无机及分析化学化学反应速率和化学平衡
反应速率与化学平衡
反应速率与化学平衡化学反应是指物质之间发生的化学转化过程。
在化学反应过程中，反应速率是一个重要的指标，它表示单位时间内反应物消失或生成的物质量。
与此同时，化学平衡是指反应物和生成物浓度不再发生变化的状态。
本文将探讨反应速率与化学平衡之间的关系，并分析影响反应速率和化学平衡的因素。
反应速率的影响因素1. 反应物浓度：反应物浓度越高，碰撞机会越多，反应速率越快。
反之，反应物浓度越低，反应速率越慢。
2. 温度：温度的升高会使分子动能增加，反应物分子的频率和碰撞能量增加，从而增加反应速率。
3. 催化剂：催化剂能够提供一个新的反应路径，降低反应的活化能，加快反应速率。
催化剂在反应结束后并未参与反应，可反复使用。
化学平衡的影响因素1. 反应物浓度：根据Le Chatelier原理，当反应物浓度增加时，平衡会向生成物的方向移动，以减少反应物的浓度。
反之，当反应物浓度减少时，平衡会向反应物的方向移动。
2. 温度：根据Le Chatelier原理，当温度升高时，平衡会向吸热反应的方向移动，以消耗多余的热量。
反之，当温度降低时，平衡会向放热反应的方向移动。
3. 压力：对于涉及气体的反应，增加压力会使平衡向物质摩尔比较少的方向移动。
反之，减少压力会使平衡向物质摩尔比较多的方向移动。
化学反应示例1. 反应速率示例：氢氧化钠和盐酸反应生成氯化钠和水。
反应方程式：NaOH(aq) + HCl(aq) → NaCl(aq) + H2O(l)。
在该反应中，反应物浓度越高，反应速率越快。
2. 化学平衡示例：硫磺和氧气反应生成二氧化硫。
反应方程式：S8(s) + O2(g) → SO2(g)。
在该反应中，当氧气浓度增加时，平衡会向生成SO2的方向移动。
总结与展望反应速率与化学平衡是化学反应中两个重要的概念。
反应速率受反应物浓度、温度和催化剂的影响，可以通过调节这些因素来控制反应速率。
化学平衡受反应物浓度、温度和压力的影响，可以通过改变这些条件来改变平衡位置。
无机及分析化学课件-第3章 化学反应速率与化学平衡
12
化学动力学研究的重要任务之一就是 研究反应机理，确定反应历程，深入 地揭示反应速率的本质，这在理论上 和实践中都有重要意义。
13
例如反应
2N2O5==== 4NO2 + O2
是由三个步骤组成的复杂反应：
(1)
N2O5 慢N2O3 + O2
ν = kc(A)c2(B)
k = 1.2 mol-2.L2.s-1
20
4. 反应级数 order of reaction
化学反应的反应速率与各反应物 浓度某次方的乘积成正比。
v = kcα(A)cβ(B)
速率方程式中，某反应物浓度 的方次( α或β )称为该反应物的级数， 全部反应物级数的加和 (α + β + ) 称为该反应的级数 。
(2)
N2O3 快NO2 + NO
(3)
N2O5 + NO 快3 NO2
这三个基元反应的组成表示了总反应经
历的途径。反应速率最慢的那一步基元
反应称为定速步骤。
14
3. 速率方程和速率常数
(1) 质量作用定律 law of mass action
一定温度时，基元反应的反应速率 与各反应物浓度系数次方的乘积成正比. 即基元反应
ln k Ea 1 ln A RT
或
k AeEa/RT
A: 指前因子 Ea: 活化能 32
假设：某反应由T1变为T2，则k1变为k2
ln k1
Ea R
1 T1
ln A
(1)
ln k2
Ea R
1 T2
ln A
(2)
化学反应速率与平衡
化学反应速率与平衡化学反应速率和平衡是化学反应的两个重要概念。
本文将就这两个概念进行详细的讨论，包括定义、影响因素以及与化学反应相关的实例。
一、化学反应速率化学反应速率是指反应物消耗或生成物产生的速度。
简单来说，它描述了单位时间内反应物浓度的变化。
公式化表示为：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。
化学反应速率的衡量单位通常是摩尔/升·秒（mol/L·s）。
1.1 影响因素化学反应速率受到多种因素的影响，以下列举几个主要因素：1.1.1 温度温度是影响化学反应速率的重要因素之一。
通常情况下，随着温度的升高，分子的平均动能增大，分子之间碰撞的力量也会增强，从而促进反应速率的增加。
1.1.2 浓度浓度也是影响化学反应速率的关键因素。
当反应物浓度增加时，反应物之间的碰撞频率增加，从而增加了反应物之间发生有效碰撞的可能性，进而提高了反应速率。
1.1.3 催化剂催化剂是一种能够加速反应速率的物质，它通过提供新的反应路径或降低反应的活化能，从而促进了反应的进行。
催化剂本身在反应中不消耗，因此可以反复使用。
1.2 反应机制反应机制是描述化学反应中分子间相互作用的步骤。
对于复杂的反应，通常会分解为多个中间步骤，每个步骤都有对应的反应速率。
化学反应速率的决定步骤通常被称为速率决定步骤，它决定了整个反应的速率。
二、化学反应平衡化学反应平衡是指在封闭系统中，反应物和生成物之间达到浓度不再发生明显变化的状态。
在平衡状态下，正向反应和逆向反应的速率相等，反应方向不再倾向于某一方。
2.1 平衡常数与平衡表达式对于一个平衡反应，可以使用平衡常数（K）来表示反应物和生成物之间的比例关系。
平衡常数的表达式由反应物和生成物的浓度比确定。
以一般的反应公式为例：aA + bB ⇌ cC + dD平衡常数表达式为：K = [C]^c[D]^d / [A]^a[B]^b[]表示浓度，a、b、c、d分别代表对应物质的反应系数。
《无机与分析化学基础》第六章：化学反应速率和化学平衡
（二）压强对化学反应速率的影响
当其他条件不变时，对于有气体参加的化学反应，增大压强会增大 化学反应速率，减小压强会减小化学反应速率。
注意：如果参加化学反应的物质是固体、液体或在溶液中进行，压强的改变对其体积 影响很小，浓度也几乎不变，因此我们认为改变压强不影响固体和液体物质的化学反应速 率。
19:46
2 1 2 1
c 2 −c1 t 2 − t1
vB=－ vC=
∆c ∆t
c 2 −c1 ∆c ∆t =－ t2 − t1
=－
8−4 5
8−2 5
=
6 5
= 1.2mol/(L·min ) 1.2mol/(L·
=
c 2 −c1 t2 − t1
=
=
4 5
= 0.8mol/(L·min ) 0.8mol/(L·
19:46
链接6-1： 生物催化剂——酶 链接
•
大多数酶是由蛋白质组成（少数为RNA）的，能促进生物体的新 大多数酶是由蛋白质组成（少数为RNA）的，能促进生物体的新 陈代谢。生命活动中的消化、吸收、呼吸、运动和生殖都是酶促反应 过程。酶是细胞赖以生存的基础。酶主要有以下特征： • 1.高选择性，一种酶参与一种反应，例如：淀粉酶只能促进淀粉水 1.高选择性，一种酶参与一种反应，例如：淀粉酶只能促进淀粉水 解，尿酶只能促进尿素水解。 • 2.高效性，相同条件下酶能成千万倍的增大化学反应速率。 2.高效性，相同条件下酶能成千万倍的增大化学反应速率。 • 3.高敏感性，由于大多数酶是蛋白质，因而会被高温、强酸、强碱 3.高敏感性，由于大多数酶是蛋白质，因而会被高温、强酸、强碱 等破坏而变性。
解（1）：根据题意可得下列关系: 解（1）：根据题意可得下列关系: 起始时各物质浓度（mol/L） 起始时各物质浓度（mol/L） 反应中转化的浓度（mol/L） 反应中转化的浓度（mol/L） 平衡时各物质浓度（mol/L） 平衡时各物质浓度（mol/L） 根据化学平衡常数表达式： H2 (g) + I2 (g) 0.010 0.010 0.0020 0.0020 0.0080 0.0080 [HI]2 [H ][I ] 2 2 Kc = 可得 2HI(g) 0 0.0040 0.0040
化学反应的速率和平衡
化学反应的速率和平衡化学反应的速率和平衡是化学领域中重要的概念。
本文将探讨速率和平衡的概念、影响速率的因素以及如何调节平衡的方法。
一、速率和平衡的概念1. 速率：化学反应速率是指单位时间内反应物消耗或生成物生成的量。
反应速率受反应物浓度和温度等因素的影响。
2. 平衡：化学反应达到平衡时，反应物和生成物的浓度保持不变。
平衡反应中，正向反应与逆向反应的速率相等。
二、影响速率的因素1. 反应物浓度：反应物浓度越高，碰撞频率越高，反应速率越快。
2. 温度：温度升高，分子运动速度增加，反应速率增加。
3. 催化剂：催化剂可以降低反应活化势垒，提高反应速率。
三、调节平衡的方法1. 改变浓度：根据Le Chatelier原理, 增加浓度使平衡向反应物一侧移动，减少浓度使平衡向生成物一侧移动。
2. 改变温度：改变温度可以改变平衡位置。
一般而言，增加温度使可逆反应向反应物一侧移动，降低温度则使平衡向生成物一侧移动。
3. 使用催化剂：催化剂不参与反应，但可以使反应速率增加，达到平衡所需时间缩短。
四、应用实例1. 硝化反应：2NO₂(g) + O₂(g) ⇌ 2NO₃(g)这是一种与大气污染相关的反应。
通过增加催化剂如V₂O₅，可以加速该反应的速率，减少大气中的NO₂浓度。
2. 酸碱中和反应：HCl(aq) + NaOH(aq) ⇌ NaCl(aq) + H₂O(l)控制酸碱溶液的浓度可以改变平衡的位置，从而调节反应的速率。
3. 乙醇酯化反应：CH₃CH₂OH(l) + CH₃COOH(l) ⇌CH₃COOCH₂CH₃(l) + H₂O(l)通过提高反应物浓度以及使用催化剂，可以增加反应速率并提高产率。
总结：化学反应的速率和平衡是化学研究中重要的概念。
了解反应速率的影响因素以及如何调节平衡对于实现所需反应条件具有重要意义。
通过在反应物浓度、温度和催化剂等方面的调节，可以实现对化学反应速率和平衡的控制，并应用于实际生产和环境保护等领域。
第2章 化学反应速率与化学平衡 无机及分析化学电子教案
解： 合成氨反应为 N2(g) +3H2(g)
2NH3(g)
因起始N2(g)H2(g)的体积比为13，从反应方程式可知
N2(g)H2(g)平衡时的体积比仍为13。
由分压定律可求得各组分的平衡分压：
p(N2) = (1/4) (1 0.125) 5000 kPa = 1093.75kPa p(H2) = (3/4) (1 0.125) 5000 kPa = 3281.25kPa p(NH3) = 0.125 5000 kPa = 625kPa K = [p(NH3)/p]2[p(H2)/p]3[p(N2)/p]1 = (625/100)2(3281.25/100) 3(1093.75/100) 1
（4）温度发生改变，化学反应的平衡常数也随之改变，因 此，在使用时须注意相应的温度。
平衡常数K 与化学反应计量方程式有关；
N2 + 3H2
2NH3
K1= (p(NH3)/p)2(p(H2)/p)3(p(N2)/p)1
1/2N2 +3/2H2
NH3
K2= (p(NH3)/p)1(p(H2)/p)3/2(p(N2)/p)1/2
(3)固态的反应物，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）}b
3.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（reaction order）n则是
t 0
t
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。
初中化学化学反应速率和平衡知识点总结
初中化学化学反应速率和平衡知识点总结一、化学反应速率：1.定义：化学反应速率是指单位时间内反应物的消失量或产物的生成量。
2.影响因素：（1）浓度：反应物浓度愈高，反应速率愈快。
（2）温度：温度升高，分子运动速度加快，反应速率增加。
（3）压力（对气体反应）：压力增加，分子碰撞机会增加，反应速率增加。
（4）表面积：反应物的表面积愈大，反应速率愈快。
（5）催化剂：催化剂增加反应物之间的有效碰撞，提高反应速率。
3.反应速率计算：反应速率=反应物消失量/反应时间。
4.反应速率和速率常数：反应速率是指反应物浓度的函数，反应速率常数与温度有关，用来表征反应速率与反应物浓度的关系。
二、化学平衡：1.定义：当反应物转化为产物的速度和产物转化为反应物的速度相等时，化学反应达到平衡。
2.平衡常数：在特定温度下，反应物浓度的平衡态比例关系可以由平衡常数表述，平衡常数（K）反映了反应物和产物浓度之间的比例关系。
3.影响平衡的因素：（1）浓度：增加反应物浓度，使反应向产物方向移动，减少反应物浓度，使反应向反应物方向移动。
（2）温度：在放热反应中，温度升高使平衡向反应物方向移动，温度降低使平衡向产物方向移动。
（3）压力（对气体反应）：增加压力，平衡会向摩尔数较小的一侧移动。
（4）催化剂：催化剂不改变平衡常数，但可以加快反应达到平衡的速度。
4.平衡常数的计算：平衡常数的表达式与反应物和产物的物质摩尔比有关，不同反应物之间的平衡常数不能比较。
三、化学反应速率和平衡的关系：1.反应速率和平衡之间无直接关系：反应速率快的反应不一定达到平衡，反应达到平衡的反应速率可以是任意的。
2.平衡状态下反应速率为零：在达到平衡后，反应物和产物浓度保持不变，速率为零。
总结：化学反应速率和平衡是化学反应中重要的概念。
化学反应速率受反应物浓度、温度、压力、表面积和催化剂等因素的影响，在计算速率时可采用已知反应物消失量或产物生成量除以时间的方法。
化学平衡是指反应物和产物之间的浓度达到一定比例的状态，在平衡常数的表述下可以描述反应物和产物浓度之间的比例关系。
大学教材《无机及分析化学》PPT之03-反应速度和平衡
【例】在某温度下，测得下列反应4HBr(g) + O2(g) =
2H2O(g) + 2Br2(g)的 dc ( Br2 ) 4.0 10 5 mol L-1 s-1。
dt
求（1）此时的
dc (O2 ) dc ( HBr ) dt dt
dc ( HBr ) 4 dt
dc (O2 ) dt
【k的特征】
r kc c
m n A B
由化学反应本身决定，是化学反应在一定温度时
的特征常数，不同的反应有不同的k值。
同一反应的k值与反应物浓度无关；但随T、催化 剂等变化。
相同条件下，k值越大，反应速率越快。
单位：mol1-X LX-1 s-1 （X＝m＋n，总反应级数）。
三、反应级数
§1 化学反应速率
一、化学反应速率的定义
化学反应种类繁多，反应有快有慢： 快反应：白磷在40℃燃烧，爆炸等 慢反应：腐蚀，NO2分解
为了表示化学反应的快慢，引入反应速率的概念。
如何表示反应速率呢？
还记得反应进度吗？
2 1
时间（t）
nB
B
二者联合，能否表 示反应快慢呢？
应速率的极限值。
aA + bB dD + eE
平均反应速率：
r 1 c A a t 1 c B b t 1 c D d t 1 c E e t
瞬时反应速率（简称反应速率）：
r
1 dc A a dt
1 dcB b dt
1 dcD d dt
1 dcE e dt
将反应进度除以反应时间：
1 2 :
t
无机化学-反应速率和和化学平衡
力学和动力学等方面来选择合理的生产条件。
第一节
物质的聚集状态
化学反应研究的重要问题：
反应的方向性； 反应所需时间——反应的速率； 反应的转化率——化学平衡问题；
引言：
各种化学反应进行的快慢程度不同，酸，碱中和的反应， 溶液中某些离子反应瞬间即可完成。在实际生产中，若把氢 和氧放在一起几乎不发生反应，但升温至于1073K，该反应以 爆炸的方式瞬间完成，如选用催化剂，则在常温，常压下氢、 氧也能以较快地速度化合为水，因此在化工生产中一个反应 其进行的速度是重要的，它直接关系到产量和经济效益的高 低。
HI分子的几种可能的碰撞模式 2HI——H2+I2
（1）碰撞过轻
（2）碰撞取向不好 （3）活化分子的有效碰撞
2-3-1
碰撞理论 活化能
活化能：活化分子具有的最 低能量与分子的平均能量之 差。Ea=E活化-E平均
或：活化分子所具有的平均 能量与分子的平均能量之差。 Ea=E活化平均-E平均 通常活化能越高，反应越慢。 活化能的大小决定于反应的 本性，是不同化学反应的速 率相差悬殊的主要原因。
②多相反应中,固态和纯液态反应物浓度不写
注意：①质量作用定律只适用于基元反应。
入速度方程。
C(s) + O2(g) = CO2
非基元反应的速度方程由实验决定。 K称为速率常数，K值大，反应速率就大。它主要受
温度影响。
2-2-2
温度对反应速率的影响
教学内容：
温度对反应速率的影响显著，温 度升高，一般都使反应速度加快。 对多数反应而言，温度升高10度， 反应速率大约增加到原来的2-4倍。
VNH3 = (0.4-0) /2=0.2 mol· L-1· S-1
化学反应速率与平衡
化学反应速率与平衡化学反应速率与平衡是化学领域中的两个重要概念。
反应速率指的是化学反应中物质消耗或生成的速度，而平衡则指的是反应物与生成物浓度之间达到一定比例的状态。
本文将从反应速率和平衡的基本概念、影响因素以及应用方面进行探讨。
1. 反应速率的基本概念反应速率是指单位时间内反应物浓度变化的量，可以用反应物消耗或生成的速度来表示。
通常使用化学方程式中的系数来表示反应速率，即反应物消耗或生成的摩尔数与时间的比值。
例如，对于以下的化学反应：2A + B → C反应速率可以表示为：v = -Δ[A]/2Δt = -Δ[B]/Δt = Δ[C]/Δt，其中Δ[A]、Δ[B]和Δ[C]分别为单位时间内的物质浓度变化量。
2. 影响反应速率的因素反应速率受多种因素的影响，包括温度、浓度、催化剂等。
一般情况下，温度越高，反应速率越快，因为高温会增加分子的运动速度和能量，促使反应发生。
此外，浓度也能影响反应速率，浓度越高，反应物之间的碰撞频率越高，反应也就越容易发生。
催化剂是一种能够提高反应速率的物质，它能够降低反应所需的活化能，从而加速反应进程。
3. 平衡的基本概念当化学反应达到一定条件下，反应物和生成物之间的浓度比例达到恒定时，称为化学平衡。
在平衡状态下，反应物和生成物的浓度不再发生变化，但化学反应仍在进行，正反应和逆反应以相等的速率进行。
平衡状态可以用平衡常数来表示，也可以用化学反应的方程式来表示。
例如，对于以下的反应：aA + bB → cC + dD该反应的平衡常数Kc定义为：Kc = [C]^c[D]^d / [A]^a[B]^b，方括号中的字母表示物质的浓度。
4. 影响平衡的因素平衡状态受到多种因素的影响，包括温度、压力和浓度。
温度的升高会导致平衡位置发生变化，一些反应会向生成物一侧移动，而另一些反应则会向反应物一侧移动。
压力的变化也会影响平衡位置的移动方向，根据Le Chatelier原理，压力增大会导致平衡位置移向摩尔数较少的一侧，以减少总体分子数。
无机及分析化学讲稿4化学反应速率
第十七页，共55页。
瞬时速率表示(biǎoshì)化学反应某时刻的真实反应速率
N2 (g) 3H2 (g) 2NH3(g)
v 1 dPNH3 1 dPH2 dPN2
2 dt 3 dt
dt
反应速率(sùlǜ)的计算见P52例38
第十八页，共55页。
第四节 浓度对反应速率(sùlǜ)的影响
第二十一页，共55页。
对于基元反应 aA＋bB ＝ dD＋eE V∝Ca（A）·Cb（B） V＝k Ca（A）·Cb（B）
质量作用定律可表述为：在一定温度下，基元反 应的化学反应速率与反应物浓度幂次方（以化学反应 式中相应的系数作指数(zhǐshù)）的乘积成正比。
第二十二页，共55页。
质量作用(zuòyòng)定律数学表达式又叫做反应 速率方程。式中的比例常数k叫做速率常数（rate constant）。
aA十bB → cC 十 dD a,b表示A、B在反应方程式中的计量系数，其速率 方程可表示为：
第二十五页，共55页。
V＝kCm(A)·Cn(B)
式中C(A)、C(B)分别表示A、B的浓度。 m、n分别表示速率方程中C(A)和C(B)的指数。 由速率方程可见，其指数不一定是化学方程式 中的计量系数(xìshù)。m、n分别称为反应物A 和Ｂ的反应级数，两者之和m十n称为该反应 的总级数。反应级数一般都是指反应总级数而 言。
第三页，共55页。
实验表明，在反应“完成”后，反应体系中同时存在 H2（g）、I2（g）和HI（g）三种物质，即反应物并没有 完全转化为生成物。这是因为在H2（g）和I2（g）生成HI （g）的同时，一部分HI（g）又分解为H2（g）和I2（g）：
2HI（g）→H2（g）＋I2（g） 上述两个反应同时发生(fāshēng)且方向相反，可以用下 列形式表示：
南京大学第五版无机及分析化学第三章化学平衡和化学反应速率
反响的平衡常数为这假设干个分步反响平衡常数的乘积〔或
商〕。
2NH3(aq) + 2H2O(l) ⇌ 2NH4+(aq) + 2OH(aq) (a)
CO2(g) + H2O(l) ⇌ H2CO3(aq)
(b)
H2CO3(aq) ⇌ CO32(aq) + 2H+(aq)
(c)
+) 2H+(aq) + 2OH(aq) ⇌ 2H2O(l)
这里，近似地认为 rHm 和 rSm 不随温度变化。
(1) (2)
24
3.2.2 化学平衡移动程度的计算
温度对化学平衡的影响表现为K随温度而变。
升高温度，使平衡向吸热方向移动；降低温度，使平衡向放热方向移动。
温度使化学平衡常数发生变化：
lnK2 K1
rR HTT21T2T1
上式说明了温度对平衡常数的影响。讨论如下：
36
3.4.2 质量作用定律
“基元反响的反响速率与反响物浓度以方程式中化学计量 数的绝对值为乘幂的乘积成正比〞 一般基元反响
速率方程
该式称为质量作用定律表达式或速度方程。比例系数k 叫做反响速度常数，在数值上等于各反响物浓度都是单位浓 度时的反响速度。k值的大小由反响本性决定，是反响的特 征常数。k与浓度无关，温度升高那么k增大。
9
例题 3-1
将 1.5 mol H2 和1.5 mol I2充入某容器中，使其在 793 K到达 平衡，经分析，平衡系统中含 HI 2.4 mol。求以下反响在该 温度下的 K 。
解：
10
例题 3-2
将N2(g)和H2(g)以1 3体积比装入一密闭容器中，在673K、 5000kPa压力下反响到达平衡，产生12.5%的NH3(g)〔体积 比〕，求该反响的标准平衡常数K ？
化学反应速率与化学平衡—化学反应速率(无机化学课件)
0.1mol L1 s1
υ
NH3
C NH3 t
(0.4 0.0)mol L1
2s
0.2mol L1 s1
υ H2 : υ N 2 : υ NH3 3 : 1 : 2
一、化学反应速率的定义及表示方法
02
化学反应速率的比较
二、化学反应速率的比较
①
υ H2 0.3mol L1 s 1
（2）压强改变，必须引起浓度改变，化学反应速率才会改变。 所以压强对化学反应速率影响的实质为浓度对化学反应速率的影响。
02
应用
二、应用
工业应用
原料
造 气
净 化
合 成
分 离
氨
循环气
高温、高压
N2 + 3H2
催化剂
2NH3
条件
合成氨生产的工艺流程中，氨合成工段是整个工艺过程的核心，合成压力 一般采用30MPa左右的高压操作，此时的综合费用会下降40%左右，但对设 备材料要求较高。
υ1 υ2
比较两个反应的快慢，要用同一种物质的速率进行比较。
课程小结
本节重点
无机化学
˝
有效碰撞理论
问题导入
不同的化学反应快慢是不一样的。 “化学反应速率”衡量化学反应进行快慢程度。 对于不同的化学反应，其化学反应速率为什么会不同呢？
目录
CONTENTS
01 碰撞理论
02 有效碰撞必备条件
03 活化能
据统计，约有90%以上的工业过程中使用催化剂，如化工、 石化、生化、环保等。
02
探究实验
二、探究实验
双氧水的分解 反应： 2H2O2 MnO2 2H2O+O2↑
插入二维动画（待制作）
化学实验中的化学反应速率与平衡
化学实验中的化学反应速率与平衡引言：化学反应速率和平衡是化学研究中非常重要的概念。
了解化学反应速率以及如何控制和调节反应速率，可以为工业生产和科学研究提供基础知识。
本教案将通过理论讲解和实验操作，使学生能够理解化学反应速率和平衡的概念，并能够观察和控制化学反应速率及其影响因素。
一、化学反应速率的概念及影响因素化学反应速率是指化学反应物质转化的速度，它与反应物的浓度、温度、催化剂等因素密切相关。
1. 反应速率的定义和计算化学反应速率是指单位时间内反应物质的转化量。
可以通过实验测定反应物质的浓度变化来计算反应速率。
2. 反应速率受温度的影响温度是影响反应速率的重要因素，较高的温度可以加速反应速率。
通过实验观察不同温度下的反应速率变化，学生可以理解温度对反应速率的影响。
3. 反应速率受浓度的影响浓度是化学反应速率的重要因素之一，较高浓度的反应物可以加快反应速率。
通过实验观察不同浓度下的反应速率变化，学生可以理解浓度对反应速率的影响。
4. 反应速率受催化剂的影响催化剂是可以改变反应速率的物质，它通过提供反应过程中的新反应路径来降低活化能。
通过实验观察添加催化剂后的反应速率变化，学生可以理解催化剂对反应速率的影响。
二、化学反应速率的实验操作通过实验操作，让学生亲自进行化学反应速率的测定和控制，进一步加深对化学反应速率的理解。
1. 实验材料准备准备所需的实验材料和设备，包括反应物、催化剂、试剂、试管、烧杯、计时器等。
2. 实验操作步骤（1）选取不同浓度的反应物，将其加入试管中。
（2）观察反应物的反应速率变化，记录实验结果。
（3）在第二次实验中添加催化剂，观察催化剂对反应速率的影响。
（4）通过测定不同温度下的反应速率变化，观察温度对反应速率的影响。
三、化学平衡的概念和条件化学平衡是指反应物和产物在一定温度下达到动态平衡的状态。
了解化学平衡的概念和条件对于理解反应进行和驱动力有着重要意义。
1. 反应的正向和逆向过程化学反应既有正向过程，也有逆向过程。
化学反应速率与反应平衡
化学反应速率与反应平衡化学反应是物质之间发生的一种化学变化，而化学反应速率是反应发生的速度。
在反应中，反应物之间发生相互作用，使反应物的结构发生改变，从而生成新的物质。
了解化学反应速率和反应平衡对于深入理解化学反应过程非常重要。
1. 化学反应速率的定义化学反应速率是化学反应在单位时间内反应物消耗或生成的量。
化学反应速率与反应物之间的相互作用密切相关。
通常，当反应物浓度增加时，反应速率也随之增加。
此外，反应温度也会影响反应速率。
当反应温度升高时，反应速率增加，反之亦然。
2. 影响化学反应速率的因素除了反应物浓度和反应温度之外，化学反应速率还受到其他因素的影响。
例如，反应物的表面积和反应物的化学性质也会影响反应速率。
当反应物的表面积增大时，反应速率也会增加。
此外，反应物的化学性质也会影响反应速率。
不同的反应物在相同的反应条件下，反应速率可能会有所不同。
3. 化学反应的平衡在化学反应过程中，产品和反应物之间的浓度会发生变化。
随着反应的继续进行，反应速率会变得越来越慢。
最终，反应会达到一个平衡状态。
在反应达到平衡状态之后，产品和反应物的浓度不会再发生变化。
化学反应的平衡与反应速率有密切的关系。
平衡常数是一个度量物质之间相互作用强度的指标。
当一个化学反应达到平衡状态时，平衡常数与反应速率有关。
当反应物的浓度越高时，反应速率也越高。
此外，当反应物和产品之间达到平衡状态时，反应速率也会趋近于零。
4. 化学反应速率与反应平衡的应用了解化学反应速率与反应平衡对于许多领域都非常重要。
例如，在工业过程中，化学反应的速率和平衡常数是关键因素。
在制药和化学工业中，了解反应速率和平衡是开发新产品和改进现有产品的关键。
此外，化学反应速率和反应平衡还可以应用于环境研究中。
当我们研究大气和土壤中的污染物时，了解化学反应速率和反应平衡是非常重要的。
此外，在研究生物过程和药物作用中，化学反应速率和反应平衡也是至关重要的。
总之，化学反应速率和反应平衡对于理解化学反应过程非常重要。
化学反应速率与化学平衡解析
化学反应速率与化学平衡解析化学反应速率和化学平衡是化学中非常重要的概念，两者都是描述化学反应特性的参数值。
本文将会详细解析化学反应速率和化学平衡，并讨论它们的相关性质和应用。
一、化学反应速率化学反应速率是指单位时间内反应物转化为产物的量。
在化学反应中，化学反应速率决定了反应的过程和效果。
化学反应速率通常根据两种方法来测量，一种是指根据反应物或产物浓度随时间的变化来确定反应速率，另一种是通过严格控制反应条件，精确的测量产生的产物量来确定反应速率。
一些影响化学反应速率的因素包括反应物浓度、温度、压力和催化剂等。
当反应物浓度增加，其分子之间碰撞的概率就变高，反应速率也相应增加。
同样，高温也能提高反应速率，也是因为更高的温度使反应物分子的平均能量增加，增加了分子之间的撞击力，加快了反应速率。
二、化学平衡化学平衡是描述化学反应平衡状态的概念，它描述了在给定的反应条件下产生的反应物和产物的浓度保持不变的状态。
在平衡状态下，反应物和产物之间的速率是相等的。
换句话说，当反应物和产物的浓度达到一定的比例时，反应物将会以相同的速度转化为产物，这种状态被称为化学平衡。
化学平衡往往可以由一个化学平衡常量（Kc）来表示。
这个平衡常量是由反应物和产物的浓度比率所决定的，反应物与产物的浓度之商按它们相应的摩尔比成为平衡常数Kc，数值上与反应物质的初始浓度无关。
当平衡常数大于1时，反应体系的产物浓度较大，反之，则反应物浓度较大。
三、化学反应速率和化学平衡的关系化学反应速率和化学平衡有着密切的关系。
在化学反应中，反应物会向产物转化，所涉及的反应通常是可逆反应，这意味着一部分产物会重新转化为反应物。
此时，反应速率将会受到化学平衡的影响，化学平衡条件会影响到产物与反应物的相对浓度从而影响反应速率。
根据勒夏特列的平衡定律，可逆反应达到平衡状态时，反应物和产物的浓度比例是一个固定值，所以该反应速率也达到一个固定的值。
一般来说，当反应物和产物浓度比例发生改变，该反应的平衡状态将失去平衡，反应物会重新转化，该反应速率将很快返回到与平衡时相同的值。
化学化学反应速率与平衡
化学化学反应速率与平衡化学反应速率与平衡化学反应速率和平衡是化学领域中两个重要的概念。
本文将探讨化学反应速率和平衡的定义、因素和影响，并介绍一些常见的实验方法和应用。
一、化学反应速率化学反应速率是指在单位时间内反应物的浓度变化量与时间的比值。
根据化学动力学定律，化学反应速率与反应物浓度的关系可以用速率方程表示。
速率方程通常采用以下形式表示：R = k[A]^m[B]^n，其中R表示反应速率，k是速率常数，[A]和[B]分别表示反应物A和B的浓度，m和n分别表示反应物A和B的反应级数。
反应级数是实验得到的反应速率与反应物浓度的指数关系。
化学反应速率受多种因素影响。
首先，反应物浓度增加通常会导致反应速率的增加，因为更多的反应物分子之间碰撞的机会增加。
其次，温度的升高也会导致反应速率的增加，因为温度升高会增加反应物分子的动能，提高反应物碰撞的有效性。
此外，催化剂的加入可以加速反应速率，催化剂可以提供一个适当的反应路径，使得反应速率增加。
二、化学反应平衡化学反应平衡是指在封闭系统中，反应物与生成物浓度之间达到一个稳定的状态。
在平衡态下，正反应和逆反应两个方向的速率相等。
根据平衡常数的定义，对于一个化学反应A + B ⇌ C + D，平衡常数K可以用以下形式表示：K = ([C][D])/([A][B])，其中方括号表示浓度。
化学反应平衡同样受多种因素影响。
温度是影响平衡的关键因素之一。
根据Le Chatelier原理，增加温度会导致平衡向反应物的生成方向移动，而降低温度会导致平衡向生成物的生成方向移动。
此外，改变反应物浓度或增加催化剂的加入也会影响平衡位置。
三、实验方法与应用为了研究化学反应速率，常用的实验方法包括初始速率法、连续变化法和速率方程法。
初始速率法通过测量反应物浓度随时间的变化来确定反应速率。
连续变化法通过实时监测反应物浓度的变化来确定反应速率。
速率方程法通过对不同反应物浓度进行实验，得到速率方程中的反应级数和速率常数。
无机及分析化学_第三章_化学反应速率与化学平衡概述
化学反应速率与化学平衡学习要求1.熟悉化学反应速率、化学平衡和标准平衡常数的基本概念；2.理解活化能、活化分子的概念及其意义；3.掌握化学反应速率的表示方法、有效碰撞理论、影响化学反应速率的因素、标准平衡常数及平衡的有关计算、影响化学平衡移动的因素；工厂每天都在生产，人们总希望在生产中用一定的原料以最快的速度来生产最多的产品，以提高经济效益。
化工生产是以化学反应为基础生产的，对于反应人们不仅关心其质量关系、能量关系（前面已讨论过），还关心化学反应进行的快慢和反应进行的程度，即化学反应速率和化学平衡。
这两方面的理论在生产中直接关系着产品的质量、产量、原料的转化率等，同样也在人类生活、科学研究等领域具有十分重要的意义。
本章将引入活化能、活化分子的概念，从微观的角度讨论影响化学反应速率的各种因素；并以此为基础，论述化学平衡理论及相关计算。
第一节 化学反应速率化学反应有些进行得很快，一瞬间就能完成，例如酸碱中和反应、爆炸反应、沉淀反应等。
有的反应进行得很慢，例如煤和石油的形成需要几万年甚至几十万年。
即使是同一反应，在不同条件下，反应速率也不相同。
例如钢铁在低温时氧化较慢，高温时氧化较快。
因而对生产有利的一些反应常需要采取措施来加快反应速率以便缩短生产周期，例如氨、橡胶的合成、钢铁的冶炼等。
而有些反应（如金属的腐蚀）则应设法抑制其发生，所以我们必须掌握化学反应速率的变化规律。
一、化学反应速率的表示方法：化学反应速率是指给定条件下反应物通过化学反应转化为产物的速率，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。
为使反应速率是正值，当用反应物浓度的减少来表示时，要在反应物浓度的变化值△C 前加一个负号。
例如，对于化学反应： A + B → Y + Z ， 其反应速率t Y c ∆∆=)(υ，或tA c ∆∆-=)(υ。
浓度单位通常用mol·L -1，时间单位常用s 、min 、h 等，反应速率单位则为mol·L -1·s -1、mol·L -1·min -1或mol·L -1·h -1等。
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1.已知反应① NO(g)+1/2Br2(l)NOBr(g)(溴 化亚硝酰)在25℃时的平衡常数K1θ=3.6× 10-15,液态溴在25℃时的饱和蒸气压为 28.4kPa。求在25℃时反应NO(g)+1/2Br2(g) NOBr(g)的平衡常数。
②Br2(l)Br2(g) ③ 1/2Br2(l)1/2Br2(g)
例：压力锅内，水的蒸汽压力可达到150KPa，计 算水在压力锅中的沸腾温度。已知：
H2O(l)=H2O(g)， ΔrHmθ =44. 0KJ·mol -1
解：lg
p2
Va
pH
m
T2
T1
p1 2.303R T1T2
lg
150 100
44.0 103 J mol1 2.303 8.314J mol1
4. 已知2NO+2H2=N2+H2O的反应历程为
2NO+H2=N2+H2O2(慢)H2O2+H2=2H2O (快),该 反应对H2的反应级数是（ ）；
A.零级 B√.一级 C.二级 D.三级 5.反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)达到平衡后,减小体 系的体积,则平衡（ ）； A√.正向移动 B.逆向移动 C.不移动 D.无法确定
③Cl2(g)+COCl(g)→ COCl2(g)+Cl(g)慢 试写出以CO与Cl2表示的总反应的速率方程
3vkFra bibliotekc2 (Cl2
)
c(CO )
3.未知反应历程的速率方程的确定
v
k
c
x A
cBy
(х、 у需通过实验确定)
①固体和液体项不写入速率方程
②对于气体用分压代替浓度。
C(s)+O2(g)=CO2(g)，v=KPP(O2)
§3-2 化学反应的历程与速率理论
一.化学反应的历程
1.基元反应（Elementary Reaction）
NO2（g）+CO（g）=NO（g）+CO2（g） 2.复杂反应（Complex Reaction）
§3-2 影响化学反应速率的因素
一.浓度对化学反应速率的影响
1.质量作用定律（Law of mass action） 对于基元反应：aA+bB=dD+eE
A：在等温定容条件下，通入惰性气体总压 力增大，但各组分分压不变，Q =Kθ。不引 起平衡移动。
B：在等温定压条件下，在平衡体系中通 入惰性气体，为维持恒压，必须增大体系 的体积，这时，各组分分压下降，平衡向 气体计量系数之和增加的方向移动。
3.温度对化学平衡的影响
ln
K2 K1
r
H
m
T2
T1
R T1T2
例,在308K、100KPa下,某容器中反应N2O4(g) 2NO2(g)达平衡,Kθ=0.315。各物质的分压分别为 p(N2O4)=58KPa,p(NO2)=42KPa。计算:(1)上述反 应体系的压力增大到200KPa时,平衡向何方移动？ (2)若反应开始时N2O4为1.0mol,NO2为0.10mol,在 200KPa反应达平衡时有0.155molN2O4发生了转化， 计算平衡后各物质的分压为多少？
解： ν=Kc3/2(C2H6) 由PV=nRT可知，c(C2H6)=n/V=P/RT ν0=K(P/RT)3/2= 1.13L3/2·mol-1/2·s-1×(1.33×104Pa /8.314 × 103Pa·L3·mol-1·K-1 ×910K ) =8.3×10-5mol·L-3·s-1
例2：已知基元反应A → B的ΔrHθm =67KJ·mol-1， Ea=90 KJ·mol-1。问：①B →A的Ea′=？②若在0℃， k1=1.1×10-5min-1，那么在45 ℃ 时，k2=？
第三讲 化学反应速率和化学平衡
Rate of chemical reaction and chemical equilibrium
§3-1 化学反应速率及其表示法
一.平均速率（Average Rate）
二.瞬时速率 （ Instantaneous Rate）
v
1
lim t0 B
c(B) t
1
B
dc(B) dt
五.化学平衡的移动
（Shift of chemical equilibrium） 1.浓度(分压)对化学平衡的影响
2.压力对化学平衡的影响
向反应体系中加入不参与反应的惰 性气体，总压力对平衡的影响
➢一定温度下，反应2SO2(g )+O2(g )⇌2SO3(g)达平衡时，保持 体积不变，加入惰性气体He，使总压力增加一倍，则 A. 平衡不发生移动 B. 平衡向左移动 C. 平衡向右移动 D. 无法判断
瞬时速率VN2 ( mol·l-1·s-1 )
3.19×10-3 6.36×10-3 9.56×10-3 0.48×10-3 1.92×10-3 4.30×10-3
求(1)该反应的级数(2)反应速率常数K(3)当c(NO)=5.00 ×10-3、c(H2)=4.00×10-3 mol·l-1时的反应速率VN2。
确定速率方程以最慢的一步为准： ν=Kc(N2O5)
I2(g)+H2(g)=2HI(g) ①I2(g)=2I(g) 快 ②2I(g)+H2(g)=2HI(g) 慢
课堂练习：CO(g)+Cl2(g)=COCl2(g)的反应历程是 ①Cl2(g) →2Cl(g)快 ②Cl(g)+CO(g)→ COCl(g)快
③ ν= 8.00 × 10-3 (mol·l-1·s-1)
二.反应温度的影响
.阿仑尼乌斯（Arrhenius）方程
Ea
k A e RT
ln k Ea ln A RT
ln k2 Ea T2 T1 k1 R T1T2
三.催化剂（Catalyst ）对反应速率的影响
例1：反应C2H6 → C2H4+H2，开始阶段反 应级数近似为3/2级，910K时速率常数为 1.13L3/2·mol-1/2·s-1。计算C2H6（g）的压强 为1.33×104Pa时的起始分解速率v0。
例：反应CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)已知在 298K时,ΔrGmθ=130.86KJ·mol-1,求:①该反应 在标准状态和298K时的Kθ ;②若温度不变,当 平衡体系中各组分的分压由100KPa降到 100×10-4KPa时,该反应能否正向自发进行。
解：①ΔrGmθ=－2.303RTlgKθ lgKθ=－130.86KJ·mol-1/2.303×8.314J·mol-1·K-1 × 10-3×298K=－22.93 Kθ=1.175 ×10-23 ②当平衡压力改变时,Q=P(CO2)/Pθ=100×10-4kPa/ 100kPa=1.0×10-4＞ Kθ,所以ΔrGm ＞0,反应不能正 向自发进行。
K 1
(T2 373K 373KT2
)
T2=384K
1. 改变速率常数的因素是（ ）； A.减小生成物浓度 B.增加反应物浓度 C.增加体系总压力 √D.升温和加催化剂
2. 在 一 定 条 件 下 某 反 应 的 最 大 转 化 率 为 30%, 当 加 入催化剂后,使化学反应加快,此时该反应的最大转 化率（ ）； A√.等于30% B.大于30% C.小于30% D.无法确定 3.已知可逆反应A(g)+2B(g) D(g)+E(g)的焓变为 20kJ ·mol-1,使A的转化率最大的条件是（ ）； A√ .高温高压 B.高温低压 C.低温低压 D.低温高压
v k cAa cBb 反应级数
两边的单位相等决定k的单位， 据k的单位可判断反应的级数。
➢反应A(g)+B(g)→C(g)的反应速率常数k的单位为 A. s-1 B. L·mol-1·s-1 C. L2·mol-2·s-1 D.不能确定
2.复杂反应的速率方程
例：2N2O5(g)= 4NO2(g)+O2(g) ①N2O5(g)→ N2O3(g)+O2(g) 慢 ②N2O3(g) → NO2(g)+NO(g) 快 ③N2O5(g)+ NO(g) = 3NO2(g) 快
解：设该反应的速率方程为
ν=Kcx(NO)·cy(H2) ①求x、y 由1、2、3号数据知： ν∝ c(H2)，y=1 由4、5、6号数据知： ν∝ c2(NO)，x=2
故该反应对H2是一级，对NO是二级， 总体属于三级反应。
②将任一组数据代入速率方程求K(如4号) 0.48×10-3=K ×(1.00 × 10-3)2 ×6.00 ×10-3 K=8.00 × 104(mol-2·l2·s-1) ν= 8.00 × 104 c2(NO)·c(H2)
实验 标号
1 2 3 4 5 6
初始浓度（mol·l-1）
c（NO） 6.00×10-3
c（H2） 1.00×10-3
6.00×10-3 2.00×10-3
6.00×10-3 3.00×10-3
1.00×10-3 6.00×10-3
2.00×10-3 6.00×10-3
3.00×10-3 6.00×10-3
例：基元反应A(g)+2B(g)=C(g)+D(g),A和B的初始 分压分别为60.78kPa，81.04kPa，当PC=20.2kPa时， 反应速率相对于初始速率是（ ）
A√. 1/6 B. 1/24 C. 1/16 D. 1/48
例：已知800℃时反应2H2(g ) +2NO(g ) =2H2O(g)+N2(g) 的实验数据为：
克拉贝龙—克劳修斯(Clapeyron-Clauusis)方 程式
对于液体，如水的汽化过程：H2O(l)=H2O(g) Kθ=p(H20)/pθ，即等于平衡时气体的相对 蒸气压力。