第08周 第三章 化学反应速率和化学平衡 2018.10.25

第三章化学反应速率和化学平衡主要教学内容

1、化学反应速率2、化学平衡教学要求

1、掌握影响化学反应速率的因素；2、了解质量作用定律的数学表达式的含义；3、掌握影响化学反应平衡的因素；4、熟悉化学平衡的特征及平衡常数表达式。

从两个方面来认识化学反应：一是反应进行的快慢，即化学反应速率的问题；(动力学问题)二是反应进行的程度，也就是化学平衡问题。(热力学问题)第一节化学反应速率一、化学反应速率的概念

1、化学反应速率是指一定条件下单位时间内某化学反应的反应物转变为生成物的速率。1）习惯用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示，而且习取正值。2）浓度单位通常用mol·L-1，时间单位视反应快慢，可分别用秒(s)、分(min)或小时(h)等表示。这样，化学反应速率的单位可为mol·L-1·s-1、mol·L-1·min-1、mol·L-1·h-1。例如：２N2O5＝４NO2+O2

每消耗2molN2O5就产生４molNO2和1molO2。三个式子都表示同一化学反应的速率，但采用不同物质的浓度变化来表示时，其数值不一定相同，但它们之间有内在联系：

即：

(N2O5):(NO2):(O2)=2:4:1

对于一般反应：

aA+bB=cC+dD

可表示为：

(A):(B):(C):(D)=a:b:c:d化学反应的碰撞理论⑴

化学反应的实质是：旧的化学键断裂，新的化学键形成⑵

化学反应发生的先决条件：反应物分子相互接触和碰撞注意：反应物分子之间的碰撞次数很大，但并不是每一次碰撞均可发生化学反应。

在化学上，把能够发生化学反应的碰撞叫有效碰撞；不能发生化学反应的碰撞叫无效碰撞；有效碰撞次数越多，反应速率越快。力量不够取向不好好球！有效碰撞反应物分子要具有什么条件才能发生有效碰撞？①

有足够的能量使旧键断裂②

碰撞时要有合理的取向⑶

在化学上，把能够发生有效碰撞的分子叫活化分子，特点是：①、活化分子具有较高的能量，能量不足的分子获取能量后才能变成活化分子。②、在温度不变时，对某一个反应来说，活化分子在反应物中所占的百分数是恒定的，且与温度呈正比。活化分子百分数=（活化分子数/反应物分子数）×100%(4)活化能概念：

．

活化能越小，普通分子就越容易变成活化分子．即普通分子＋活化能活化分子．活化能的大小虽然表示一般分子成为活化分子的难易程度，但是却对这个化学反应前后的能量变化并不产生任何影响．活化分子比普通分子所高出的能量(5)活化能与化学反应速率在一定条件下，活化分子所占的百分数是固定不变的．活化分子的百分数越大，单位体积内的活化分子数

，单位时间内有效碰撞的次数

，化学反应速率就

．越多越多越大思考：浓度、压强、温度、催化剂的变化对有效碰撞的频率有何影响？二、影响化学反应速率的因素1．内因参加反应的物质的性质和反应的历程是决定化学反应速率的主要因素．例如：盐酸＋大理石：迅速反应，有大量气泡产生醋酸＋大理石：比较缓慢，只有少量气泡产生2．外因(1)浓度①影响其他条件不变时，增大反应物浓度，反应速率

；减小反应物浓度，反应速率

．②原因其他条件不变时，增大反应物的浓度―→单位体积内活化分子数______―→有效碰撞几率________―→反应速率

．增大减小增大增多增大增大反应物浓度

注意：a、此规律只适用于气体或溶液的反应，对于纯固体或液体的反应物，一般情况下其浓度是常数，因此改变它们的量不会改变化学反应速率。b、气体或溶液浓度的改变与反应速率的关系并不是一概如此，若随着浓度的改变，物质的本质发生了变化，那么反应速率的含义也不同了。如：硫酸与铁的反应(硫酸的浓度不同，性质也不同)(2)压强①影响对于气体反应，相同温度下，增大压强(减小容器体积)，反应速率

；减小压强(增大容器体积)，反应速率

．-②原因对于气体反应，在相同温度下，增大压强―→

增大―→反应速率

．增大减小反应物浓度增大加压

注意：a、压强影响，只适用于讨论有气体参加的反应，当然并不一定全部是气体。

b、压强影响反应速率，必须伴随有压强改变时体积的改变现象。否则，压强的变化并没有作用到反应的体系上。即压强变则体积变，实际是浓度的变化。若容器的体积不变，因为各气体的浓度没有变，则速率不变。[讨论]如果反应物是固体、液体或溶液时，改变压强对它们又有什么影响？适用范围：

压强的影响仅适用于反应体系中有气体物质的反应。小结：惰性气体对反应速率的影响

（1）如果保持恒温恒容，加入惰性气体后，反应物的浓度

，因此对反应速率

。（2）如果恒温恒压，加入惰性气体后，反应体系体积

，反应物的浓度

，因此反应速率会

。不变不变减小增大减小(3)温度①影响其他条件不变，升高温度，反应速率

；降低温度，反应速率

．②原因其他条件不变，升高温度―→活化分子百分数______

―→有效碰撞几率_______―→化学反应速率

．增大减小增大升温增大增大注意：a、温度对化学反应速率的影响对放热反应和吸热反应都适用。(4)催化剂①影响使用催化剂可加快反应速率．②原因使用催化剂―→改变反应的

，降低反应所需

―→

增大―→

几率增大―→化学反应速率

．历程活化能增大活化分子百分数有效碰撞活化能(5)其他对化学反应速率产生影响的因素如光辐照、放线辐照、超声波、电弧、强磁场、高速研磨等．小结：影响化学反应速率的外因

影响外因

单位体积内有效碰撞次数化学反应速率分子总数活化分子数活化分子百分数增大反应物浓度增大压强升高温度使用催化剂增加增加不变增加加快增加增加不变增加加快不变增加增加增加加快不变增加增加增加加快以Zn和稀H2SO4反应制取H2为例讨论，影响该反应的速率除以上因素外还有哪些．提示：固体表面积：相同质量的固体，颗粒越小，表面积越大，把Zn粒改为Zn粉，反应速率加大.1．活化能越大，反应速率越大，活化能越小，反应速率越小。(

)提示：错误。因为活化能越大，普通分子变成活化分子越难，反应速率越小。2．升高温度，反应加快，是因为增加了分子动能，使更多的普通分子变成了活化分子，活化分子百分数增加，从而使反应加快。(

)提示：正确。3．使用催化剂，反应速率加快，是因为降低了反应的活化能，使活化分子百分数增加，从而加快了反应(

)提示：正确．催化剂降低了反应的活化能，使部分普通分子也变成了活化分子，从而加快了反应．4．增大体系的压强，反应速率一定加快(

)提示：错误．增大压强的因素有多种情况．关键看气体的浓度是否增大，若增大气体浓度，反应加快，否则不能加快，如N2、H2浓度并没增大，有效碰撞次数不增加，反应仍不能加快．从活化分子角度解释外界条件对反应速率的影响活化能单位体积内有效碰撞次数化学反应速率分子总数活化分子数活化分子百分数增大浓度不变增加增加不变增加增大增大压强不变增加增加不变增加增大升高温度不变不变增加增加增加增大加催化剂减小不变增加增加增加增大[特别关注](1)活化分子数发生变化，活化分子百分数不一定变化．(2)影响有效碰撞次数的是单位体积内的活化分子数，故影响化学反应速率的是单位体积内的活化分子数．理解外界因素对化学反应速率影响的注意事项1．浓度(1)对于固体反应物或纯液体，其浓度是常数，因此增加或减少其物质的量，反应速率不变．(2)固体物质的反应速率与接触面积有关，颗粒越细，表面积越大，反应速率越大．2．压强(1)对于固体或液体，压强的变化，基本不影响浓度，也不影响其反应速率．如反应CuO＋H2SO4===CuSO4＋H2O，增大压强，化学反应速率不变．(2)恒容时充入“惰气”，容器总压强增大，但各反应物的浓度不变→反应速率不变．(3)恒压时充入“惰气”，容器总压强不变，引起体积增大→各反应物浓度减小→反应速率减慢．3．温度(1)经验规则：温度每升高10℃，反应速率通常增大到原来的2～4倍．(2)温度对反应速率的影响，既适用于放热反应，也适用于吸热反应．4．催化剂(1)有的反应需要催化剂，有的反应不需要催化剂，有的催化剂对多个反应有催化作用，有的催化剂只对一个反应有催化作用，使用催化剂能同等程度地改变化学反应速率．(2)有的催化剂能增大反应速率，叫正催化剂；有的催化剂能

减小反应速率，叫负催化剂．(3)催化剂只有在一定温度下才能最大限度地显示其催化作用．三、化学反应速率的图像对于反应物和生成物均为气态的反应，其速率与条件的图像为：1．其他条件一定，增大气态反应物的压强(缩小气体容器的容积)，反应速率随着压强的增大而增大，如图A.三、化学反应速率的图像对于反应物和生成物均为气态的反应，其速率与条件的图像为：2．其他条件一定，减小气态反应物的压强(扩大气体容器的容积)，反应速率随着压强的减少而减小，如图B.3．温度、气体容器的容积都一定，随着时间的延长，SO2、H2S物质的量逐渐减少，气体的压强逐渐减少，反应速率逐渐减小，如图C.三、化学反应速率的图像对于反应物和生成物均为气态的反应，其速率与条件的图像为：4．分别在较低温度T1和较高温度T2下反应，使气态反应物的压强都逐渐增大(缩小容器的容积)，反应速率随着压强的增大而增大及随着温度的升高而增大，如图D.三、化学反应速率的图像1．已知反应CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑，下列措施中可使生成CO2的速率加快的是(不考虑CaCO3与HCl接触面积改变的影响)(

)A．加大CaCO3的量

B．加大盐酸的浓度C．加大盐酸的量

D．减小CaCl2的浓度解析：加大反应物的量不影响化学反应速率，改变浓度才影响化学反应速率，由于给定的反应是不可逆反应，因此，此化学反应的速率和生成物的浓度无关．答案：B2．在气体反应中，改变条件：①增大反应物的浓度，②升高温度，③增大压强，④移动生成物，⑤加入催化剂．能使反应物中活化分子数和活化分子百分数同时增大的方法是(

)A．①⑤

B．①③C．②⑤ D．③⑤解析：升高温度，反应物分子的能量升高，使更多的分子转变为活化分子，增加了活化分子的百分含量；使用催化剂是降低了化学反应的活化能，使更多的分子在自身能量不变的前提下成为活化分子，增大了活化分子的百分含量．答案：C考查点三有关化学反应速率的图像3.将ag块状碳酸钙跟足量盐酸反应，反应物损失的质量随时间的变化曲线如图中实线所示，在相同的条件下，bg(a＞b)粉末状碳酸钙与同浓度的盐酸反应，则相应的曲线(图中虚线所示)正确的是(

)[答案]

C[答案]

C[解析]

粉末状碳酸钙的表面积比块状碳酸钙的表面积大，故在相同条件下，与相同浓度的盐酸反应时化学反应速率大，即单位时间内损失的