化学反应速率与化学平衡

总结
温度、浓度、催化剂对反应速度的影响
因素 单位体积内反 活化能 活化分子 活化分 反应速度 速度常数
应物分子数
Ea
百分数 子总数
v
k
增大 反应 物浓
度
升高 温度
加催 化剂
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Cu C2H5OH473k—523kCH3CHO +H2
C2H5OH
Al2O3 623K
CH2CH2
+H2O
v、许多催化剂对杂质敏感 助催化剂 催化毒物
B、催化作用理论
能量
B
无催化
Ea
B’
反应物 Eac
E’ac
E’a
有催化 生成物
反应历程
催化剂加快反应速率的原因： 改变原来的反应历程,降低反应的活化能 例如 N2 + H2 == 2 NH3 没有催化剂 Ea=326KJ/mol
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2、温度对反应速率的影响
实验：H2+O2 H2+O2
H2O 常温反应速度很慢 H2O 873K时爆炸式反应
大量实验数据
近似规律：
温度每升高10K反应速率大约增加2~4倍
阿仑尼乌斯(Arrhenius)1889年
温度与反应速率关系： 1、阿仑尼乌斯经验公式
阿仑尼乌斯经验公式：
- Ea
k = Ae RT
（2）基本特征 i、催化剂的作用是化学作用，化学性质不变，物 理性质可能变化
ii、催化剂只改变反应速率,不改变反应的可能性， 不能使非自发反应变成自发反应
iiii、催化剂只能缩短可逆反应达到平衡时间,不能 改变平衡状态
iv、催化剂有高度选择性 a、某种催化剂只对某一反应或某一类型的反应有催
化作用 b、对同一种反应物用不同的催化剂,得到不同产物
基础化学课件
第二章：化学反应速率与化学平 衡 （第一讲）
第一节：化学反应速率
2003 年 9 月
第一节 化学反应速率
化学反应的进行快慢是化学反应速率所要讨论的 问题，反应的快慢是物质本性决定的，当然也与外部 环境也很大的关系。
一、化学反应速度的表示方法:
aA + bB == dD +eE
VA= -ΔCA /Δt
O C
N OO 无效碰撞
O C
O NO
有效碰撞
O C O
NO 产物
总结： 能量较高，方位合适的分子的碰撞才是有效碰撞。
能量
活化分子最低能量
反应物分子平均能量 Ea
Ea’ 生成物分子平均能量
ΔH<0 ΔH=Ea –Ea’
反应进程
f
二、影响化学反应速度的因素： ( 浓度\温度\压强\催化剂) 1、浓度对化学反应的影响。 恒温下的化学反应，其速度主要取决于反应物浓
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温度上升，反应速率增加
（2）反应速率k与活化能Ea关系 对不同反应，当温度一定时，活化能Ea越大，lnk越小。
反应活化能越大，反应速率越小
活化 分子 活化 分子
E
E2
E1’
Ea
E1
活化分子的最低能量 Ea’
分子的平均能量
初始状态
温度升高后
温度与反应速率的关系 温度提高
单位时间内， 分子间有效碰 撞频率增加
N2 + H2 == 2 NH3 有催化剂 Ea=175.5KJ/mol
C、催化反应的种类 均相催化反应 催化剂和反应物同处一相 多相催化反应 催化剂和反应物不同相
（1）均相催化反应 例 CH3CHO → CH4 + CO (慢) Ea=190.37 KJ/mol 加催化剂I2
CH3CHO +I2 → CH3I + HI +CO (较快) Ea1=136 KJ/mol < Ea CH3I + HI → CH4 +I买的VIP时长期间，下载特权不清零。
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ln k = - Ea + ln A RT
k——反应速率常数 A——指前因子或频率因子 Ea——实验活化能 T——热力学温度 R——气体常数（8.341J•K -1• mol-1)
阿仑尼乌斯公式推论： （1）反应速率与温度的关系：
ln k = - Ea + ln A RT
在一定温度范围内，对同一个反应，活化能Ea和频率 因子A是常数，指数因子e-Ea/RT随T升高而增大，k增大。
2）反应物分子吸附在催化剂表面上
3）反应物分子在催化剂表面上进行反应，生成产物
4）产物从催化剂表面解吸
5）产物通过扩散，离开表面
例如 合成氨的反应中，用铁作催化剂
Fe
N2 + H2 → NH3 N2 + 2 Fe → 2N ﹉﹉ Fe 2N ﹉﹉ Fe + 3H2 → 2NH3 + 2Fe
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（2）反应分子具备一定能量 活化分子 ： 能量超出一定值，直接作用后
能发生化学作用的分子 活化能 ： 活化分子所具有的最低能量与反
应物分子的平均能量的差值
E
活化分子
E2
活化分子的最低能量
Ea
E1
分子的平均能量
活化能Ea = E2 - E1
（3）、碰撞有效方位 CO（g)+NO2(g) = 买的VIP时长期间，下载特权不清零。
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VD = ΔCD /Δt
浓度的单位常用mol/L 时间常用单位秒(s)、分 (min) 、小时(h)，所以化学反应速率的的单位常用 mol/(L X S) mol/(L Xmin) mol/(L X h)。
例:在某条件下,将2mol N2O5放入1升的容器中加热分 解,4秒钟后测的的浓度是1.2mol/L,求该反应的反应速 度.
当用NO2的浓度变化来表示反应速度,则:
V NO2 = ΔC NO2 /Δt = 0.4 mol/(L*S)
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该反应如果用VO2表示，则VO2=0.1 mol/(L*S) . 则VN2O5 : VNO2 : VO2 == 2 : 4 : 1
对于一般的反应aA + bB == dD +eE VA/a = VB/b =VD/d = VE/e
二、反应速度理论与活化能
有效碰撞理论
（1）碰撞频率 反应物分子间的相互碰撞是反应进行的先决条件 碰撞频率越可在搜索时使用专有高级功能：一键搜索0下载券文档，下载券不够用不再有压力！
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自动催化作用
H2O2 + H2SO4 + KMnO4 → Mn2+ + O2 +H2O +K2SO4
酸碱催化反应
酯的水解
H+
CH3COOCH3 +H2O → CH3COOH +CH3OH
OH-
H2O2的分解 H2O2 → H2O + O2
（2）多相催化反应 多相催化反应五步骤
1）反应物分子扩散到催化剂表面
度，反应物浓度越大，反应速度越快。 对于一般的反应aA + bB == dD +eE v = k CAm X CBn
E
E2 原始浓度
浓度增大大后
二、压强对化学平衡的影响
压强只对有气体参加的反应有影响,压强 增大,单位体积内的分子数目增多,单位体积内 的活化分子数目增多,反应速度增大,反之,减小 压强,反应速度减慢.
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获取外界能量 后，活化分子 数量增加
反应速率增加
3 、催化剂对化学反应速率的影响 A、催化剂及催化作用
（1）定义 ：在化学反应中能显著改变化学反应速率而本 身在反应前后其组成、质量和化学性质保持不变的物质。
催化剂分类 正催化剂 加快化学反应速率 负催化剂 减慢化学反应速率 H2 + O2铂==粉H2O
解:
2N2O5 == 4NO2 + O2
开始时各物质的浓度(mol/L) 2
0
0
4秒内反应的物质浓度(mol/L) 1.2-2 1.6 0.4
平均每秒的浓度变化(mol/(L*S)) -0.2 0.4 0.1
当用N2O5的浓度变化来表示反应速度,则:
V N2O5 = -ΔC N2O5 /Δt = 0.2 mol/(L*S)
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