工程应用化学 第二章反应速率
化学反应速率知识点
化学反应速率知识点化学反应速率是描述化学反应快慢程度的物理量，它可以通过实验测量得到。
在化学反应过程中，反应物转化为生成物的过程需要一定的时间，而反应速率即是单位时间内反应物消耗或生成物产生的数量。
本文将介绍化学反应速率的定义、影响因素以及相关实验方法。
一、化学反应速率的定义化学反应速率是指化学反应进行的快慢程度，用于描述单位时间内反应物消耗量或生成物产生量。
它可以通过以下公式表示：速率 = 反应物消耗量或生成物产生量 / 反应时间在实际应用中，化学反应速率往往通过测量反应物或生成物的浓度变化来确定。
可根据反应物的消耗或生成物的产生，选择适当的实验方法进行测量。
二、影响化学反应速率的因素1. 反应物浓度：反应物浓度越高，分子碰撞的机会越多，反应速率越快。
2. 温度：温度升高会增加反应物的热运动速度，分子碰撞的频率和能量也增加，从而促进反应速率的增加。
3. 催化剂：催化剂可以提高反应速率，通过降低反应物之间的活化能，从而提高反应的进行速度。
4. 反应物粒子大小：反应物的粒子越小，比表面积越大，反应物之间的碰撞机会也就越多，反应速率越快。
5. 反应物之间的接触面积：反应物的接触面积越大，反应速率也越快。
例如，将固体反应物粉碎成粉末后，其接触面积增大，反应速率也会随之增加。
三、测量化学反应速率的实验方法1. 逐渐消耗法：通过定量测量反应物消耗或生成物的产生，记录不同时刻的物质质量变化，从而求得反应速率。
2. 收集气体法：通过定量测量产生的气体体积随时间的变化，计算反应物消耗或生成物产生的速率。
3. 颜色法：某些反应中，产生的生成物具有特定的颜色变化，可以通过测量颜色的变化来确定反应速率。
4. 导电法：利用反应物或产物溶液的电导性质，通过测量电导率的变化来计算反应速率。
综上所述，化学反应速率是描述化学反应进行快慢程度的重要物理量。
理解化学反应速率的定义、影响因素以及测量方法对于研究和应用化学反应具有重要意义。
化学反应速率
合成氨反应：3H2+N2 2NH3，其反应 速率可分别为V(H2)，V (N2)，V(NH3)[用 mol/(L· s)表示]，则正确的关系（ C ）
A. V (H2) = V (N2) = V (NH3) B. V (N2) = 2V (NH3) C. V (H2) = 3/2V (NH3) D. V (N2) = 3 V (H2)
反应物的起始量
4、在4个不同的容器中，在不同的条件下进行合 成氨反应，根据在相同时间内测定的结果判断， B 生成氨的速率最快的是（ ）
A．V（H2）= 0.1 mol/L· min B．V（N2）= 0.2 mol/L· min C．V（NH3）= 0.15 mol/L· min D．V（H2）= 0.3 mol/L· min
2、 N2+3H2
压强改变
V逆 V正
2NH3 △H＜0
变化程度是否 一样 吸热反应方向速 率增大的倍数大 即V逆＞V正 吸热反应方向速 率减慢的倍数大 即V正 ＞V逆
V正 V逆如何变
升高温度
V正 ↑
V正 ↓
V逆↑
降低温度
V逆 ↓
2、一定温度下，容积固定的容器的反 应体系中充入与体系无关的气体，因反 应气体分压没变，所以速率不变。
3、温度对化学反应的影响 升高温度化学反应速率加快，降低温 度化学反应速率减小。
•这是为什么呢？
注意：1、升温无论是吸热反应还是放 热反应速率都加快。 2、通常情况下，温度每升 高10℃，反应速率增大到原来的2~~4 倍。
⑤通入HCl气体
⑥不用铁片改用铁粉
题型分析
1、浓度对化学反应速率的影响 1．已知反应，比较下列反应的快慢 ①．10 mL0.1 mol/L H2SO4跟10 mL0.1 mol/L Na2S2O3 溶液混合 ②．20 mL0.1 mol/L H2SO4跟20 mL0.1 mol/L Na2S2O3 溶液混合 ③．20 mL0.05 mol/L H2SO4跟20 mL0.05 mol/L Na2S2O3 溶液混合
化学反应速率方程
化学反应速率方程化学反应速率是描述化学反应进行速度的物理量，表示单位时间内反应物消耗或生成物产生的量。
为了揭示化学反应速率与反应物浓度之间的关系，科学家们提出了化学反应速率方程。
本文将介绍化学反应速率方程的定义、表达方式以及其应用。
一、化学反应速率方程的定义化学反应速率方程是指化学反应速率与反应物浓度之间的函数关系。
根据碰撞理论，化学反应的速率与反应物分子之间的碰撞频率和碰撞能量有关。
因此，化学反应速率方程可以描述如下：v = k[A]^m[B]^n其中，v表示反应速率，k为速率常数，[A]和[B]表示反应物A和B 的浓度，m和n为反应物A和B的反应级数。
二、化学反应速率方程的表达方式化学反应速率方程的表达方式有很多种，下面列举几种常见的形式：1. 表观速率法：表观速率法是指通过观察某个反应物消失的速率，来确定反应速率方程。
例如对于一级反应，可以通过观察反应物浓度随时间的变化，利用一级反应的指数衰减关系求得速率常数。
2. 初速度法：初速度法是指在反应开始阶段，观察反应物浓度随时间的变化，从中推导出反应速率方程。
例如对于二级反应，可以通过观察反应开始时的反应物浓度和速率常数的关系，求得反应速率方程。
3. 差分法：差分法是指通过多组实验数据，利用差分法求解微分方程，从而得到反应速率方程。
例如对于零级反应，可以通过实验测得的不同时刻的反应物浓度，利用差分法求得速率常数和反应速率方程。
三、化学反应速率方程的应用化学反应速率方程在化学工程、生物化学、环境科学等领域中具有广泛的应用。
以下列举几个实际应用场景：1. 反应动力学研究：化学反应速率方程可以用于研究反应动力学的规律。
通过测定一定条件下反应速率与反应物浓度之间的关系，可以得到反应的反应级数和速率常数，从而揭示反应的速率规律和机理。
2. 反应控制与优化：化学反应速率方程可以用于预测和控制化学反应的速率。
通过调节反应物浓度和反应条件，可以实现反应的高效转化和选择性。
化学反应速率和速率方程式
化学反应速率和速率方程式化学反应速率是指单位时间内反应物消失或生成物增加的量。
它是衡量化学反应速度快慢的重要指标，对于了解反应机理、优化反应条件以及控制反应过程具有重要意义。
而速率方程式则是描述化学反应速率与反应物浓度之间关系的数学表达式。
1. 反应速率定义和单位化学反应中，反应速率指的是反应物浓度发生变化的快慢程度。
通常以反应物消失速率或生成物增加速率来衡量。
在大多数情况下，我们关注的是反应物消失的速率，因此下文将以此为例进行说明。
反应速率的单位一般用摩尔每升每秒（mol/L/s）来表示。
例如，对于反应A + B → C，反应速率可以用mol/(L•s)来表示。
2. 影响反应速率的因素化学反应速率受多种因素影响，主要包括温度、浓度、催化剂和表面积等。
（1）温度：温度的升高可以使反应物分子的平均动能增加，从而增加碰撞频率和能量。
根据“活化能理论”，温度每升高10摄氏度，反应速率大约增加2倍。
（2）浓度：反应物浓度的增加会增加反应物分子之间的碰撞频率，从而加快反应速率。
（3）催化剂：催化剂是一种能降低反应活化能的物质。
它通过提供新的反应路径，使反应速率加快，同时不改变反应物和生成物的自由能变化。
（4）表面积：反应物以固体形式存在时，固体颗粒的细小程度对反应速率也有影响。
表面积增大会增加反应物与其他反应物相互接触的机会，从而加快反应速率。
3. 速率方程式速率方程式是描述反应速率与反应物浓度之间关系的数学表达式。
通常形式为：速率 = k[A]^m[B]^n其中，k为速率常数，[A]和[B]分别表示反应物A和B的浓度，m和n为反应物的反应级数，代表反应物浓度对速率的影响程度。
具体的速率方程式可由实验数据拟合得到。
在实际研究中，化学动力学常用的方法之一就是通过一系列实验数据确定速率方程式中的指数m和n的值。
4. 反应速率和速率常数反应速率常数k是速率方程式中的常数，它描述了单位浓度反应物反应的速率。
速率常数大小与反应机理、温度以及催化剂等因素有关。
化学反应速率与速率方程：反应速率的定量描述
化学反应速率是描述化学反应进行快慢的一个重要参数。
它可以帮助我们了解反应的进行程度、控制反应条件以及优化反应过程。
通过实验观察和理论研究，人们发现了一些与反应速率有关的因素，并建立了速率方程来定量描述化学反应的速率。
反应速率是指反应物消失或生成产物的速率。
一般来说，反应速率随着反应物浓度的增加而增加，随着温度的升高而增加。
这是因为反应物浓度高和温度高可以增加反应物分子之间的碰撞频率和能量，促进反应物之间的有效碰撞。
速率方程是定量描述反应速率与反应物浓度之间关系的公式。
根据反应物的摩尔比例关系和反应速率的实验结果，可以得到一个简化的速率方程。
以一级反应为例，速率方程可以写成以下形式：rate = k[A]其中，rate表示反应速率，k为速率常数，[A]为反应物A的浓度。
一级反应中速率与浓度的关系为线性关系，这意味着当反应物浓度翻倍时，反应速率也会翻倍。
速率常数k则是反应特性的一个度量，它与反应物的速率敏感度有关。
速率常数k的大小与反应的温度、反应物的性质以及反应物浓度有关。
对于复杂的反应，速率方程可能会有更复杂的形式。
例如，二级反应的速率方程可以写成以下形式：rate = k[A]²这表示反应速率正比于[A]²，即反应物A的浓度的平方。
类似地，还有零级反应、三级反应以及反应网络等其他形式的速率方程。
通过实验测量不同条件下的反应速率，可以确定速率常数k的值，从而进一步确定反应的速率方程。
这些实验可以通过改变温度、反应物浓度或者加入催化剂等手段来进行。
另外，反应速率的定量描述还得益于动力学理论的发展。
动力学理论是研究反应速率和反应机理的科学，它包括一系列用数学方法描述化学反应过程的理论模型。
这些模型可以帮助我们深入理解反应速率与反应条件、反应物特性之间的关系，并预测和优化反应过程。
综上所述，化学反应速率与速率方程是描述反应进行快慢的重要工具。
通过实验测量和理论研究，我们可以获得反应速率与反应物浓度、温度之间的定量关系，从而更好地了解和控制化学反应过程。
高中化学选修四第二章化学反应速率与化学反应平衡知识点
大
实验结论：4 mol/L 的硫酸与锌反应比 1 mol/L 的硫酸与锌反应速率快。
注意事项：
a．锌的颗粒（即表面积）大小要基本相同；
b．40 mL 的硫酸溶液要迅速加入；
c．装置气密性要好，且计时要迅速准确。
要点三、化学反应速率的计算及比较
1、化学反应速率的计算——三段式法化学反应速率与化学反应平衡-知识点
化学反应速率
【学习目标】 1、了解化学反应速率的定量表示方法，初步了解测定某些化学反应速率的实验方法； 2、通过实验事实和思考，掌握化学反应速率的表示方法。
【要点梳理】 要点一、化学反应速率
1、化学反应速率的概念 化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢的物理量。 2、化学反应速率的表示方法 化学反应速率通常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。符号为 v，单位为 mol/(L·min)、 mol/(L·s)或 mol/(L·h)。 3、化学反应速率的表达式
2、活化分子和活化能 ①活化分子：能够发生有效碰撞的分子。活化分子之间之所以能够发生有效碰撞，是由于它们的能量高，发生 碰撞时，能够克服相撞分子之间的排斥力，破坏分子内部原子之间的“结合力”，从而导致反应物分子的破坏，重新 组合成生成物分子，发生化学反应。 ②活化能：活化分子所多出的那部分能量（或普通分子转化成活化分子所需的最 低能量）。右图所示的 E1 是反应的活化能，E2 是活化分子变成生成物分子放出的能量， 能量差 E2－E1 是反应热。活化能越小，普通分子就越容易变成活化分子。
要点三、催化剂对化学反应速率的影响
1．催化剂通过参与反应改变反应历程降低反应的活化能来提高化学反应速率。 2．催化剂不能改变化学反应的平衡常数，不能改变平衡转化率。 3．催化剂具有选择性，某催化剂对某一反应可能是活性很强的催化剂，但对其他反应就不一定有催化 作用。
化学反应速率
化学反应速率化学反应速率是指化学反应中物质变化的快慢程度。
它是一个十分重要的概念，在化学领域中具有广泛的应用。
本文将从化学反应速率的定义、影响因素、实验方法以及应用等方面进行探讨。
一、化学反应速率的定义化学反应速率是指单位时间内反应物消失或产物生成的量。
通常用反应物的浓度变化来表示。
在一个反应过程中，我们可以根据反应物与时间的变化关系，确定其反应速率。
反应速率通常用公式表示为：速率= ΔC/Δt其中，ΔC表示反应物浓度的变化量，Δt表示时间的变化量。
二、影响化学反应速率的因素化学反应速率受到多种因素的影响，包括温度、浓度、催化剂和表面积等。
1. 温度：温度对反应速率有着重要的影响。
通常情况下，随着温度的升高，反应速率将增加。
这是因为高温时，反应物分子具有较高的动能，碰撞频率增加，有效碰撞的概率也就大增，因此反应速率加快。
2. 浓度：反应物浓度对反应速率也有较大的影响。
一般来说，反应物浓度越高，反应速率越快。
这是因为浓度增加会导致分子间的碰撞频率增加，从而提高反应速率。
3. 催化剂：催化剂是指可以改变反应速率但本身不参与反应的物质。
它可以提供新的反应路径，降低活化能，从而加速反应。
催化剂对化学反应的影响是十分显著的，可以大幅度提高反应速率。
4. 表面积：对于固体与液体之间的反应来说，固体的表面积对反应速率也有重要影响。
表面积越大，反应物与液体接触的面积越大，因此反应速率也会增加。
三、测定化学反应速率的实验方法测定化学反应速率的实验方法一般有色度法、质量法和体积法等。
1. 色度法：对于产物或反应物具有明显颜色的反应，可以通过测定溶液的吸光度来间接测定其浓度的变化，从而确定反应速率。
2. 质量法：对于反应物质量的变化较大的反应，可以通过称量反应物质量的变化来计算反应速率。
3. 体积法：对于气体反应，可以通过收集生成的气体体积的变化来测定反应速率。
常见的体积法有气体放大器和溶液排放器等。
四、化学反应速率的应用化学反应速率的研究对于理解和探索化学过程具有重要意义，也为许多实际应用提供了基础。
反应速率方程表达式
反应速率方程表达式反应速率是化学反应过程中物质变化速率的度量。
它表示在单位时间内反应物质的消耗量或生成量与反应物质的初始浓度之比。
通常用反应速率常数来表示反应的速率。
反应速率受到许多因素的影响，包括反应物的浓度、温度、压强、催化剂的存在和活性等。
在绝大多数情况下，反应速率随着反应物浓度的升高而升高，这种现象称为浓度效应。
在催化反应中，催化剂可以使反应速率提高数十或数百倍。
温度对反应速率也有影响，通常情况下，随着温度升高，反应速率也会升高。
但是，有些反应温度升高时反应速率下降，这种现象称为反温度效应。
反应速率常数可以用Arrhenius方程来表示，即：k = A * e^(-Ea/RT)其中，k是反应速率常数，A是常数，Ea是活化能，R是常数，T是温度。
Arrhenius方程表明，在一定的温度范围内，反应速率与温度成正比。
活化能是反应所需的最小能量，因此，当温度升高时，分子能量也会增加，更多的分子能够达到活化能，从而使反应速率增加。
反应速率还可以用反应动力学方程来表示。
反应动力学方程描述了反应物浓度随时间变化的情况。
常用的反应动力学方程有第一种阶段反应方程和第二种阶段反应方程。
第一种阶段反应方程是指反应物浓度随时间变化呈一次函数的反应。
常见的第一种阶段反应方程有简单的反应速率方程和自由基反应速率方程。
简单的反应速率方程：-d[A]/dt = k[A]m[B]n其中，[A]和[B]分别表示反应物A和B的浓度，k是反应速率常数，m和n是常数，表示反应物A和B在反应中的次数。
自由基反应速率方程：-d[A]/dt = k[A]m[B]n[C]^p其中，[A]、[B]和[C]分别表示反应物A、B和自由基C的浓度，k是反应速率常数，m、n和p是常数，表示反应物A、B和自由基C在反应中的次数。
第二种阶段反应方程是指反应物浓度随时间变化呈幂函数的反应。
常见的第二种阶段反应方程有指数反应速率方程和半衰期反应速率方程。
第2章 化学反应速率正稿
0 s 时，c0/（mol·L-1）
10 s 时，c10/（mol·L-1）
( N 2O5 ) ( NO2 )
2.1
1.95
0
0.3
0
0.075
c N 2O5 1.95 2.1 1.5 10 2 m ol l 1 ·1 · s 110 N 2O5 t
.
c(H2)
2NO + H2 → N2 + H2O2 （慢） H2 + H2O2 → 2H2O（快）
化学反应速率方程的确立方法—初始速率法 例：对于反应 NH4+(aq) + NO2—(aq) → N2(g) +2H2O(l)，实验测 得反应数据如下： 实验 1 2 3 初始c(NH4+) 0.100 molL–1 0.100 mol L–1 0.200 mol L–1 初始c(NO2–) 0.005 mol L–1 0.010 mol L–1 0.010 mol L–1 初始速率(mol L–1 ·s–1) 1.35×10-7 2.70×10-7 5.40×10-7
∴
υ= k c(NH4+) c(NO2–)
（2）该反应为二级反应 （3）∵
∴
k = υ / c(NH4+) c(NO2–)
k =1.35×10-7mol· –1· -1/(0.100mol·L–1)(0.005mol· –1） L s L
= 2.7 ×10-4mol-1· 3· -1 dm s
3.零级反应和一级反应
在一定温度下，对任一基元反应：
aA+bB=pC+q D
反应速率方程式为：
化学反应工程课件—第二章（反应速率）（ＰＤＦ）
1
第二章 反应动力学基础
讲授内容
1 基本概念 2 单一反应速率式 3 复合反应 4 链锁反应
2009-5-3
2
2.1 基本概念
1 化学计量方程
本节 讲授 内容
2 化学反应速率的定义 3 转化率等重要概念
4 化学反应速率方程
4 反应机理与速率方程
2009-5-3
3
一、化学计量方程
100 − x / 2
100 − x / 2
解得： x = 1.504mol
y = 0.989mol
乙烯的转化量为 ：1.504 + 0.989 / 2 = 1.999mol
2009-5-3
23
所以，乙烯的转化率为： 1.999 /15 = 13.33%
环氧乙烷的收率为： 1.504 /15 = 10.03%
和反应后的摩尔数 yk0、yk为着眼组分K的 起始摩尔分率和反应后
yK
= yK 0 (1− xK )
1+ δK yK0xK
对于任何反应组分i有
2009-5-3
的总摩尔数
yi
= yi0(1− xi )
1+δK yK0xK
=
yi0
(1−
αi αK
yK0 yi0
xK )
1+δK yK0xK 27
δK
= n − n0 nK 0 − nK
意
算结果均是如此)，对于复杂反应Φ ≠ x
¾ 收率也有单程和全程之分（循环物料系统）
¾ 无论是收率还是选择性，还有其它的定义(结果不
一样，但说明同样的问题)
¾ 转化率x只能说明总的结果， Φ 说明在转化的反
第二章 化学反应速率和化学平衡
p(O 2 ) = 40.7 kPa ； p(SO 3 ) = 32.9kPa 。计算该温度下反应： 2SO 2 (g) + O 2 (g ) → 2SO 3 (g ) 的平
衡常数 K θ 。 10. 合成氨反应： N 2 (g ) + 3H 2 (g ) → 2 NH 3 (g ) ，在 30.4Mpa，500℃时 K θ 为 0.78 × 10 −4 ，试计算下 列反应的 K θ 773 ：
－
2H2O(g)
19. 在 21.8℃时反应：NH4HS(s)
NH3(g)+H2S(g)的平衡常数 K θ ＝0.070。求（1）平衡时该气体
混合.3kPa 时，H2S 的平衡分压为多少？ NH3(g)+H2S(g)的平衡常数 K θ ＝0.070；现将 0.20g NH4HS(s)
2HgO(s) → 2Hg(g ) + O 2 (g)
在 450℃时，所生成的两种气体的总压为 810mmHg；在 420℃时，分解总压力是 387mmHg。 （1） 计算在 450℃和 420℃时的平衡常数 K θ ， 以及在 450℃和 420℃时 p (O 2 ) ， p (Hg) 各为多少千帕； 由此推断，该反应是吸热反应还是放热反应。 （2）如果将 10.0g 氧化汞放在 1.0L 的容器中，温 度升高至 450℃，问有多少克 HgO 没有分解？ 17. 将 NO 和 O2 注入一保持在 1000K 的固定容积的容器中，在反应发生以前，他们的分压分别为
第二章 化学反应速率和化学平衡
1. 区别下列概念。 （1）反应速率和反应速率常数； （2）反应速率常数与平衡常数； （3）反应级数与计量系数； （4）基元反应和复合反应； （5）活化分子和活化能； （6）平衡常数与反应商。 2. 在 2.4L 溶液中发生了某化学反应，35s 时间内生成了 0.0013mol 的 A 物质，求该反应的平均速 率。 3. A+B→C 是一个二级反应（是 A 的一级反应，又是 B 的一级反应） 。在 1.20L 溶液中，当 A 为 4.0mol，B 为 3.0mol 时，υ为 0.0042mol・L-1・s-1。写出该反应的速率方程式，并计算反应速率 常数。 4. 在某一容器中，A 与 B 反应，实验测得数据如下：
反应速率课件PPT
通过研究反应速率，化学工程师可以优化反应条件，提高产物的产量和纯度，降低能耗和减少副反应。
化学工业
细胞代谢
细胞内的代谢过程是由一系列酶促反应构成的，反应速率的研究有助于了解细胞代谢的规律和调控机制。
酶促反应
酶促反应是生物体内重要的化学反应，研究反应速率对于了解酶的特性和作用机制具有重要意义。
习题2：在某一温度下，反应2A(g) → B(g) + C(g)的反应速率常数为k，求该温度下反应3A(g) → B(g) + 2C(g)的速率常数k'。
已知该反应的反应热ΔH = -114kJ/mol，ΔS = -142J/(mol·K)，求该反应的速率常数k。
习题1：计算下列反应在298K时的反应速率常数k值
生态系统的物质循环
通过研究污染物的反应速率，可以监测污染物的变化情况，为环境污染的治理提供科学依据。
环境污染的监测与治理
环境科学
05
反应速率研究进展
利用高精度传感器和实时监测设备，对反应过程中的物质浓度、温度、压力等参数进行实时监测，提高实验数据的准确性和可靠性。
实时监测技术
利用计算机模拟软件，对化学反应过程进行模拟和预测，有助于深入理解反应机理和优化反应条件。
适用范围
过渡态理论适用于各种类型的化学反应，包括气态、液态、固态和溶液中的反应。
过渡态理论
总结词
速率理论是反应速率的宏观描述，它基于实验数据和经验规律来描述反应速率与反应条件的关系。
适用范围
速率理论适用于各种类型的化学反应，包括气态、液态、固态和溶液中的反应。
速率理论的发展
随着计算机技术的发展，速率理论的计算方法不断完善，可以通过计算机模拟来预测反应速率。同时，随着实验数据的积累，速率理论的模型也在不断更新和完善。
反应速率课件PPT
详细描述
化学发光法
总结词
一种通过测量荧光物质发射的荧光光谱来计算反应速率的方法。
详细描述
荧光光谱法利用荧光物质在特定波长光激发下发射荧光，通过测量荧光光谱和强度，计算反应速率。该方法具有高灵敏度和高分辨率，适用于生物分子和药物反应的速率测定。
荧光光谱法
总结词
一种通过测量核自旋磁矩在磁场中的共振频率来计算反应速率的方法。
在生物化学中的应用
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详细描述
三级反应速率方程通常表示为rate = k[C1][C2]，其中rate是反应速率，[C1]和[C2]是两种不同反应物的浓度，k是反应速率常数。该方程表明反应速率与两种不同反应物浓度的乘积成正比，适用于涉及多步骤的复杂化学反应。
总结词
三级反应速率方程
零级反应速率方程
反应速率与反应物浓度无关
反应速率课件
反应速率定义 影响反应速率的因素 反应速率方程 反应速率测定方法 反应速率应用
contents
目 录
01
反应速率定义
反应速率的定义
反应速率是指在一定条件下，反应物转化为生成物的速率，通常用单位时间内反应物或生成物的浓度变化来表示。
反应速率是化学反应动力学的重要参数，它反映了化学反应的快慢程度，对于理解反应机理、预测反应过程、优化反应条件等具有重要意义。
在国际单位制中，反应速率的单位通常为摩尔每升每秒（mol/L·s）或摩尔每升每分钟（mol/L·min）。
另外，也可以使用其他单位，如摩尔每升每小时（mol/L·h）或摩尔每升每小时（mol/L·h）等。
反应速率的单位取决于所选择的反应物或生成物的浓度单位以及时间单位。
《主题二 第二节 化学反应速率》作业设计方案
《化学反应速率》作业设计方案（第一课时）一、作业目标通过本次作业，学生应掌握以下目标：1. 理解化学反应速率的概念和定义。
2. 了解影响化学反应速率的因素，包括浓度、温度、压强等。
3. 能够运用所学知识，分析并解决实际问题。
二、作业内容1. 阅读教材及相关文献，回答以下问题：（1）什么是化学反应速率？（2）影响化学反应速率的因素有哪些？（3）如何通过实验测定化学反应速率？2. 完成以下实验任务，探究温度对化学反应速率的影响：（1）选择一个适合的化学反应，记录实验条件和反应物浓度。
（2）设计实验方案，包括实验步骤、数据记录表格等。
（3）进行实验，观察并记录实验现象，分析数据。
（4）根据实验结果，解释温度如何影响化学反应速率。
3. 查阅资料，了解不同工业生产中如何利用或克服反应速率的影响，例如催化剂的使用或搅拌。
将你所了解的内容写成一篇500字的短文。
三、作业要求本次作业需独立完成，通过阅读、思考、实验探究和资料查阅等多种方式完成作业。
请注意实验安全，尊重实验结果。
四、作业评价1. 评价标准：（1）回答问题是否准确、完整；（2）实验设计是否合理、可行，现象记录与分析是否准确；（3）短文内容是否真实、准确，分析是否到位。
2. 评价方式：教师评价与学生互评相结合，重点考察学生能否运用所学知识解决实际问题。
五、作业反馈请学生对本次作业进行自我评价，认为有需要改进的地方可提出建议，以便教师改进教学方法。
作业反馈：1. 完成情况：我已经认真阅读教材及相关文献，回答了问题，完成了实验任务，并写了一篇短文。
2. 困难与问题：在实验过程中，我发现温度对化学反应速率的影响非常明显，但实验时间较长，需要更多的时间和精力。
3. 建议：希望老师能提供更多关于实验操作的指导，以便我们更好地完成实验任务。
通过本次作业，我不仅掌握了化学反应速率的相关知识，还提高了自己的实验操作能力和分析问题能力。
作业设计方案（第二课时）一、作业目标通过本次作业，学生应达到以下目标：1. 理解化学反应速率的概念和影响因素；2. 能够运用所学知识分析实际问题，解释生活中的化学反应速率现象；3. 培养独立思考和团队协作能力。
化学反应速率与反应速率方程
化学反应速率与反应速率方程化学反应速率是指在化学反应过程中，反应物转变为产物的速度。
研究化学反应速率的规律对于理解化学反应机理以及控制和优化化学反应过程具有重要意义。
化学反应速率可以通过实验测定得到，也可以通过建立反应速率方程进行计算。
一、化学反应速率的定义及表示方法化学反应速率是指单位时间内反应物转变为产物的数量。
一般来说，反应速率可以通过某一物质消失的速度来表示，也可以通过某一物质生成的速度来表示。
反应速率可以用摩尔/秒（mol/s）来表示，也可以用物质浓度的变化率来表示，单位为摩尔/升·秒（mol/(L·s)）。
在实际应用中，我们通常用浓度变化率表示反应速率，方便计算和比较。
二、影响化学反应速率的因素1.温度：温度的升高会导致分子热运动加剧，碰撞频率增加，能量也增加，从而促进反应物分子间的相互作用，使反应速率增加。
根据“阿累尼乌斯方程”，反应速率在常温下每升高10摄氏度，速率大致增加2倍。
2.浓度：反应物的浓度越高，反应物分子之间的碰撞发生的频率越高，从而反应速率增大。
一般来说，浓度的增加会导致反应速率的增加。
3.催化剂：催化剂可以降低反应的活化能，提供新的反应路径，使得反应更容易进行。
催化剂并不参与化学反应，因此可以反复使用，能够提高反应速率。
三、化学反应速率方程化学反应速率可以用反应物浓度的变化率来表示，有时也称为速率方程。
对于简单的一步反应，反应速率与反应物的浓度之间存在简单的关系。
以一般化学反应aA + bB → cC + dD为例，可以建立如下的反应速率方程：速率 = k[A]^m[B]^n其中，k为速率常数，[A]和[B]分别表示反应物A和B的浓度，m 和n为反应级数。
确定反应级数和速率常数的方法通常是通过实验测定。
一般来说，反应级数是通过控制一个反应物的浓度，然后测定反应速率与其浓度的关系来确定。
速率常数则可以通过反应速率方程中的各项浓度进行计算得到。
四、反应速率实验方法实验测定反应速率通常有以下几种方法：1. 收集气体法：利用气体的生成或消耗量与时间的关系，测定反应速率。
工程应用化学 第二章反应速率
温度每升高10K，反应速率一般增加24倍。
2.3.1
阿仑尼乌斯（ 1889）公式
1889年，阿仑尼乌斯(S. Arrhenius，瑞典)
阿仑尼乌斯方程：
Ea ln k ln A RT
A ： 指前因子（又称频率因子） A 与温度、浓度无关，仅与反应有关 R ： 摩尔气体常数 T ： 热力学温度 Ea： 活化能
求：(1) 上述反应的速率方程式和反应级数； (2) 速率常数。
解：(1) 该反应的速率方程式可写为 v = kc2(NO)c1(O2) x+y=2+1=3 (2) 表中任一实验数据代入速率方程式，即：
16 molL1s1 = k (0.10 molL1)2(0.10 molL1)
因为反应速率的单位是molL1s1，当为一级反应 时速率常数的单位为s1，二级反应时为mol1Ls1， 以此类推。同一温度下，比较几个反应的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
写出下列反应的速率方程
(1) SO2Cl2 SO2 + Cl2
(2) 2NO2 2NO + O2
活化能与反应热的关系
EⅠ，EⅡ，E≠分别表 示反应物、生成物和 活化状态的能量 Ea1，Ea2分别表示正、 逆反应的活化能 • q为反应热
14C
常用于文物的年代测定 常用于地球的年龄测定
238U
238U
232Th 60Co
232Th
60Co
是半衰期最长的同位素
是医用放射性同位素
2.3
化学反应速率与温度的关系
1.温度对反应速率的影响 一般来说，温度升高反应速率加快。温度升高: (1)分子的运动速度加快，单位时间内的碰撞频率增加 (2)系统的平均能量增加，分子的能量分布曲线明显右移, 增加 了活化分子百分数。 1884年 荷兰人范特霍夫
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发生作用而生成产物的反应
(1) SO2Cl2 SO2 + Cl2
(2) 2NO2 2NO + O2
单分子反应
双分子反应
(3)
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.
速率方程与速率常数
质量作用定律
1836 年，瓦格（Woage, P.）等
14C
常用于文物的年代测定 常用于地球的年龄测定
238U
238U
232Th 60Co
232Th
60Co
是半衰期最长的同位素
是医用放射性同位素
2.3
化学反应速率与温度的关系
1.温度对反应速率的影响 一般来说，温度升高反应速率加快。温度升高: (1)分子的运动速度加快，单位时间内的碰撞频率增加 (2)系统的平均能量增加，分子的能量分布曲线明显右移, 增加 了活化分子百分数。 1884年 荷兰人范特霍夫
f Hmθ / (kJmol1) Smθ / (Jmol1 K1)
–110. 5 91. 3 197. 7 210. 8
–393. 5 213. 8
0 191. 6
r Hmθ = [–393. 5 – (–110. 5) – 91. 3] kJmol1 = –374. 3 kJmol1
2.3.2 活化分子和活化能
碰撞理论
只有具有足够能量的反应物分子的碰撞才有可能发 生反应。这种能够发生反应的碰撞叫有效碰撞。 那些具有足够高能量，能发生有效碰撞的分子称 为活化分子，要使普通分子成为活化分子所需最小能量 称为活化能。 发生反应的有效碰撞的分子，还必须沿着特定的 方向碰撞。
• 根据气体分子运动理论， 可认为只有足够能量的 反应物分子(或原子)的碰 撞才有可能发生反应
例：已知NO2的分解反应2NO2=2NO+O2中实 验测出活化能为113.4kJ/mol，当温度从 t1=330℃降低到t2=320℃,已知t1时的速率 常数k=1.5×10-3m3/mol/s,求k2。
例：已知基元反应 ； 2NO(g)+Cl2(g)=2NOCl(g) （1）写出反应速率方程式 （2）指出反应级数是多少 （3）其它条件不变，如果将容器的体积增加 到原来的2倍，反应速率如何变化？ （4）如果容器体积不变，将NO的浓度增加 到原来的3倍，反应速率如何变化？ （5）已知某瞬间，Cl2的浓度减少了 0.003mol/L/s，分别写出用NO及用NOCl在 该瞬间浓度的改变来表示的反应速率。
• 能够发生反应的碰撞叫 做有效碰撞
一定温度下，
w %
c——总浓度
=
n c
其中：w%——活化分子百分数
n——活化分子数
n↑,w%↑；T↑,w%↑,v↑
增加单位体积内的活化分子总数可加快反应速率
例题：实验测得反应2NOCl(g)=2NO(g)+Cl2(g) 在300K时，k1=2.8×10-8m3/mol/s;400时， k2=7.0×10-4m3/mol/s。求反应的活化能。
求：(1) 上述反应的速率方程式和反应级数； (2) 速率常数。
解：(1) 该反应的速率方程式可写为 v = kc2(NO)c1(O2) x+y=2+1=3 (2) 表中任一实验数据代入速率方程式，即：
16 molL1s1 = k (0.10 molL1)2(0.10 molL1)
上式定量地表明： (1) 反应速率常数 k 与反应时的温度有关。因为活 化能一般是正值，所以若温度增加，k 值增加。 若已知反应的活化能， 在温度 T1 时有： lnk1 = Ea /RT1 + lnA 在温度 T2 时有： lnk2 = Ea/RT2 + lnA 两式相减得：
Ea k1 ln k2 R
例 利用热力学数据求反应 CO(g) + NO(g) == CO2 (g) + ½ N2 (g) 在 298 K，标准状态下的 r Hmθ、r Smθ、rGmθ、并利用这些数 据讨论用此反应净化汽车尾气中 NO 和 CO 的可能性。 解： CO(g) + NO(g) == CO2 (g) + ½ N2 (g)
到的。
反应物或产物浓度随时间的变化曲线
2.2 化学反应速率与浓度的关系 2.2.1.反应历程与基元反应
反应历程 如 反应物转变为生成物的途径、步骤
H2(g) + Cl2(g) 2HCl(g)
(1) Cl2(g) + M 2Cl(g) + 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
B
2.1.1 化学反应速率 对于任一化学反应
反应进度
反应的转化速率 反应速率
dnB
B
d dt
V
dnB 1 dc(B) V B Vdt B dt
1
速率单位： molL1s1 时间单位： s (秒)， min (分)，h (小时) 或 a (年) 浓度单位： moldm–3
νB： 计量数 dc(B) ：浓度变化
对恒容反应，体积值不变，所以反应速率(基于浓度的速率)的
定义为：
v
V 1
即单位时间单位体积内的反 应进度，单位为molL1s-1
dn B B Vdt 1 dcB B dt
N2 + 3H2 2NH3 v = (1/1)(dc(N2)/dt) = (1/3)(dc(H2)/dt) = (1/2)(dc(NH3)/dt)
温度每升高10K，反应速率一般增加24倍。
2.3.1
阿仑尼乌斯（ 1889）公式
1889年，阿仑尼乌斯(S. Arrhenius，瑞典)
阿仑尼乌斯方程：
Ea ln k ln A RT
A ： 指前因子（又称频率因子） A 与温度、浓度无关，仅与反应有关 R ： 摩尔气体常数 T ： 热力学温度 Ea： 活化能
例 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/molL1
c(NO) c(O2)
初始速率/molL1s1
1 2 3 4 5
0.10 0.10 0.10 0.20 0.30
0.10 0.20 0.30 0.10 0.10
16 32 48 64 144
rSmθ = [213. 8 + ½ ×191. 6 – 197. 7 – 210. 8] = –98. 9 Jmol1K1
r Gmθ = r Hmθ (298. 15) Tr Smθ (298. 15)
=[–374. 3 – 298. 15×(–98. 9×10–3)] kJmol1 = –344. 81 kJmol1＜0 该反应在 298. 15 K 是自发的。
k = 1.6×104 mol2L2s1
例：在T=350℃，体积恒定的一级反应2A(g) P,反应进行10min时，A(g)反应掉30％。试 求题给反应的速率常数kA及反应掉50％所需 要的时间。
2.半衰期
半衰期(t1/2)，即反应物消耗一半所需的时间。 例如
14C
的 t1/2 = 5 730 年 的 t1/2 = 4. 5×109 年 的 t1/2 = 1. 4×1010 年 的 t1/2 = 5. 2年
(3) NO2 + CO NO + 2CO2 (4) 2Na(s)+2H2O (l) 2NaOH(l)+H2(g) (5) C(s)+O2 (g)CO2(g) (6) C12H22O11(l)+H2O(l) C6H12O6(l)+C6H12O6(l)
2.2.2.反应级数 1.反应级数 速率方程式中各浓度项的幂次a,b,分别称
因为反应速率的单位是molL1s1，当为一级反应 时速率常数的单位为s1，二级反应时为mol1Ls1， 以此类推。同一温度下，比较几个反应的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
写出下列反应的速率方程
(1) SO2Cl2 SO2 + Cl2
(2) 2NO2 2NO + O2
(2) 反应速率常数 k 还与活化能 Ea 的关系极大，活 化能稍微降低，k 值就显著增大。 增加反应速率的具体措施可有以下几种： (1) 增大浓度 (2) 升高温度 (3) 采用催化剂来降低反应的活化能
Ea ln k ln A RT
例 某反应温度从27℃升至37℃时，其速率常数增 加一倍，求此反应的活化能。
1 1 167 . 36 10 3 1 1 = –2. 237 T T 8. 314 2 1 900 1 000
E k ln 1 a k2 R
k2 9. 37 k1
答：温度自 900 K 升高到 1 000 K时，其反应速率增加到原来 的 9. 37 倍。
为反应组分A,B,的级数。该反应总的反应级数（reaction order）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（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)