第三章 化学反应速率、方向和限度
化学反应的方向、限度与速率
2NH3(g) K1
1/2N2(g)+3/2H2(g) NH3(g) K2
则K1和K2的关系为（ B ）
A. K1=K2 C. K12=K2
B. K1=K22 D. 无法确定
6. 对于可逆反应C(s)+CO2(g) 2CO(g)， 在一定温度下其平衡常数为K，下列变化
中能使K发生变化的是（ C）
A. 将C(s)表面积增大 C. 升高体系温度
【说明】
⑴书写：平衡常数等于生成物浓度次方之积与 反应物浓度次方之积的比值。
⑵本性：K只受温度影响。 ⑶注意：①对于纯固体或溶剂参加的反应，他们
的浓度不列入平衡常数的表达式中。 ②其书写形式与化学方程式密切相关。 ③其单位由其表达式最终决定。 ④一个反应的正逆平衡常数互为倒数。 ⑷意义：对于同类型的反应，平衡常数的大小 反映了化学反应可能进行的程度（即反 应限度）；平衡常数的数值越大，说明 反应可以进行的越完全。
2NH3(g)
初始浓度 5mol·L-1 15mol·L-1 0
变化的浓度 2mol·L-1 6mol·L-1 4mol·L-1
平衡浓度 3mol·L-1 9mol·L-1 4mol·L-1
交流研讨 反应H2(g)+CO2(g)
H2O(g)+CO(g)
在1200℃下不同反应物浓度及相应的平衡转化率
【质疑】如何定量地描述化学反应的限度呢？
交流研讨： 反应H2(g)+I2(g) 2HI(g)在698.6K时各物 质的初始浓度和平衡浓度的测量结果如下表。【P42页】
H2、I2、HI的 平衡浓度一样吗？I
H2、I2、HI的
[HI]2 [H2][I2]
初始浓度一样吗？I
化学反应的方向、限度与速率复习学案
《化学反应的方向、限度与速率》一、化学反应的速率1．定义：化学反应速率用单位时间里反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。
表示方法：υ=△c/△t，单位：mol/(L·s)；mol/(L·min)。
2．对于任意一个化学反应，各物质同向速率之比等于相应的化学计量数之比例：4NH3+5O24NO+6H2O（g）υ(NH3)∶υ(O2)∶υ(NO)∶υ(H2O)=4∶5∶4∶6二、影响化学反应速率的因素1．内因：（如：钠与水反应和钾与水反应速率明显不同）。
2．外内：其他条件不变（1）浓度的影响：增大反应物（或生成物）浓度，可以速率，反之，减小反应物（或生成物）浓度，可以速率。
注意：①对固体，反应速率与其表面积大小有关，一般认为其浓度为一常数，它的量的多少对速率无影响。
纯液体浓度也可看成是一常数；②对可逆反应而言，在增大反应物浓度的瞬间，v正增大，v逆不变。
（2）温度的影响：（不管反应是吸热反应还是放热反应）升高温度可以反应速率；降低温度可以反应速率。
注意：①一般温度每升高10℃，反应速率增大为原来的2～4倍。
②对可逆反应而言，升高温度可使正、逆反应速率同时增大，但吸热方向速率增大的倍数更大。
（温度对吸热方向速率的速率影响更大）（3）压强的影响：对于有气体参加的反应，增大压强可以反应速率；减小压强，可以减小化学反应速率。
注意：①对可逆反应而言，增大压强可同时增大正逆反应速率，但气体体积缩小方向的速率增大的倍数更大。
（压强对气体体积缩小方向的速率的影响更大）②只有引起浓度改变的压强改变才能引起反应速率的改变。
（4）催化剂的影响：使用合适催化剂能地影响正逆反应速率。
（不会导致化学平衡的移动。
）（5）其他因素：表面积、溶剂、激光、射线、超声波、紫外线等。
典型例题【例1】设C+CO22CO；△H＞0；反应速率为V1，N2+3H22NH3；△H＜0，反应速率为V2，当温度升高时，V1和V2的变化情况为（）A．同时增大B．同时减小C．V1增大，V2减小D．V1减小，V2增大【例2】（08广东卷）对于反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，能增大正反应速率的措施是（）A．通入大量O2B．增大容器容积C．移去部分SO3D．降低体系温度【例3】把镁带投入盛有盐酸的敞口容器里，在下列因素中：①盐酸的浓度，②镁带的表面积，③溶液的温度，④氯离子的浓度。
化学反应速率与限度知识点
第三节化学反应的速率和限度1、化学反应的速率（1）概念：化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量（均取正值）来表示。
计算公式：v(B)＝()c Bt∆∆＝()n BV t∆∙∆①单位：mol/(L·s)或mol/(L·min)②B为溶液或气体，若B为固体或纯液体不计算速率。
③以上所表示的是平均速率，而不是瞬时速率。
④重要规律：（1）速率比＝方程式系数比（2）变化量比＝方程式系数比（2）影响化学反应速率的因素：内因：由参加反应的物质的结构和性质决定的（主要因素）。
外因：①温度：升高温度，增大速率②催化剂：一般加快反应速率（正催化剂）③浓度：增加C反应物的浓度，增大速率（溶液或气体才有浓度可言）④压强：增大压强，增大速率（适用于有气体参加的反应）⑤其它因素：如光（射线）、固体的表面积（颗粒大小）、反应物的状态（溶剂）、原电池等也会改变化学反应速率。
2、化学反应的限度——化学平衡（1）在一定条件下，当一个可逆反应进行到正向反应速率与逆向反应速率相等时，反应物和生成物的浓度不再改变，达到表面上静止的一种“平衡状态”，这就是这个反应所能达到的限度，即化学平衡状态。
化学平衡的移动受到温度、反应物浓度、压强等因素的影响。
催化剂只改变化学反应速率，对化学平衡无影响。
（2）化学平衡状态的特征：逆、动、等、定、变。
①逆：化学平衡研究的对象是可逆反应。
②动：动态平衡，达到平衡状态时，正逆反应仍在不断进行。
③等：达到平衡状态时，正方应速率和逆反应速率相等，但不等于0。
即v正＝v逆≠0。
④定：达到平衡状态时，各组分的浓度保持不变，各组成成分的含量保持一定。
⑤变：当条件变化时，原平衡被破坏，在新的条件下会重新建立新的平衡。
（3）判断化学平衡状态的标志：① V A（正方向）＝V A（逆方向）或n A（消耗）＝n A（生成）（不同方向同一物质比较）②各组分浓度保持不变或百分含量不变③借助颜色不变判断（有一种物质是有颜色的）④总物质的量或总体积或总压强或平均相对分子质量不变（前提：反应前后气体的总物质的量不相等的反应适用，即如对于反应xA＋yB zC，x＋y≠z）1．100ml6mol/LH2SO4跟过量锌粉反应，在一定温度下，为了减缓反应进行的速度，但又不影响生成氢气的总量．可向反应物中加入适量的（）A．碳酸钠（固体）B．水C．硫酸钾溶液D．硫酸铵（固体）2．在恒温恒容条件下，能使A(g)+B(g)C(g)+D(g)正反应速率增大的措施是（） A 减小C或D的浓度B．增大D的浓度C．减小B的浓度D．增大A或B的浓度3．设C+CO2⇌2CO-Q1反应速率为V1，N2+3H22NH3+Q2反应速率为V2，当温度升高时，速率变化情况为（）A．V1提高，V2下降B．V1、V2都提高C．V1下降，V2提高D．V1、V2都下降4．常温下，分别将四块形状相同且质量均为7g的铁块同时投入下列四种溶液中，产生气体的速率最快的是（）A．1000mL2mol/LHCl B．500mL4mol/LH2SO4C．50ml3mol/LHCl D．50mL18.4mol/LH2SO45．一定温度下，在固定体积的密闭容器中发生反应：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)．若c(SO3)由0 增加到0.06mol•L-1时，需要15s，那么c（SO3）由0.06mol•L-1增加到0.10mol•L-1时，所需反应时间为（）A．大于10 s B．等于10 s C．小于10 s D．等于5s 6．空气中煅烧硫铁矿可产生SO2和氧化铁．为了提高生产SO2的速度，下列措施可行的是（）A．把块状矿石碾成粉末B．增大O2压强，向炉内喷吹空气C．添加氧化铁D．降低温度并降低SO2浓度8．反应4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)在体积10L的密闭容器中进行，半分钟后，水蒸气的物质的量增加了0.45mol，则此反应的平均速率v（x）（反应物的消耗速率或产物的生成速率）可表示为（）A．v（NH3）=0.010mol•L-1•s-1 B．v（O2）=0.0010mol•L-1•s-1 C．v（NO）=0.0010mol•L-1•s-1D．v（H2O）=0.045mol•L-1•s-1 9．某温度下，浓度都是1mol/L的两种气体X2和Y2，在密闭容器中反应生成Z，反应2min后，测得参加反应的X2为0.6mol/L，用Y2变化表示的反应速率v（Y2）=0.1mol/（L·min），生成的c（Z）=0.4mol/L，则该反应方程式为（）A．X2+2Y2=2XY2B．2X2+Y2=2X2YC．3X2+Y2=2X3Y D．X2+3Y2=2XY310．已知：4NH3+5O2=4NO+6H2O，若反应速率分别用ν(NH3)、ν(O2)、ν(NO)、ν(H2O)（mol/L•min）表示，则正确的关系是（）A．5ν(NH3)=4ν(O2) B．5ν(O2)=6ν(H2O)C．2ν(NH3)=3ν(H2O) D．4ν(O2)=5ν(NO)11．在2L容器中0.6molX气体和0.4molY气体发生反应：3X(g)+Y(g)=N2(g)+2W(g)．5min末已生成0.2molW，若测知以Z浓度变化来表示的化学反应平均速率为0.01mol•L-1•min-1，则上述反应中Z气体的计量系数 n的值是（）A．1 B．2 C．3 D．412．2A（g）+B（g）=3C（g）+4D（g）的反应，在不同条件下的反应的速率最快的是（）A．ν(A)=0.7mol•L-1•min-1B．ν(B)=0.3mol•L-1•min-1C．ν(C)=0.9 mol•L-1•min-1D．ν(D)=1.1mol•L-1•min-113．气体A、B在2L恒容密闭容器中发生反应：4(g)+B(g)⇌2C(g)，4s末时，测得n(A）=0.5 mol，n(B)=0.4mol，n©=0.2mol．用A浓度的减少来表示该反应的速率为（）A．0.0125mol/（L•s）B．0.025mol/（L•s）C．0.05mol/（L•s）D．0.1mol/（L•s）14．对于反应A（g）+3B（g）=2C（g）+D（g）来说，下列反应速率中最快的是（）A．v（A）=0.3mol•L-1•min-1B．v（B）=0.6mol•L-1•min-1 C．v（C）=0.5m ol•L-1•min-1D．v（D）=0.01mol•L-1•S-1 15．在密闭容器中，X与Y反应生成Z，其反应速率分别用v（X）、v（Y）、v（Z）表示，已知：2v（Y）=3v（X）、3v（Z）=2v（Y），则此反应的化学方程式可表示为（）A．2X+3Y═2Z B．X+3Y═2Z C．3X+Y═2Z D．X+Y═Z 16．Fe3+在I-的反应如下：2I-+2Fe3+═2Fe2++I 2(水溶液)．正向反应速率和I-、Fe3+的浓度关系为v=k[I-]m[Fe3+]n（k为常数）在v=k[I-]m[Fe3+]n中，m、n的值为（）A．m=1，n=1 B．m=1，n=2 C．m=2，n=1 D．m=2，n=2 17．在密闭容器中进行反应：X2(g)+Y2(g)⇌2Z(g)已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1mol•L-1、0.3mol•L-1、0.2mol•L-1，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度有可能是（）A．Z为0.35mol•L-1 B．Y2为0.45mol•L-1C．X2为0.2 m ol•L-1 D．Z为0.4mol•L-118．在固定体积的密闭容器中进行如下反应：2AB2（g）+B2（g）2AB3（g已知反应过程某一时刻AB2、B2、AB3浓度分别为0.2mol/L、0.1mol/L、0.2mol/L，达到平衡时，浓度可能正确的是（））C）2NH。
化学反应的速率和限度
CO(g) + NO2(g) CO2(g) + NO(g) SO2Cl2 SO2 + Cl2
10
第三章 化学反应的速率和限度
由两个或两个以上基元反应构成的反应 称为复杂反应或非基元反应。如
- v AA - v BB - … … + v YY + v ZZ
v
1 vA
dc(A) dt
1 vB
dc(B) dt
1 vY
dc(Y) dt
1 vZ
dc(Z) dt
对于气相反应，压力比浓度容易测量， 因此也可用气体的分压代替浓度。
9
第三章 化学反应的速率和限度
二、化学反应速率理论
1. 反应历程
反应物变成生成物实际经过的途径称为 反应历程或反应机理。
当x+y=1时，k的单位是s-1 当x+y=2时，k的单位是L·mol-1 ·s-1
当x+y=3时，k的单位是L2·mol-2 ·s-1
31
第三章 化学反应的速率和限度
二、温度对反应速率的影响
绝大多数化学反应速率都随着温度的升 高而显著增大。
当浓度一定时， 温度升高，反应物分 子具有的能量增加， 活化分子分数也随着 增加，所以有效碰撞 次数增大，因而加快 了反应速率。
27
第三章 化学反应的速率和限度
NO(g)+O3(g) v=kc(NO)c(O3)
CO(g)+Cl2(g) v=kc(CO)c1.5(Cl2) 2NO(g)+2H2(g)
v=kc2(NO)c(H2)
化学反应方向速率和限度
.
举例
H2（g）+ F2（g) = 2HF(g) CO(g) = C(S) + 1/2O2(g) CaCO3(s) = CaO + CO2 NH3(g) + HCl(g) = NH4Cl(s)
.
反应的标准摩尔自由能变ΔrGm0
物质的标准摩尔生成自由能变ΔfGm0 cC + dD = yY+ zZ
.
解：(2)解法 CaCO3(s)→CaO(s)+CO2(g)
ΔfHm/(kJ·mol-1) -1206.92 -635.09 -393.509
Sm/(J·mol-1·K-1)
92.9
39.75 213.74
ΔrHm=[ΔfHm(CaO)+ΔfHm(CO2)]-ΔfHm(CaCO3)
={[(-635.09)+(-393.509)]-(-1206.92)} kJ·mol-1
.
化学反应速率的定义
传统的定义
反应速率:通常以单位时间内某一反应物
浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。
单1tt12时时2位-的的:2m浓浓-o1度度l·L化-1·学ccSa((-AAA1反;))m12+应occb(l(·BBB速L))-121→率·mc的cicn((CCC-1定;))1+2m义ccod((lDDD·L))12-1·h-
碰撞理论和过渡态理论 讨论基元反应--- 一步完成的反应
.
碰撞理论
基本观点：
反应进行的必要条件 ---反应物分子间相互碰撞。
碰撞频率越高，反应速率越快。 只有有效碰撞才会发生化学反应。
.
有效碰撞的条件
合适的碰撞取向 互相碰撞的分子必须具有足够的能量
化学反应速率,方向和限度
1
t2
t3
t
课堂练习
根据盐酸与大理石（足量）反应, 8. 根据盐酸与大理石（足量）反应, V(CO2)-t 关系图曲线， 关系图曲线，以下判断正确的是 ( AD ) 若温度相同， 反应的盐酸浓度大于③反应， A、若温度相同，①反应的盐酸浓度大于③反应， 物质的量相等。 但H+物质的量相等。 反应时H B、②反应时H+的物质的量浓度最大 C、②与①的反应速率相等 反应速率由大到小顺序为①②③④ D、反应速率由大到小顺序为①②③④
课堂练习
6.足量的铁粉与一定量的盐酸反应，反应速率太快，为了 6.足量的铁粉与一定量的盐酸反应，反应速率太快， 足量的铁粉与一定量的盐酸反应 减慢反应速率，但又不影响产生氢气的总量， 减慢反应速率，但又不影响产生氢气的总量，应加入下列 。 物质中 ACDH A.水 B.NaCl(固 A.水 B.NaCl(固) C.NaCl溶液 C.NaCl溶液 D.Na2SO4溶液 H.NaAc溶液 H.NaAc溶液 E.NaNO3溶液 F.NaOH溶液 F.NaOH溶液 G.Na2CO3溶液 I.CuSO4溶液
化学反应速率, 化学反应速率,方向和限度
第一课时
一、化学反应速率
1.定义：衡量化学反应进行的快慢程度的物理量。 1.定义：衡量化学反应进行的快慢程度的物理量。 定义 2.表示方法： 2.表示方法：通常用单位时间内反应物浓度的减少 表示方法 或生成物浓度的增加来表示。 或生成物浓度的增加来表示。 v = △c 3.数学表达式： 3.数学表达式： 数学表达式 t mol· 单位： 4. 单位： mol/(L·s) 或 mol·(L·min) 或 mol·L-1·h-1
课堂练习
5.如下图所示，相同体积的a 5.如下图所示，相同体积的a、b、c三密闭容器，其中c容 如下图所示 三密闭容器，其中c 器有一活塞， 两容器为定容容器， 器有一活塞，a、b两容器为定容容器，起始向三容器中都 加入相同量的SO 使三容器压强相等， 加入相同量的SO2和O2使三容器压强相等，一定条件下发 的反应。 生2SO2+O2 ⇌ 2SO3的反应。问： 起始a 两容器的反应速率大小关系为V = ① 起始a、c两容器的反应速率大小关系为Va ___Vc； 反应一段时间后a 中速率大小关系为V < ② 反应一段时间后a、c中速率大小关系为Va ___Vc ； 如起始在a 两容器中通入同量的N ③ 如起始在a、c两容器中通入同量的N2，则此时三容器起 = 始压强为P > 始压强为Pa ___Pb ___Pc； 起始反应速率关系为V = 起始反应速率关系为Va ___Vb ___Vc >
第三章化学反应基本原理
S
θ m
(298
.15 )
RT
R
实验数据：反应 C(s) + CO2(g) 2 CO(g) 的 K θ 与 T 的关系
T / K 773. 15 873. 15 973. 15 1073. 15
K θ 3. 24×10–3 7. 6×10–2 0. 89
6. 6
实验数据：反应 N2(g) + 3 H2(g)
• 3.1 化学反应的方向
• 3.1.1 熵和熵变
• 1.自发过程的特征
• （1）自发过程：无需外界干涉即可自动发生的过程。自然界中一切 变化的过程都有一定的方向性，自发过程具有单方向性。
• 例子：墨水滴入水中；房中开盖的氨水瓶等。
• （2）自发过程有不同的表现形式，但有共同的特征：
• ①自发过程有确定的方向性； • ②自发过程的进行有一定的限度； • ③自发过程的方向和限度可以用一定的物理量来判断。
• △fGm(稳定单质, 298.15K ）＝0 • △fGm (H+ ，aq，298.15K)=0
• Sm(稳定单质, 298.15K ）≠0 • Sm (H+ ，aq，298.15K)=0
• 熵值大小比较：
• ① Sm(g) > Sm(l) > Sm(s)
• ② Sm(T高) > Sm(T低)
• ②对反应前后气体分子数相等的反应（△n≠0），总压力改变时，平衡 向着气体分子总数少的方向移动，直到平衡（Q=K，△rGm（T）=0）为 止。
3. 温度的影响
根据
r Gmθ
r
H
θ m
Tr Smθ
RT
ln
Kθ
ln
Kθ
化学反应的方向、速率和限度：化学反应的限度
PCl3(g) + Cl2(g) → PCl5(g)
始态分压/Pa x
x
0
平衡分压/Pa x - p x - p
p
K
=
p(PCl3)/p [(x-p)/p ] [(x-p)/p
]
0.767=
1 [(x-105Pa)/105Pa]2
x=214155
pV 214155×5.00×10-3 n(PCl3)=n(Cl2)= RT = 8.314×523 mol
H2(g) + I2(g) → 2HI(g)
始态浓度/(mo1·L-1) 1.00 1.00
0
变化浓度/(mo1·L-1) -x/2 -x/2
+x
平衡浓度/(mo1·L-1) 1.00-x/2 1.00-x/2 x
则
Kc = (1.00-x─/2─x)2─(1─.0─0─-x─/2─) = 45.7
某反应物已转化的量 α= 反──应─开──始─时─该──反─应──物─的─总─ 量 ×100% 若反应前后体积不变 α= ─反─应──物─反起──应始─物浓──的度─起-反─始─应─浓物×度平10衡0%浓度
例
763.8K时,反应H2(g)+I2(g)→2HI(g) Kc=45.7 (1)反应开始时H2和I2的浓度均为l.00 mol·L-
化学反应的方向、速 率和限度
化学反应的限度
2.3.1可逆反应与化学平衡
可逆反应和不可逆反应
不可逆反应——反应物能全部转变为生成 物, 亦即反应能进行到底的反应。
例如：HCl + NaOH → NaCl + H2O 2KClO3 MnO2, 2KCl + 3O2↑
化学反应方向、限度与速率
化学反应速率1、化学反应速率v= = 。
2、对于反应a A（g）＋b B（g）c C(g)＋d D（g），速率v= = = = ，但通常用单位时间内某种物质浓度的变化来表示该化学反应的速率。
3、影响一个化学反应速率的根本因素是反应物本身的性质，但外界条件的改变也会对速率产生不同程度的影响。
4、温度：升温反应速率加快（v（正）、v（逆））（改变了k）。
压强：加压对于气体反应反应速率加快（v（正）、v（逆））。
浓度：增大反应物浓度，正反应速率比原速率加快，逆反应速率逐渐加快。
催化剂：同等程度加快正逆反应速率（改变了k，降低了Ea）。
固体：颗粒越小，相同质量时表面积越大，反应速率越快。
5、压强改变时，只有与反应相关的物质浓度发生变化，速率才会变化。
6、比较外界条件对反应速率的影响时要找准参照点。
必须保证只有唯一条件发生变化时，才能说明该条件对速率的影响。
（唯一变量、对照实验）化学平衡状态(g)+3H2(g) 2NH3(g)（固定体积容器），下列说法可作平衡标志：1. 对于合成氨反应：Nv（正）= v（逆）①3v（N2）正= v（H2）逆2v（H2）正= 3v（NH3）逆②生成1mol N2的同时生成2mol NH3③生成1mol N2的同时有3mol H2参加反应④断开1mol N≡N的同时断开6mol N-H某“变量”保持不变⑤N2（或H2或NH3）的物质的量（或质量或浓度或体积分数或质量分数）不在变化⑥N2、H2、NH3的物质的量（或质量或浓度）不在变化⑦混合气体的总物质的量不再变化⑧混合体系的压强不再变化⑨混合气体的平均相对分子质量不再变化⑩绝热情况下体系温度不再变化对于2NO2N2O4（固定体积容器）混合体系颜色不再变化O (g) CO(g)＋H2 (g) （固定体积容器）对于C(s)＋H混合气体的质量（或密度）不再变化（g）+I2（g）2HI（g）（固定体积容器），下列说法不能用作平衡标志：2. 对于H①混合气体的总物质的量不再变化②混合体系的压强不再变化③混合气体的平均相对分子质量不再变化④混合气体的质量（或密度）不再变化3. 任何情况下：某物质的浓度是 xx mol/L或某与某的浓度比是x∶y 不能做平衡标志。
化学反应的速率和限度
N2 + 3 H2 开始阶段有什么特征？
2NH3
高温 催化剂
（1）开始时c(N2) 、c(H2)大， c(NH3) =0
N2 + H2
NH3
只有正反应，v(逆)=0
瞬间过后有什么特征？
（2）瞬间后c(N2) 、c(H2 )变小 , c(NH3)≠0
N2 (逆) ≠0，v(正)> v(逆)
外因因素: 实验2－6
加入MnO2
现象 气泡冒出速率增大
加入FeCl3
气泡冒出速率增大
不加其他试剂
有气泡冒出，较慢
结论
MnO2能加快 反应速率
FeCl3能加快 反应速率
无催化剂 反应较慢
（2）催化剂对化学反应速率的影响
规律：催化剂能改变化学反应的速率。 有的催化剂能加快化学反应的速率，叫正催化剂；有的催化剂能减慢化学反应速率，叫负催化剂。在实
（4）固体反应物的表面积对化学反应速率的影响 规律：当其它条件不变时，增大固体反应物的表面积，化学 反应速率增大。减小固体反应物的表面积， 化学反应速率减慢。
（5）压强对化学反应速率的影响
对于有气体参加的反应来说，增大压强，就是增加单位体积里反应物的浓度，即增大反应物的压强， 可以增大化学反应速率。
例3：在2L的密闭容器中充入2mol的氮气和8mol氢气， 器内生成的氨气 的浓度为1mol/L
一定条件下发生反应。5min后，测得容
问题1：分别用H2 、N2、 NH3 的浓度变化表示的反应速率
问题2：以上三种的数值是否相等？是否矛盾？ 数值大小何有关系？
各物质反应速率比 == 计量系数比
例4、已知反应A ＋ 3B ＝ 2C ＋ D （1）在某段时间内以A的浓度变化表示的化学反应速率 为1mol/(L·min)，则此段时间内以C的
(完整版)化学反应速率与限度知识点
第三节化学反应的速率和限度1化学反应的速率（1）概念：化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量（均取正值）来表示。
计算公式：v（B）= —c（B）= "B）—t V? t①单位：mol/（L • s）或mol/（L • min）②B为溶液或气体，若B为固体或纯液体不计算速率。
③以上所表示的是平均速率，而不是瞬时速率。
④重要规律：（1）速率比=方程式系数比（2）变化量比二方程式系数比（2）影响化学反应速率的因素：内因：由参加反应的物质的结构和性质决定的（主要因素）。
外因：①温度：升高温度，增大速率②催化剂：一般加快反应速率（正催化剂）③浓度：增加C反应物的浓度，增大速率（溶液或气体才有浓度可言）④压强：增大压强，增大速率（适用于有气体参加的反应）⑤其它因素：如光（射线）、固体的表面积（颗粒大小）、反应物的状态（溶剂）、原电池等也会改变化学反应速率。
2、化学反应的限度一一化学平衡（1）在一定条件下，当一个可逆反应进行到正向反应速率与逆向反应速率相等时，反应物和生成物的浓度不再改变，达到表面上静止的一种平衡状态”这就是这个反应所能达到的限度，即化学平衡状态。
化学平衡的移动受到温度、反应物浓度、压强等因素的影响。
催化剂只改变化学反应速率，对化学平衡无影响。
（2）化学平衡状态的特征：逆、动、等、定、变。
①逆：化学平衡研究的对象是可逆反应。
②动：动态平衡，达到平衡状态时，正逆反应仍在不断进行。
③等：达到平衡状态时，正方应速率和逆反应速率相等，但不等于0。
即v正二v逆工0④定：达到平衡状态时，各组分的浓度保持不变，各组成成分的含量保持一定。
⑤变：当条件变化时，原平衡被破坏，在新的条件下会重新建立新的平衡。
（3）判断化学平衡状态的标志：①V A（正方向）二VA （逆方向）或nA （消耗）二nA （生成）（不同方向同一物质比较）②各组分浓度保持不变或百分含量不变③借助颜色不变判断（有一种物质是有颜色的）④总物质的量或总体积或总压强或平均相对分子质量不变（前提：反应前后气体的总物质的量不相等的反应适用，即如对于反应xA+ yB zC，x + y^z ）1. 100ml6mol/LH 2SO4跟过量锌粉反应，在一定温度下，为了减缓反应进行的速度，但又不影响生成氢气的总量•可向反应物中加入适量的（A •碳酸钠（固体）B •水C •硫酸钾溶液D •硫酸铵（固体2 •在恒温恒容条件下，能使是()A 减小C 或D 的浓度度 D .增大A 或B 的浓度3. 设C+CO 2? 2CO-Q 1反应速率为 V i ,V 2,当温度升高时，速率变化情况为( A . V i 提高，V 2下降C . V i 下降，V 2提高4. 常温下，分别将四块形状相同且质量均为中，产生气体的速率最快的是( A . 1000mL2mol/LHCI C . 50ml3mol/LHCI5. 一定温度下，在固定体积的密闭容器中发生反应：2SO 2(g)+O 2(g)「 - 2SO 3(g).若 c(SO 3)由 0 增加到 0.06mol?L -1 时，需要 15s ，那么c (SO 3)由0.06mol?L -1增加到0.10mol?L -1时，所需反应时间 为( ) A .大于10 s B .等于10 sC .小于10 sD .等于5s6 .空气中煅烧硫铁矿可产生SO 2和氧化铁.为了提高生产 SO 2的速度，下列措施可行的是( )A .把块状矿石碾成粉末B .增大O 2压强，向炉内喷吹空气C .添加氧化铁D .降低温度并降低SO 2浓度8.反应4NH 3(g)+5O 2(g)4NO(g)+6H 20(g)在体积10L的密闭容器中进行，半分钟后，水蒸气的物质的量增加了 0.45mol ，则此反应的平均速率v ( x )(反应物的消耗速率或产物的生成速率)可表示为()A . v ( NH 3) =0.010mol?L -1 ?s -1B . v (O 2) =0.0010mol?L -1 ?s -1C . v ( NO ) =0.0010mol?L -1 ?s -1D . v ( H 2O ) =0.045mol?L -1?s -19. 某温度下，浓度都是 1mol/L 的两种气体 X 2和丫2,在密闭容器中反应生成Z ，反应2min 后，测得参加反应的 X 2为0.6mol/L ，用丫2变化表示的反应速率 v (丫2) =0.1mol/ (L - min )，生成的 c (Z ) =0.4mol/L ，则该反应方程式为()A . X 2+2Y 2=2XY 2B . 2X 2+Y 2=2X 2YC . 3X 2+Y 2=2X 3YD . X 2+3Y 2=2XY 310 .已知：4NH 3+5O 2=4NO+6H 2O ，若反应速率分别用V NH 3)、V O 2)、A(g)+B(g) —C(g)+D(g)正反应速率增大的措施B .增大D 的浓度C .减小B 的浓N 2+3H 2 -- 2NH 3+Q 2反应速率为)v(NO)、V H 2O) ( mol/L?min )表示，则正确的关系是( ) A . 5 V NH 3)=4 V O 2) B . 5 V O2)=6 V H 2O)C . 2 v(NH 3)=3 <H2O)D . 4 V O2)=5 <NO)11.在2L 容器中0.6molX 气体和0.4molY 气体发生反应：3X(g)+Y(g)=N 2(g)+2W(g) . 5min 末已生成 0.2molW ，若测知以 Z 浓度变化来 表示的化学反应平均速率为 0.01mol?L -1 ?min -1，则上述反应中 Z 气体的计量 系数n 的值是( )A . m=1， n=1B . m=1， n=2C . m=2， n=1D . m=2， n=217 .在密闭容器中进行反应： X 2(g)+Y 2(g)?2Z(g)已知X 2、丫2、Z 的起始浓度分别为0.1mol?L -1、0.3mol?L -1、0.2mol?L -1，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度有可能是( )A . Z 为 0.35mol?L -1B . 丫2 为 0.45mol?L -1C . X 2 为 0.2 m ol?L -1D . Z 为 0.4mol?L -118 .在固定体积的密闭容器中进行如下反应：2AB 2 ( g ) +B 2 (g ) —2AB 3A . 1B . 2 12. 2A (g ) +B (g ) =3C (g ) +4D 最快的是A . C . 13 .气体C . 3D . 4(g )的反应，在不同条件下的反应的速率( )v (A)=0.7 mol?L -1?min -1 v(C)=0.9 mol?L -1?min -1A 、B 在2L 恒容密闭容器中发生反应:测得 n(A ) =0.5 mol ， n(B)=0.4mol ， n?=0.2mol反应的速率为( ) A . 0.0125mol/( L?s )C . 0.05mol/ ( L?s ) 14 .对于反应 是( ) A . v (A )C . v ( C )(B)=0.3 mol?L -1 ?min -1 (D)=1.1 mol?L -1?min -14(g)+B(g) ? 2C(g)，4s 末时，.用A 浓度的减少来表示该A (g ) +3BB . 0.025mol/ D . 0.1mol/ (g ) =2C (g )(L?s )(L?s )+D (g )来说，下列反应速率中最快的=0.3mol?L -1?min -1 =0.5m ol?L -1?min -1与丫反应生成Z ，2v (Y ) =3v (X )、)B . X+3Y- 2ZB . v ( B ) D . v ( D )其反应速率分别用 =0.6mol?L -1?min -1 =0.01mol?L -1 ?S -1 v (X )、v (Y )、3v ( Z ) =2v ( Y )，则此反应的化 C . 3X+Y- 2Z2I -+2Fe 3+—2Fe 2++I 2(水溶液).正向反应速率和 I -、Fe 3+的浓度关系为-]m [Fe 3+]n (k 为常数)在 v=k[l -]m [Fe 3+m 、n 的值为()16 . Fe 3+在I -的反应如下：(g已知反应过程某一时刻AB2、B2、AB3浓度分别为0.2mol/L、0.1mol/L 、0.2mol/L ，达到平衡时，浓度可能正确的是(A . AB 2、B 2 分别为 0.4mol/L 、0.2mol/L 0.25mol/LC . AB 2、AB 3 均为 0.15mol/LD . AB 3 为 0.4mol/L19 .一定温度和压强下，在容积为VL 的密闭容器中充入1mol A 和1mol B ，保持恒温恒压，反应 A ( g ) +B ( g ) C ( g ) △ H v 0达到平衡时，C 的体 积分数为40% .转化率20 .已知：298K 时，N 2 (g ) +3H 2 (g ) 2NH 3 ( g ) △ H=-92.2kJ?mol -1 .(1 )若 N^N 的键能为 941.3kJ?mol -1，H-H 的键能为 436.4kJ?mol -1，贝U N-H 的键能为 ___________________(2 )实验室将1.1mol N 2、3mol H 2充入2L 容器，一定条件下反应.①若2min 末测得H 2的物质的量为1.8mol ，则该时间段内氨气的平均反 应速率为 ② 下列措施可加快该反应速率的是 A .充入He 气B .使用恰当的催化剂C .升高反应体系的温度D .再充入N 2③ 当下列物理量保持不变时，表明该反应一定处于化学平衡状态的是A .容器内N 2与H 2的浓度比B .容器内气体密度C .恒温下气体的压强D . H 2的物质的量④充分反应后恢复到 298K ，反应过程中放出的热量92.2kJ (填、”、“ =” V”)，理由 ________________________________________B . AB 2 为 (1 )升温时，C 的反应速率(填加快”、减慢”或不变”)(2 )若平衡时，保持容器容积不变, 定向正反应方向移动 定不移动(3 )若平衡时，保持容器容积不变, 使容器内压强增大，则平衡B .一定向逆反应方向移动 D .不一定移动在密闭容器中再充入 2mol A ，则反应达 到平衡时, A 的转化率(填 无影响”、增大 减小”，下同)，B 的。
化学反应速率及限度
二、影响化学反应速率的因素:内因、外因
1.在室温下，反应速率最慢的反应是 A. H2 + F2 → HF B. H2 + Br2 → HBr C. Ag+ + Cl－ → AgCl D. H+ + OH－ → H2O
㈠内因: 即物质本身性质是反应快慢的决定因素。
㈡.外因：影响反应速率的外因有哪些？
平衡 平衡 不一定 平衡 不一定 平衡
判断化学平衡状态的方法 项 目
混合 体系 中各 组分 的 含量
mA(g) + nB(g) +qD(g)
pC(g)
是否 平衡 平衡 平衡 平衡 不一定 平衡
各物质的物质的量 或物质的量的分数一定 各物质的质量或质量分数一定
各气体的体积或体积分数一定
总压强、总体积、 总物质的量一定
1.浓度:浓度越大,反应越快;
(固体、纯液体浓度视为100%)
2.压强 3.温度:温度越高,反应越快 4.催化剂 5.接触面积,光照,电磁波,超声波,溶剂的性质等
压强对化学反应速率的影响
对气体，其他条件不变，压强增大化学反应速率加快
其 他 条 件 不 变
气 体 的和限度
学习目标：
1、反应速率的表示方
法及影响因素;
2、反应的限度。
一、化学反应速率
化学反应速率是指在一定条件下化学 反应进行的快慢程度的物理量。 1.定性判断： 通过观察反应物的消耗和生成物 的生成速率来判断。
用单位时间内反应物浓度的减 2.定量表示法： 少或生成物物质的量浓度的增加来表示。
2.可逆反应H2(g)+I2(g) 2HI(g)，已达反应 限度的标志是 D A、H2、I2、HI的分子数之比是1：1：2 B、当温度和压强一定时，混合气体总体积 保持不变 C、当温度和压强一定时，反应生成HI的速 度和生成H2的速度相等 D、当温度和压强一定时，生成HI的速度和 HI分解的速度相等
化学反应速率与限度知识点
1、化学反应的速率（1）概念：化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量（均取正值）来表示。
计算公式：v(B)＝()c Bt∆∆＝()n BV t∆•∆①单位：mol/(L·s)或mol/(L·min)②B为溶液或气体，若B为固体或纯液体不计算速率。
③以上所表示的是平均速率，而不是瞬时速率。
④重要规律：（ 1）速率比＝方程式系数比（ 2）变化量比＝方程式系数比（2）影响化学反应速率的因素：内因：由参加反应的物质的结构和性质决定的（主要因素）。
外因：①温度：升高温度，增大速率②催化剂：一般加快反应速率（正催化剂）③浓度：增加C反应物的浓度，增大速率（溶液或气体才有浓度可言）④压强：增大压强，增大速率（适用于有气体参加的反应）⑤其它因素：如光（射线）、固体的表面积（颗粒大小）、反应物的状态（溶剂）、原电池等也会改变化学反应速率。
2、化学反应的限度——化学平衡（1）在一定条件下，当一个可逆反应进行到正向反应速率与逆向反应速率相等时，反应物和生成物的浓度不再改变，达到表面上静止的一种“平衡状态”，这就是这个反应所能达到的限度，即化学平衡状态。
化学平衡的移动受到温度、反应物浓度、压强等因素的影响。
催化剂只改变化学反应速率，对化学平衡无影响。
（2）化学平衡状态的特征：逆、动、等、定、变。
①逆：化学平衡研究的对象是可逆反应。
②动：动态平衡，达到平衡状态时，正逆反应仍在不断进行。
≠0。
④定：达到平衡状态时，各组分的浓度保持不变，各组成成分的含量保持一定。
⑤变：当条件变化时，原平衡被破坏，在新的条件下会重新建立新的平衡。
（3）判断化学平衡状态的标志：① V A（正方向）＝V A（逆方向）或n A（消耗）＝n A（生成）（不同方向同一物质比较）②各组分浓度保持不变或百分含量不变③借助颜色不变判断（有一种物质是有颜色的）④总物质的量或总体积或总压强或平均相对分子质量不变（前提：反应前后气体的总物质的量不相等的反应适用，即如对于反应xA＋yB zC，x＋y≠z ）1．100ml6mol/LH2SO4跟过量锌粉反应，在一定温度下，为了减缓反应进行的速度，但又不影响生成氢气的总量．可向反应物中加入适量的（）A．碳酸钠（固体）B．水 C．硫酸钾溶液D．硫酸铵（固体）2．在恒温恒容条件下，能使A(g)+B(g)C(g)+D(g)正反应速率增大的措施是（） A 减小C或D的浓度B．增大D的浓度C．减小B的浓度D．增大A或B的浓度3．设C+CO2⇌2CO-Q1反应速率为V1，N2+3H22NH3+Q2反应速率为V2，当温度升高时，速率变化情况为（）A．V1提高，V2下降B．V1、V2都提高C．V1下降，V2提高D．V1、V2都下降4．常温下，分别将四块形状相同且质量均为7g的铁块同时投入下列四种溶液中，产生气体的速率最快的是（）A．1000mL2mol/LHCl B．500mL4mol/LH2SO4C．50ml3mol/LHCl D．LH2SO45．一定温度下，在固定体积的密闭容器中发生反应：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)．若c(SO3)由0 增加到•L-1时，需要15s，那么c（SO3）由•L-1增加到•L-1时，所需反应时间为（）A．大于10 s B．等于10 s C．小于10 s D．等于5s6．空气中煅烧硫铁矿可产生SO2和氧化铁．为了提高生产SO2的速度，下列措施可行的是（）A．把块状矿石碾成粉末B．增大O2压强，向炉内喷吹空气C．添加氧化铁D．降低温度并降低SO2浓度8．反应4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)在体积10L的密闭容器中进行，半分钟后，水蒸气的物质的量增加了，则此反应的平均速率v（x）（反应物的消耗速率或产物的生成速率）可表示为（）A．v（NH3）=•L-1•s-1 B．v（O2）=•L-1•s-1C．v（NO）=•L-1•s-1D．v（H2O）=•L-1•s-19．某温度下，浓度都是1mol/L的两种气体X2和Y2，在密闭容器中反应生成Z，反应2min后，测得参加反应的X2为L，用Y2变化表示的反应速率v（Y2）=（L·min），生成的c（Z）=L，则该反应方程式为（）A．X2+2Y2=2XY2B．2X2+Y2=2X2YC．3X2+Y2=2X3Y D．X2+3Y2=2XY310．已知：4NH3+5O2=4NO+6H2O，若反应速率分别用ν(NH3)、ν(O2)、ν(NO)、ν(H2O)（mol/L•min）表示，则正确的关系是（）A．5ν(NH3)=4ν(O2) B．5ν(O2)=6ν(H2O)C．2ν(NH3)=3ν(H2O) D．4ν(O2)=5ν(NO)11．在2L容器中气体和气体发生反应：3X(g)+Y(g)=N2(g)+2W(g)．5min末已生成，若测知以Z浓度变化来表示的化学反应平均速率为•L-1•min-1，则上述反应中Z气体的计量系数n的值是（）A．1 B．2 C．3 D．412．2A（g）+B（g）=3C（g）+4D（g）的反应，在不同条件下的反应的速率最快的是（）A．ν(A)=mol•L-1•min-1B．ν(B)=mol•L-1•min-1C．ν(C)= mol•L-1•min-1D．ν(D)=mol•L-1•min-113．气体A、B在2L恒容密闭容器中发生反应：4(g)+B(g)⇌2C(g)，4s末时，测得n(A）= mol，n(B)=，n©=．用A浓度的减少来表示该反应的速率为（）A．（L•s）B．（L•s）v1.0 可编辑可修改C．（L•s）D．（L•s）14．对于反应A（g）+3B（g）=2C（g）+D（g）来说，下列反应速率中最快的是（）A．v（A）=•L-1•min-1B．v（B）=•L-1•min-1C．v（C）=•L-1•min-1D．v（D）=•L-1•S-115．在密闭容器中，X与Y反应生成Z，其反应速率分别用v（X）、v（Y）、v （Z）表示，已知：2v（Y）=3v（X）、3v（Z）=2v（Y），则此反应的化学方程式可表示为（）A．2X+3Y═2Z B．X+3Y═2Z C．3X+Y═2Z D．X+Y═Z 16．Fe3+在I-的反应如下：2I-+2Fe3+═2Fe2++I2(水溶液)．正向反应速率和I-、Fe3+的浓度关系为v=k[I-]m[Fe3+]n（k为常数）在v=k[I-]m[Fe3+]n中，m、n的值为（）A．m=1，n=1 B．m=1，n=2 C．m=2，n=1 D．m=2，n=217．在密闭容器中进行反应：X2(g)+Y2(g)⇌2Z(g)已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为•L-1、•L-1、•L-1，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度有可能是（）A．Z为•L-1B．Y2为•L-1C．X2为mol•L-1D．Z为•L-118．在固定体积的密闭容器中进行如下反应：2AB2（g）+B2（g）2AB3（g已知反应过程某一时刻AB2、B2、AB3浓度分别为L、L、L，达到平衡时，浓度可能正确的是（）A．AB2、B2分别为L、L B．AB2为LC．AB2、AB3均为L D．AB3为L19．一定温度和压强下，在容积为VL的密闭容器中充入1mol A和1mol B，保持恒温恒压，反应A（g）+B（g）C（g）△H＜0达到平衡时，C的体积分数为40%．（1）升温时，C的反应速率（填“加快”、“减慢”或“不变”）（2）若平衡时，保持容器容积不变，使容器内压强增大，则平衡A．一定向正反应方向移动B．一定向逆反应方向移动C．一定不移动D．不一定移动（3）若平衡时，保持容器容积不变，在密闭容器中再充入2mol A，则反应达到平衡时，A的转化率（填“无影响”、“增大”、“减小”，下同），B的转化率20．已知：298K时，N2（g）+3H2（g）2NH3（g）△H=•mol-1．（1）若N≡N的键能为•mol-1，H-H的键能为•mol-1，则N-H的键能为（2）实验室将N2、3mol H2充入2L容器，一定条件下反应．①若2min末测得H2的物质的量为，则该时间段内氨气的平均反应速率为②下列措施可加快该反应速率的是A．充入He气B．使用恰当的催化剂C．升高反应体系的温度D．再充入N2③当下列物理量保持不变时，表明该反应一定处于化学平衡状态的是A．容器内N2与H2的浓度比B．容器内气体密度C．恒温下气体的压强D．H2的物质的量④充分反应后恢复到298K，反应过程中放出的热量（填“＞”、“=”、“＜”），理由。
化学反应的方向、速率和限度：化学平衡的移动
对于气体分子数增加的反应， ΣnB > 0，
x ΣnB > 1， J>K ，平衡向逆向移动，
即向气体分子数减小的方向移动。
对于气体分子数减小的反应 ，ΣnB <0，
x ΣnB <1， J < K ，平衡向正向移动， 即向气体分子数减小的方向移动。
对于反应前后气体分子数不变的反应，
ΣnB =0， x ΣnB =1， J = K ，平衡不移动。
=694.9kPa
2.4.3 温度对化学平衡的影响
反应：rGm= -RT lnK ; rGm= rHm-T rSm
lnK
(T)=
rSm(T) R
-
rHm(T) RT
lnK (T)≈ rSmR(298.15K)-
rHm(298.15K) RT
lnK1
(T1)≈
rSm(298.15K) R
-
rHm(298.15K) RT1
Fe2+ + Ag+ Fe3+ + Ag，K =2.98。
(4)计算c(Ag+)、c(Fe3+)不变，c(Fe2+)=0.300mol·L-1
时Ag+的转化率。
新解增而平：衡大使浓反另度应一/(物反mo浓应l·L度物-1，的)00.F1平转.30e020衡化+0α-+'向率0A0.正增.1g10+0方大00α-向。' F00移e..103动+01+00，0αA+' g
解： α=´0.18=18% 平衡分压 p(NO2)=
2.0α ´ 1.0(1+α)´
p总
p总5即(0N%压向2O降由气4)=至1体101.10分.008k((1%子P1+a-，数αα增))´´说少至p==明的总13210011=..平方05..00000.(×1((衡向1k11k+0P+-P向移00.a0a..1，.11左动18888N))方。)×2×O向1410的移0000α动0k由kP，Paa
3化学反应的速率和限度2004-11
❖ 活化配合物的最低势能与反应物的平均势 量之差为反应的活化能。即
Ea =Ec－ E平均
例如反应：
O3(g)+NO(g)NO2(g)+O2(g) 活化配合物为
[O—N…O…O—O]
过渡态的寿命约为10-12s(几十 fs)
过渡状态理论示意图 吸热反应
一、浓度对反应速率的影响 二、温度对反应速率的影响 三、催化剂对反应速率的影响
一、浓度对反应速率的影响
质量作用定律
对于基元化学反应 aA+dD gG+hH
实验证明：反应速率与浓度具有如下关系：
k.cAa .cDd
其中： 该式称为质量作用定律或反应速率方程式。
——反应速率；
k——反应速率常数，由实验测出； α——反应物A的系数，也称为反应物A的级数； d——反应物D的系数，也称为反应物D的级数； α+d ——称为反应级数，相应的反应称为一级反应，二级反应 或三级反应，一级反应和二级反应是常见的，目前还未发现有 四级反应。
速率控制步骤的速率=非基元反应的速率 速率方程式为
kc(NO2 )2
例 一氧化氮被还原为氮气和水，反应方程式为:
2NO(g) 2H2 (g) N2 (g) 2H2O(g)
实验测得反应的速率方程式为
=k [c(NO)]2 [c(H2)]
根据光谱学研究，提出下列反应机理:
①2NO
噲 垐k1垎垐 k-1
例
2NOg 2H2 g 1073kN2 g 2H2Og
编 初始浓度/mol.L-1 号 c(NO)
1 6.0010-3
c(H2) 1.0010-3
第三章 化学反应速率
20
第三章 化学反应速率
4、一级反应动力学方程
v dc kc dt
积分得：
c dc
t
kdt
c co
o
ln c ln c0 kt 或：
lg
c
lg
c0
kt 2.303
半衰期：
t1
2
0.693 k
贮存期（有效期）：
t0.9
0.1054 k
21
第三章 化学反应速率
4、一级反应动力学方程 一级反应的特点：
（1）k的数值与所用的浓度单位无关，k的量纲为[时间]-1。 （2）以lnc或lgc对t作图为一直线，由直线斜率可求出k。 （3）一级反应的半衰期t 与速率常数成反比，而与起始浓度无关。
常见的一级反应有放射性同位素蜕变反应，一些物质的 水解反应，分解反应以及药物在体内的吸收与排除等。
反应机理（反应历程）：一个化学反应所经历的途径或具 体步骤。
（一）基元反应和非基元反应
非基元反应：由两个或两个以上的基元反应组成的化学反应。 其中反应最慢的一步基元反应叫速控步骤。
2O3＝3O2
基元反应：反应物分子一步直接生成产物的反应。
（1）O3
O2 O （2）O O3
2O2
8
第三章 化学反应速率
如已知元反应
aA bB gG hH v kcacb AB
2、速率方程式： 表示反应速率与反应物浓度之间定量关系
的数学式
如对任意反应：fF＋hH＝dD＋eE v＝kc(F)α(H)β
16
白磷在含20%的氧气中燃烧
白磷在纯氧气中燃烧
17
第三章 化学反应速率
化学反应的方向、限度和速率
二、化学反应的限度
1、化学平衡的判断依据 V正=V逆 同一种物质的生成速率与消失速率相等。
平衡混 合物组 成确定
物质的量、浓度、百分含量、 转化率不变
2、化学平衡常数
（1）、化学平衡常数的数学表达式 （2）、化学平衡常数的书写： （3）、化学平衡常数的影响因素： 反应物性质和 温度 （4）、化学平衡常数的意义： （5）、化学平衡常数应用： （6）、化学平衡常数、速率与转化率的计算 ——三段式
一、化学反应的方向 判断依据：△H-T△S <0 正向自发
=0 平衡
>0 逆向自发 焓判据 一般来说，△H<0的反应可自发。故放热熵 减小的反应可自发，是只看焓判据。 熵判据 一般来说，△S>0的反应可自发。故吸热熵 增加的反应可自发，是只看熵判据。
计算： △H-T△S=0 只能确定反应的方向，不能确定反应是否发生、反 应程度、反应速率。
6、影响因素 （1）决定因素 反应物本身的性质
（2）影响因素 浓度、温度、压强、催化剂、固体表面积、原电池
5、化学反应速率大小比较
压强 催化剂>温度> 浓度 固体表面积、原电池
四、工业合成氨 1、反应特点 考虑催化剂催化活性， 兼顾化学速率与平衡
700K
2、生 产条件
200—500KPa 考虑生产成本，兼顾化 学反应速率与化学平衡 铁触媒 考虑化学反应速率
1、浓度
反应mA+nB = pC；△H<0
K不变，Q改变
增大A浓度，B转化率增大，A转化率减小。
2、温度 3、压强
ห้องสมุดไป่ตู้
K变，Q不变 B转化率减小，A转化率减小。 K不变，Q改变
若m+n>p，增大压强，B转化率增大，A转化率增大。
化学反应的方向速率和限度
3.1.1 可逆反应和化学平衡
1.可逆反应 两个相反方向的反应同时进行，使任何一 个方向的反应都不能进行到底的化学反应。通常用 可逆反应符号来代替方程式中的等号来表示。
2.化学平衡 在可逆反应中正逆反应速度相等时，体系各 组份的相对量不随时间而改变的状态。
化学平衡的特征
➢建立平衡的条件是正逆反应速度相等。
的rG，并指出反应是否是自发的。 解：查表得H2O的fG=-237kJ·mol-1 NO的fG=86.6kJ·mol-1 NH3的fG=-16.5kJ·mol-1 O2的fG=0kJ·mol-1 rG=4×(86.6)+6×(-237)-4×(-16.5) =-1010.8(kJ·mol-1)
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熵(S)是随温度升高而增大的，但熵变(rS)值却随 温度的改变变化不大，一般也可以不考虑温度对反应 熵变的影响。 熵(S)是随体系压力的增大而减小，这是因为压力加 大体系的有序程度加大，熵就减小。而一般反应的 rS值却随压力的改变，变化不大。 熵的特点： ➢某状态熵值的绝对值可求，而且有明确的物理意义， 即是体系在此状态的混乱度(Ω)大小的量度。 ➢熵不是能量项，单位是J·K-1·mol-1。
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四、化学反应的熵变
有了各物质的标准熵数值后，就可以方便地求算
化学反应的熵变了，如：aA+bBdD+eE
rS=dSD+eSE-aSA-bSB 即rS=∑S产物-∑S反应物 例：求反应：
2HCl(g)===H2(g)+Cl2(g)的标准熵变。 查表：S(HCl)=187J·K-1·mol-1
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3.1.3 有关平衡常数的计算 一、转化率 平衡转化率 平衡时已转化了的某反应物的量 与转化前该反应物的量之比。 二、多重平衡规则 某个反应可以表示为两个或多个反应的总和。 则总反应的平衡常数等于各个分步反应的平衡 常数之积。
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①逆过程G与正过程的G数值相等，符号相反。
②如果一个反应是多个反应的和，总反应的rG等 于各反应G之总和。
二、判断一个反应进行的方向时，如果：
rG<0反应自发进行
rG>0反应不自发进行
rG=0平衡状态
当rG<0时(产物的G<反应物的G)该反应就自动向生 成产物的方向进行，在反应中反应物不断减小而产物不
由上面的rG(T)=rH(298K)-TrS(298K) 公式可得下列结果：
类型 H
S
G
反应的自发性
1 2 3 4
+ +
+ +
永远是永远是+ 受温度影响 受温度影响
永远自发 永远非自发 温度低时自发 温度高时自发
例：求标准状态下CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g)
的分解温度?
Kc=[CrO42-]2[H+]2/[Cr2O72-]
对于气体反应，写平衡常数关系式，除可以用平衡时的 浓度表示外，也可以用平衡时各气体的分压表示。如： N2+3H2=2NH3 可写出两个平衡常数关系式
Kc=[NH3]2/([N2][H2]3)
Kp=p2(NH3)/[p(N2)p3(H2)]
3.1
的因素以及反应的机理。
化学平衡
化学动力学 是研究化学反应的速度、影响反应速度 热力学 研究物理或化学变化中能量的相互转化和热 的影响因素（如温度）对转化的影响。特别是研究在
指定条件下一个变化自动进行的可能性（自发性），
从而确定变化的方向和范围。但热力学不能解决变化 的速度问题。 化学热力学 研究化学变化中能量的相互转化和热的 影响因素（如温度）对转化的影响。
注：①所有平衡常数必须在同一温度下，因为K随 ②如果反应3=反应2-反应1则K3=K2/K1。
３.１.４
化学平衡的移动
平衡移动原理：假如改变平衡系统条件之一，如 温度、压强、或浓度，平衡就向减弱这个改变的
方向移动。
３.２ 化学反应的方向和限度
３.２.１ 反应的自发性 自发过程 在一定条件下不需外力作用就能
rH(298K)=178.3kJ· -1 mol
rS(298K)=160.4J· -1· -1 K mol 解:由公式rG(T)=rH(298K)-TrS(298K)
当rG(T)<0时，分解反应即可发生。即：
rH(298K)-TrS(298K)<0
rH(298K)<TrS(298K)
五、熵(S)与熵变rS的性质
熵S与物态有关,对于同一种物质S固<S液<S气。 熵S与分子的组成有关，对于不同的物质，其组成 分子越复杂，熵就越大，而简单分子的熵就小。 熵与体系物质的量有关，n越大熵值越大。
熵变(rS)与体系中反应前后物质的量的变化有关，
(n总)若包含有气体的反应，主要看n(g)，n(g)正值 越大，rS就正值越大，n(g)=0时体系的熵变化不 大。
T>1112K 答：温度大于1112K石灰石将分解。
熵(S)是随温度升高而增大的，但熵变(rS)值却随
温度的改变变化不大，一般也可以不考虑温度对反应
熵变的影响。
熵(S)是随体系压力的增大而减小，这是因为压力加
大体系的有序程度加大，熵就减小。而一般反应的 rS值却随压力的改变，变化不大。
熵的特点：
某状态熵值的绝对值可求，而且有明确的物理意义， 即是体系在此状态的混乱度(Ω)大小的量度。 熵不是能量项，单位是J· -1· -1。 K mol
3.1.1 可逆反应和化学平衡
1.可逆反应 两个相反方向的反应同时进行，使任何
一个方向的反应都不能进行到底的化学反应。通常
用可逆反应符号来代替方程式中的等号来表示。 2.化学平衡 在可逆反应中正逆反应速度相等时，体系各 组份的相对量不随时间而改变的状态。
化学平衡的特征
建立平衡的条件是正逆反应速度相等。
p(NH3)、p(N2)、p(H2)为平衡时各气体的分压力。
平衡常数表达式的物理意义： 一定温度下，每个平衡反应都有自己特征的平衡常数。
平衡常数只随温度变化而变化（虽然是浓度表达式），
不随变化途径、反应方向、反应物的初始浓度大小的而改 变而改变。
平衡常数表达式代表在给定温度下体系达到平衡的条件。
３.２.４
化学反应限度的判据
每一个过程都有其特定的G、H、S。而对于化学 反应来说，rG决定化学反应自发进行的方向；rH是化 学反应时能量的变化；rS是化学反应时混乱度的变化。 它们之间有什么联系？ 吉布斯－亥姆霍兹二人各自独立地证明了它们之间 有如下关系： G=H-TS 因H和S随温度的变化它们变化较小，在无机化学 中可做近似处理。即 rG(T)=rH(298K)-TrS(298K) 如在标准状态下： rG(T)=rH(298K)-TrS(298K)
吉布斯自由能是状态函数，rG只决定于始态和终 态。而与过程无关，和焓一样，同样适用于盖斯定律。 当温度发生变化时rH和rS变化不很大，而rG则 变化较大。 如果反应物或产物不处在标准状态下rG的数值也 与rG不同。如： CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g) T(K) 298 673 1073 1273 rG(105Pa) +130 +71 +7 -25 rG(103Pa) +119 +50 -35 -75 可看出在非标准状态下，CaCO3可能在较低温度下 分解。
自动进行的过程。
自发反应 一定条件下不需外力作用就能发 生的化学反应。 非自发反应 一定条件下不需外力作用就不 能发生的化学反应。
要注意：自发的反应不一定是迅速的。
３.２.２ 熵与化学反应的熵变 一、混乱度
# # # # # # # A# # # # # # # # # # # # # % % % % % %B% % % % % % % % % % # % # % % # % # # % # % % # % # # % # % % # % # # % # % % # % # # % # %
平衡常数的大小代表平衡混合物中产物所占比例的多少。
平衡常数表达式表示体系的动态关系。
3.1.3
有关平衡常数的计算
一、转化率 平衡转化率 平衡时已转化了的某反应物的量 与转化前该反应物的量之比。 二、多重平衡规则 某个反应可以表示为两个或多个反应的总和。
则总反应的平衡常数等于各个分步反应的平衡
常数之积。
第3章 化学反应的方向、速率和限度
学习要求 1.了解化学平衡的概念，理解平衡常数的意义，掌握有关化 学平衡的计算。 2.熟悉有关化学平衡移动原理。 3.掌握浓度、温度、催化剂等因素对化学反应速度的影响， 并能运用活化能和活化分子的概念加以解释。 4.学会计算标准状态下反应自由能和熵的变化。 5.学会运用自由能变化判断化学反应的方向, 理解平衡常数 （Kc,Kp）与G的关系。
衡浓度有如下关系。(推导见物理化学) [D]d[E]e/([A]a[B]b)=Kc [ ]─代表平衡浓度，与通常(初始和未达平衡 时的)浓度(c)表示有区别。
Kc称为平衡常数
例:合成氨的反应N2+3H2 = 2NH3在某温度下各物质的浓度 平衡是:[N2]=3mol·L-1,[H2]=9mol·L-1,[NH3]=4mol·L-1 求该反应的平衡常数和N2、H2的初始浓度。 解：①求平衡常数Kc Kc=[NH3]2/([N2][H2]3)=16/(3×93)=7.32×10-3 ②求N2、H2的初始浓度。 N2+3H2 2NH3 = 反应1摩尔N2同时需3molH2生成2molNH3 N2 + 3H2 = 2NH3 平衡 3mol·L-1 9mol·L-1 4mol·L-1 初始 (3+2) (9+6) 0 即： 5 15 0 答:Kc=7.32×10-3,初始[N2]、[H2]为5、15mol·L-1。
始态
终态
初态有较高的“有序性”；混合后有序 性就降低了，也就是说混合过程中气体存在 状态的“混乱度”增加了。(统计热力学上 用Ω代表混乱度)。再如，一合火柴散落在地 上，火柴头总是趋向于混乱排列。
二、熵(S) 熵是体系混乱度的量度，它与内能及焓一样是 体系的一个重要的热力学性质，是一个状态函数。 (统计热力学中S=klnΩ，k为玻尔兹曼常数， 1.38×10-23)
的rG，并指出反应是否是自发的。
解：查表得H2O的fG=-237kJ· -1 mol
NO的fG=86.6kJ· -1 mol
NH3的fG=-16.5kJ· -1 mol
O2的fG=0kJ· -1 mol
rG=4×(86.6)+6×(-237)-4×(-16.5)
=-1010.8(kJ· -1) mol
书写平衡常数的规则：
如果反应中有固体和纯液体参加，它们的浓度 不应写在平衡关系式中。如： CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)
Kc=[CO2]
CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(l)
Kc=[CO]/([CO2][H2])
稀溶液中进行的反应，如有水参加，水的浓度 也不必写在平衡关系式中。如： Cr2O72-+H2O=2CrO42-+2H+
ห้องสมุดไป่ตู้
体系的混乱度越低，有序性越高，熵值就越低。
如：冰的熵值为S冰=39.33J· -1· -1 K mol
水的熵值为S水=69.91J· -1· -1 K mol
水汽的熵值为S汽=189J· -1· -1 K mol
三、标准熵
在1.01×105Pa压力下，1mol纯物质的熵值叫做 标准熵，ST。 热力学第三定律定义： 在0K时，任何物质完美晶体或纯净单质的熵值