化学反应速率及化学反应平衡.ppt

（3）催化剂同时减小正反应Ea（+）和逆反应 Ea（-）。正反应催化剂也是逆反应催化剂。
（4）有特殊的选择性 （5）对某些杂质特别敏感
（6）只能对热力学上可能发生的反应起作用
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训练
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5、 平衡常数和多重平衡法则
标准平衡常数 K
● 对于气相反应
H2 (g) I2 (g)
2HI(g)
θ K
θ eq (HI) / p 2 [p ] θ eq (H ) / p θ p eq (I ) / p [p ][ ] 2 2
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● 对于溶液中的反应 Sn2+(aq)+2Fe3+(aq) Sn4+ (aq)+2Fe2+(aq)
θ K
2 eq 4 θ eq 2 θ c Sn /c c Fe /c
NO2
cNO 0.0035 NO 1.8 105 mol / dm3 s NO t 2 100
0.0018 O 2 1.8 105 mol / dm3 s O 2 t 100
4
0.0065 0.010 1.8 105 mol / dm3 s NO2 t 2 100
4NH3 (g) 5O2 (g)
4NO(g) 6H 2Og
△n(g)<0 ，增加压强， Q <K，平衡向正
向移动，即向气体分子数减小的方向移动.
N2 ( g ) + 3 H2 ( g ) ——— 2 NH3 ( g )
△n(g)=0 ，增加压强， Q=K，平衡
不移动.
H2 (g) I2 (g)
NO2 + CO → NO + CO2 υ = k c(NO2 ) . c(CO) 2NO + O2 → 2NO2 υ = k {c(NO)}2 . c(O2)
一级反应
二级反应
三级反应
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(2) 非基元反应
由两个或两个以上元反应构成的化学反应为复合反应 对于反应： 2NO + 2H2 → N2 + 2H2O 反应由下列基元反应组成： 2NO + H2 → N2 + H2O2 H2 + H2O2 → 2H2O
Arrhenius 方程
阿仑尼乌斯根据大量实验和理论验证，提出反应速 率与温度的定量关系式：
k Ae
Ea / RT
{k}
k—速率常数 A—指前因子，与k单位相同 O Ea—活化能，单位为kJ· -1。 mol 图
T/K
常见反应的速率常数k 与T的关系
A 与 Ea 都是反应的特性常数，基本与温度无关， 均由实验求得。 17
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3、 温度的影响和阿仑尼乌斯公式
温度对化学反应速率的影响通常有五种类型： r r r r r
(1)
T
(2)
T
(3)
T
(4)
T
(5)
T
（1）反应速率随温度的升高而逐渐加快，它们之间 呈指数关系，这类反应最为常见。
（2）有爆炸极限的反应。 （3）多相催化反应和酶催化反应。
（4）发生了副反应。
（5） 温度升高，速率下降。这种类型很少，如一氧化 16 氮氧化成二氧化氮。
第三节 化学动力学
研究化学反应的速率和反应的机理以及浓度、 温度、催化剂等外界因素对反应速率的影响。 例如：
N 2 3H 2 2NH3 (g) rHmΘ = -92.22 kJ/mol 1 H 2 O2 H 2 O(l) 2
rGmΘ =-237.19kJ/mol
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1、反应速率的表示方法
K/T ln K 与 1/T 关系图
升温向吸热方向进行。降温向放热方向进行。 44
Le Chatelier 原理
敌进我退，敌驻我扰，敌疲我打，敌退我追
如果改变平衡系统的条件之一 （浓度、压力和温度），平衡就 向能减弱这种改变的方向移动。 Le Chatelier原理只适用于处于 平衡状态的系统。
– ↑ ↑
↑ ↑ ↑
↑ ↑ ↑
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活化能降低使活化分子数增加 实验结果表明，催化剂参与的分解反应， 改变了反应机理，降低了反应活化能，增大 了活化分子分数，反应速率显著增大。
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催化剂的主要特征
（1）改变反应途径，降低活化能，反应速率增大
（2）只改变达到平衡的时间而不改变平衡的状态
所以反应的产率不会提高
O3 (g) NO(g) NO2 (g) O2 (g)
发生反应的两个基本前提： • 发生碰撞的分子应有足够高的能量
• 碰撞的几何方位要适当
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O3 (g) NO(g) NO2 (g) O2 (g)
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有效碰撞：具有较高能量的分子沿特定的方向的碰撞
活化分子：能发生有效碰撞的具有较高能量的分子。 活 化 能：活化分子所具有的最低能量与平均 能量的差值。（碰撞理论） N
2HI(g)
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温度对化学平衡的影响
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ln K
rHm < 0 r Hm > 0
放热反应，rHqm < 0 ， 升温时，Kq2 < Kq1 ，平衡左移；
降温时，Kq2 > Kq1 ，平衡右移。
吸热反应，rHqm > 0 ， 升温时，Kq2 > Kq1 ，平衡右移； 降温时，Kq2 < Kq1 ，平衡左移。
Example
定容反应 2NO2(g) →2NO(g)+O2(g)
2
2 NO2 2NO + O2
始 （mol/L） 100秒后 则： 0.01 0.0065 0.00 0.0035 0.00 0.0018
NO2
0.0065 0.010 3.5 105 mol / dm3 s t 100
● 部分物种分压的变化
T、V不变，增大反应物的分压或减小生成 物的分压，使Q减小，导致Q<Kq，平衡向 正向移动.反之，平衡向逆向移动.
CO ( g ) + H2O ( g ) —— CO2 ( g ) + H2 ( g )
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△n(g)>0， 增加压强，Q>K，平衡逆向
移动，即向气体分子数减小的方向移动.
N E
EC 活化分子最低能量 Ek 分子平均能量
Ea=Ec-Ek
Ek
Ec
E
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A+B-C→[A‥· ‥· C] →A-B+C B
(过渡态) E
Ea (正) = E - EI
Ea (逆) EII EI Ea (正) II I 始态
Ea (逆) = E - EII
终态
∆rUm
反应过程
∆rUm ∆rHm
(1) 2Cu2O(s) + O2 (g)
4CuO(s)
K1
(2) CuO (Байду номын сангаас) + Cu (g)
(3) 2 Cu (s) + O2 (g) (3) = (1) + 2(2) K3 = K1 K22
Cu2O(s)
2CuO(s)
K2
K3 = ?
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Question 2
你能弄清
θ θ K1 K θ 、 3 、 2 K 的关系吗？
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H2 + I2 → 2HI， 其速率方程为：
υ = k c(H2) . c(I2)，
大部分非基元反应，反应速度方程表达式不服从 质量作用定律。速度方程式不服从质量作用定律 的反应一定是非基元反应。但是，服从质量作用 定律的反应却不一定是基元反应。
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(3) 反应级数
反应级数n：速率方程中各反应物浓度的指数之和。 r k0 零级反应
可见： kc( N 2O5 )
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速率方程和反应级数
对于通式： A + bB
gG + dD
则反应速率方程为 υ = k{c(A)}x . {c(B)}y k 称为速率常数 各反应物浓度项指数之和(n = x+ y )称为反应 级数
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(1)基元反应
基元反应 由反应物一步直接生成产物的反应。
eq 2 θ /c c Sn eq 3 θ c Fe /c
2
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对于一般的化学反应：
aA(g) bB(aq) cC(s) xX(g) yY(aq) zZ(l) θ x eq eq θ y p X / p c Y / c θ K θ a eq eq θ b p A / p c B / c
基元反应:反应速率与反应物浓度的乘积（以系数为 指数）成正比(质量作用定律)。
A + bB
反应速率方程为
gG + dD
υ = k{c(A)}a . {c(B)}b
反应级数
n=a+b
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由一个元反应构成的化学反应称为简单反应，
例如： C2H5Cl → C2H4 + HCl υ = k c(C2H5Cl )



▲ Kq 是无量纲的量 ▲ Kq 是温度的函数，与浓度、分压无关
▲标准平衡常数表达式必须与化学反应计量式 相对应
▲ 纯液体、固体不计入
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训练
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多重平衡法则
如果一个化学反应是由几个分步反应相加 （或相减）完成的，则总反应的平衡常数等于各 分步反应平衡常数之积（或之商）。
H 2 (g) I 2 (g) 2HI(g)
1 1 H 2 (g) I 2 (g) HI(g) 2 2 2HI(g) H 2 (g) I 2 (g)