OHCH2CH2+H2O

623Kv、许多催化剂对杂质敏感

助催化剂

催化毒物

iv、催化剂有高度选择性CuC2H5OH17B、催化作用理论

催化剂加快反应速率的原因：改变原来的反应历程,降低反应的活化能

反应物有催化无催化E’aEacE’ac生成物BB’Ea反应历程能量例如N2+H2==2NH3没有催化剂Ea=326KJ/molN2+H2==2NH3有催化剂Ea=175.5KJ/molB、催化作用理论催化剂加快反应速率的原因：反应物有催化无催18C、催化反应的种类

均相催化反应

催化剂和反应物同处一相

多相催化反应

催化剂和反应物不同相

（1）均相催化反应

例CH3CHO→CH4+CO(慢)Ea=190.37KJ/mol加催化剂I2

CH3CHO+I2→CH3I+HI+CO

(较快)Ea1=136KJ/mol<EaCH3I+HI→CH4+I2

(快)Ea2<EaC、催化反应的种类均相催化反应催化剂和反应物同处一相19H2O2+H2SO4+KMnO4→Mn2++O2+H2O+K2SO4

酸碱催化反应酯的水解CH3COOCH3+H2O→CH3COOH+CH3OH

H+H2O2的分解

H2O2→H2O+O2

OH-（2）多相催化反应

多相催化反应五步骤

1）反应物分子扩散到催化剂表面

2）反应物分子吸附在催化剂表面上

3）反应物分子在催化剂表面上进行反应，生成产物

4）产物从催化剂表面解吸

5）产物通过扩散，离开表面

自动催化作用

H2O2+H2SO4+KMnO4→Mn2++20例如

合成氨的反应中，用铁作催化剂

N2+H2→NH3

FeN2+2Fe→2N﹉﹉Fe2N﹉﹉Fe

+3H2→2NH3+2Fe例如合成氨的反应中，用铁作催化剂N2+H221总结

温度、浓度、催化剂对反应速度的影响因素

单位体积内反应物分子数

活化能Ea活化分子百分数

活化分子总数

反应速度v速度常数k

增大反应物浓度

升高温度

加催化剂

总结温度、浓度、催化剂对反应速度的影响因素单位体积内反应22基础化学课件2003年9月第二章：化学反应速率与化学平衡（第一讲）第一节：化学反应速率基础化学课件2003年9月23第一节化学反应速率化学反应的进行快慢是化学反应速率所要讨论的问题，反应的快慢是物质本性决定的，当然也与外部环境也很大的关系。一、化学反应速度的表示方法:aA+bB==dD+eEVA=-ΔCA

/ΔtVD=ΔCD/Δt浓度的单位常用mol/L时间常用单位秒(s)、分(min)、小时(h)，所以化学反应速率的的单位常用mol/(LXS)mol/(LXmin)mol/(LXh)。第一节化学反应速率24例:在某条件下,将2molN2O5放入1升的容器中加热分解,4秒钟后测的的浓度是1.2mol/L,求该反应的反应速度.解:2N2O5==4NO2+O2开始时各物质的浓度(mol/L)2004秒内反应的物质浓度(mol/L)1.2-21.60.4平均每秒的浓度变化(mol/(L*S))-0.20.40.1当用N2O5的浓度变化来表示反应速度,则:VN2O5

=-ΔCN2O5/Δt=0.2mol/(L*S)当用NO2的浓度变化来表示反应速度,则:VNO2=ΔCNO2/Δt=0.4mol/(L*S)例:在某条件下,将2molN2O5放入1升的容器中加热分解25该反应如果用VO2表示，则VO2=0.1mol/(L*S).则VN2O5:VNO2

:VO2

==2:4:1对于一般的反应aA+bB==dD+eEVA/a=VB/b=VD/d=VE/e

该反应如果用VO2表示，则VO2=0.1mol26二、反应速度理论与活化能有效碰撞理论（2）反应分子具备一定能量（1）碰撞频率反应物分子间的相互碰撞是反应进行的先决条件碰撞频率越高，反应速率越大活化分子：能量超出一定值，直接作用后能发生化学作用的分子活化能：活化分子所具有的最低能量与反应物分子的平均能量的差值二、反应速度理论与活化能有效碰撞理论（2）反应分子具备一定能27活化分子EE1分子的平均能量E2活化分子的最低能量活化能Ea=E2-E1Ea活化分子EE128（3）、碰撞有效方位CO（g)+NO2(g)=CO2(g)+NO(g)总结：能量较高，方位合适的分子的碰撞才是有效碰撞。OOCOCNOOOON无效碰撞有效碰撞OCON产物（3）、碰撞有效方位CO（g)+NO2(g)=CO2(g29ΔH<0反应物分子平均能量活化分子最低能量生成物分子平均能量Ea

能量反应进程fEa’ΔH=Ea–Ea’ΔH<0反应物分子平均能量活化分子最低能量生成物分子平均能量30二、影响化学反应速度的因素：(浓度\温度\压强\催化剂)1、浓度对化学反应的影响。恒温下的化学反应，其速度主要取决于反应物浓度，反应物浓度越大，反应速度越快。对于一般的反应aA+bB==dD+eEv=kCAmXCBnE2E原始浓度浓度增大大后二、影响化学反应速度的因素：E2E原始浓度31压强只对有气体参加的反应有影响,压强增大,单位体积内的分子数目增多,单位体积内的活化分子数目增多,反应速度增大,反之,减小压强,反应速度减慢.二、压强对化学平衡的影响压强只对有气体参加的反应有影响,压强增大,单32实验：H2+O2H2O常温反应速度很慢H2+O2H2O873K时爆炸式反应近似规律：大量实验数据温度每升高10K反应速率大约增加2~4倍阿仑尼乌斯(Arrhenius)1889年温度与反应速率关系：1、阿仑尼乌斯经验公式2、温度对反应速率的影响实验：H2+O2H2O常温反应速度33阿仑尼乌斯经验公式：-RTEaAek=k——反应速率常数A——指前因子或频率因子Ea——实验活化能T——热力学温度R——气体常数（8.341J•K-1•mol-1)E-ARTkalnln+=阿仑尼乌斯经验公式：-RTEaAek=k——反应速率常数E-34阿仑尼乌斯公式推论：（1）反应速率与温度的关系：在一定温度范围内，对同一个反应，活化能Ea和频率因子A是常数，指数因子e-Ea/RT随T升高而增大，k增大。温度上升，反应速率增加（2）反应速率k与活化能Ea关系对不同反应，当温度一定时，活化能Ea越大，lnk越小。反应活化能越大，反应速率越小E-ARTkalnln+=阿仑尼乌斯公式推论：温度上升，反应速率增加（2）反应速率k与35活化分子EE1分子的平均能量E2活化分子的最低能量初始状态温度升高后EaE1’Ea’活化分子活化分子EE136获取外界能量后，活化分子数量增加温度与反应速率的关系温度提高单位时间内，分子间有效碰撞频率增加反应速率增加获取外界能量后，活化分子数量增加温度与反应速率的关系温度提高37A、催化剂及催化作用

催化剂分类正催化剂加快化学反应速率

负催化剂

减慢化学反应速率

（1）定义：在化学反应中能显著改变化学反应速率而本身在反应前后其组成、质量和化学性质保持不变的物质。H2+O2==H2O

铂粉

（2）基本特征

i、催化剂的作用是化学作用，化学性质不变，物理性质可能变化

ii、催化剂只改变反应速率,不改变反应的可能性，不能使非自发反应变成自发反应

iiii、催化剂只能缩短可逆反应达到平衡时间,不能改变平衡状态

3、催化剂对化学反应速率的影响A、催化剂及催化作用催化剂分类正催化剂加快化38iv、催化剂有高度选择性

a、某种催化剂只对某一反应或某一类型的反应有催化作用b、对同一种反应物用不同的催化剂,得到不同产物

Cu

C2H5OHCH3CHO+H2

473k—523k

Al2O3

C2H5OHCH2CH2+H2O

623Kv、许多催化剂对杂质敏感

助催化剂

催化毒物

iv、催化剂有高度选择性CuC2H5OH39B、催化作用理论

催化剂加快反应速率的原因：改变原来的反应历程,降低反应的活化能

反应物有催化无催化E’aEacE’ac生成物BB’Ea反应历程能量例如N2+H2==2NH3没有催化剂Ea=326KJ/molN2+H2==2NH3有催化剂Ea=175.5KJ/molB、催化作用理论催化剂加快反应速