无机化学第3章化学反应速率详解
第三章 化学反应速率、方向和限度
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。
无机化学第三章化学反应速率和化学平衡ppt课件
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5
反应进度 0＝∑νBB B
对于化学计量方程式
dξ = dnB /νB
nB——B的物质的量 ξ的单位为mol νB——为B的化学计量数
改写为 dnB = νB dξ
开始时ξ0=0, 、 nB =０ 反应进度为ξ时： nB =νBξ
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6
反应进度
nB =νBξ
基元反应：反应物一步就直接转变为产物
如：
2NO2→ 2NO + O2
NO2 + CO →NO + CO2
非基元反应：反应物经过若干步(若干个
基元反应步骤)才转变为产物。
如 又如
2NO + 2H2 → N2 + 2H2O ① 2NO + H2→N2+ H2O2 ② H2O2 + H2 → 2H2O
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
0.3mol L1 s1
v NH3
cNH3
t
0.4 0.0mol L1 2 0s
0.2mol L1 s1
v N2 : v H2 : v NH3 1: 3 : 2
●瞬间速率：某瞬间（即t0)的反应速率
vNH3
dcB，则得：
v 1 dcB B dt
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11
对于上述 N2 3H2 2NH3 化学计量方程式 ：
v 1 d 1 dcB V dt B dt
1 dcN2 1 dcH2 1 dcNH3
1 dt
3 dt 2 dt
aA + bB
反应 2W+X Y+Z 哪种速率表达式是正确的？
大学无机化学课件03化学反应速率
反应速率越大。
26
反应进程势能图
1.ΔH = E正 – E逆
2. 微观可逆性原理
27
实验活化能
❖ 反应物分子须经过一个活化中间状态才能 转化为产物，该中间状态即活化分子。
❖ 由普通反应物分子转变为活化分子需吸收 的能量即活化能Ea。
❖ 根据活化能的大小，和反应能量变化曲线， 可以知道反应是吸热的还是放热的，以及 反应速率的相对快慢。
30
3.3 浓度对反应速率的影响
一、基元反应、简单反应与复合反应
➢ 基元反应(elementary reaction) ：反应物分子一步 作用直接转化成产物的反应。由一个基元反应构 成的化学反应称为简单反应。 例：N2O4 = 2NO2 是基元反应，也是简单反应。
➢ 非基元反应：由两个或两个以上基元反应组成的 化学反应，又称复合反应（complex reaction） 、 总反应（overall reaction）。
2. 当具有足够能量的分子以适当的空间取向靠近 时，要进行化学键重排，能量重新分配，形成 一个过渡状态的活化配合物。
3. 过渡状态的活化配合物是一种不稳定状态。 可形成生成物，也可回到反应物。
23
3.2 反应速率理论简介
二、过渡态理论
如: A+ B-C [A…B…C] = A-B +C 反应物 活化配合物 产物
化学反应涉及两个基本问题： ①反应的方向和限度: 反应热力学
反应是否自发，自发的方向和程度 ②反应的速率和具体步骤: 反应动力学
研究途径和速率问题
3
研究反应速率的意义
反应速率
快 ，如爆炸反应，中和反应。 慢，金属的锈蚀，食品的腐烂，
化学反应速率(无机化学核心教程)
Rate of chemical reaction
作业：PP55 1，3，4，9，13
CO(g) + NO(g) == CO2(g) + 1/2 N2(g) Kθp=1.9×1060 >> 500 (298K)
常温下，此反应基本上不能进行，为什么？
CO(g) + NO(g)
3 2 1
时间变化
反应物浓 度减少
生成物浓 度增加
想一想：化学反应速度与普通物体的移动速度 有些什么相同的地方？
全程平均速度 某一点的瞬时速度
二、化学反应的平均速率和瞬时速度
平均速率 瞬时速率
△c（反应物） =－ △t
dc（反应物） = －
dt
IH2O2(aq) === H2O(l) + 1/2O2(g)
E
E1 A+B+C
(1)
(2) [AC]+B
C A+B AB
[AB]+C
练习题
√1、如果催化剂能使正增加三倍，
那么必然也能使逆增加三倍。
×2、加入催化剂能使平衡常数增大。
×3、催化剂能使非自发反应变成自发反应。
三、生物催化剂——酶
酶
底物
产物（脂肪、淀粉）
特点
选择性特别高 须适当的pH、T 催化效率特别高
2.50
0
0
1.00min 2.50－2x 4x
x
c0= 2.50/5.00 = 0.500(mol/L)
lnc = - kt + lnc0
0.5mol/L
1.68x10-2s-1 60 s
N2O5的剩余浓度：c = 0.182(mol/L) ∴ N2O5的剩余量 = 0.182×5.00 = 0.910(mol) ∵ 2.50 － 2x = 0.910 ∴ x = 0.795 (mol)
北理无机化学第3章-化学动力学基础
基元反应
§3.2 浓度对反应速率的影响
NO2(g)+CO(g) NO(g)+CO2(g)
v=kc(NO2)c(CO)
反应级数 n = 2
基元反应 2NO(g)+O2(g)2NO2(g)
v=kc(NO)2c(O2)
反应级数 n = 3
第三章 化学动力学基础
3．注意
§3.2 浓度对反应速率的影响
或
lg{k}
Ea 2.303RT
lg{k0}
k： 反应速率常数，由反应的性质和温度决定；
Ea：实验活化能，单位为kJ·mol-1，是表示反应特性 的常数；
k0：指数前因子，频率因子，对指定反应为一常数。
第三章 化学动力学基础
§3.3 温度对反应速率的影响
3.3.2 Arrhenius 方程式的应用
vB ΔcB Δt
vC
ΔcC
t
vD ΔcD Δt
浓度的单位：mol·L-1 时间的单位：s（h、min）
第三章 化学动力学基础
例：
起始浓度/（mol·L-1）
§3.1 反应速率的意义
N2 + 3H2 → 2NH3
13
0
2秒后浓度/（mol·L-1）
0.8 2.4 0.4
同一反应，可用不同物质的浓度的变化表示反应速率，其 值可能不同。
vN2
-
(0.8-1) 2
0.1mol
L-1
S-1
vH2
-
(2.4- 3) 2
0.3 mol
L-1
S-1
vNH3
(0.42
0)
0.2 mol
L-1
S-1
第三章 化学动力学基础
化学反应速率与平衡常数
化学反应速率与平衡常数化学反应速率是指在化学反应中，反应物转变成产物的速度。
了解反应速率及其影响因素对于研究和控制化学反应具有重要意义。
平衡常数是反应达到平衡时，反应物和产物浓度的比值的稳定值。
本文将分别探讨化学反应速率和平衡常数的概念、影响因素以及相关计算方法。
一、化学反应速率1.1 定义和表示方式化学反应速率是指在一定时间内反应物消失的量（质量或浓度）或产物生成的量（质量或浓度）。
通常情况下，反应速率用化学反应物质的浓度变化率表示。
以一个典型的化学反应为例，记作：aA + bB → cC + dD其中，A和B是反应物，C和D是产物，a、b、c、d分别是它们的系数。
化学反应速率可表示为：v = -1/a(d[A]/dt) = -1/b(d[B]/dt) = 1/c(d[C]/dt) = 1/d(d[D]/dt)其中，[A]、[B]、[C]、[D]分别是反应物和产物的浓度，t是时间，负号表示反应物浓度下降，正号表示产物浓度增加。
1.2 影响因素化学反应速率受多个因素影响，主要包括温度、物质浓度、物质状态、催化剂和反应物粒子密度等。
1.2.1 温度：温度是影响化学反应速率最重要的因素之一。
根据理论，随着温度的升高，反应物分子的能量也增加，使得分子之间发生碰撞的概率增加，碰撞的能量也增大，从而增加反应速率。
1.2.2 物质浓度：反应速率与反应物的浓度成正比关系。
当反应物浓度增加时，反应物分子之间发生碰撞的概率增大，从而增加反应速率。
1.2.3 物质状态：固态物质的反应速率较慢，液态物质的反应速率适中，而气态物质的反应速率较快。
1.2.4 催化剂：催化剂能够提供新的反应路径，降低反应的能量峰值，从而降低了反应速率所需的能量，加速了反应速率。
1.2.5 反应物粒子密度：反应物粒子密度越大，分子之间的碰撞概率越高，从而反应速率越快。
1.3 实验测定方法为了测定反应速率，可通过观察反应物浓度或产物浓度随时间的变化来获取。
大专无机化学-化学反应速率与化学平衡
相减
1 H 2 (g)+ S2 ( g ) H 2S(g) 2 3H 2 (g)+SO 2 ( g ) H 2S(g)+2H 2 O(g)
1 H 2S(g) H 2 (g)+ S2 ( g ) 2
化学平衡与反应速率
aA (g ) +
V
V正 V正 V逆
bB( )
g
V正 V逆
cC (g ) + dD (g )
V
V逆 V逆 V正
V逆
0
V正 t1
t
0
t1
t
生成物浓度为零开始反应直到平衡
反应物浓度为零开始反应直到平衡
标准平衡常数
也称为热力学平衡常数，以符号Kθ表示 Kθ是被定义的 Kθ的值与特定的反应方程式相对应，与反 应方程式的化学计量数有关，而与起始时 的物质浓度（或分压）无关 不再区分压力平衡常数和浓度平衡常数
温度对反应速率的影响
温度升高加速反应进行，温度降低减慢反 应进行
夏天食物易变质， 夏天食物易变质，高压锅煮饭易熟等等
温度对反应速率的影响见课本表格 温度是实际生产中比较容易控制的因素
催化剂与反应速率
催化剂：能显著影响化学反应速率而本身的组成、 质量和化学性质在反应前后不变的物质
正催化： 正催化：加速反应速率 负催化： 负催化：减慢反应速率 催化剂具有选择性，往往只对某些特定的反应有催化作用
例题
对于合成氨反应N2 + 3H2 ─→ 2NH3，在三个时刻 测得的瞬时反应速率分别为：
无机化学-影响化学反应速率的主要因素
非基元反应的速率方程 由两个或多个基元反应步骤完成的反应：
如, H2(g) + I2(g) =2HI(g)
实际是两步完成 I2(g) = I(g) + I(g) H2(g) + I (g) + I(g) = HI(g) + HI(g)
通过实验可以找出决速步骤(Rate determining step)
A2+B → A2B
A2→ 2A Slow reaction 2A+B→A2B Fast reaction
所以 v= k c(A2)
复杂反应的速率方程只能通过实验获得！
注意:
k 为速率常数 (比率常数)：
▲ 与T 有关
▲ 浓度均为单位浓度时，则称为比速率，k大v就大 ▲ n= a+ b + ‥·(反应级数) ▲ 用不同物种的浓度表示v时，k值也不同
区值增加较少；
● 对不同反应, 升高相同温度, Ea大的反应 k 增大的倍 数多(即具有较大的温度系数)。
c.催化剂对反应速率的影响
1、 催化剂与催化作用 催化剂: 能改变化学反应速率，而本身的组成、质量和化学性质在反应
前后保持不变的物质（正催化剂，负催化剂）。
催化作用的特点 ：
● 反应前后催化剂的组成、 性阿仑尼乌斯) 公式
k A eEa / RT
A：反应的频率因子 E a：反应活化能； R： 8.314 J·mol-1·K-1 T： 热力学温度
ln k Ea ln A RT
lg k Ea lg A 2.303RT
2、阿仑尼乌斯公式的应用
—— 求出任一温度下该反应的Ea 值
CO2(g)
反应速率 = k’ p(O2)（显然k’不是k）
【图文】无机化学 化学反应速率
k2 Ea 1 1 lg ( k1 2 .303 R T1 T2 反之，已知T1和T2时的k1和k2也可以计算出该反应的活化能。
注意：①改变反应温度，改变了反应中活化分子的百分数，但并没有改变反应的活化能。
②无论是吸热反应还是放热反应，升高反应温度，都会使反应速率加快，只不过是吸热反应速率加快的程度大于放热反应而已。
2015/11/8 46
3、催化剂反应速率的影响• （1）催化剂是一种能改变化学反应速率，但不改变化学平衡位置，反应前后自身的化学性质和质量都不发生变化的物质。
能加快反应速率的称为正催化剂，能减慢反应速率的称为负催化剂。
• 催化剂能改变反应速率的原因是改变了化学反应途径，降低反应的活化能，提高了反应的活化分子百分数。
2015/11/8 47
多相催化（非均相催化）• 反应物与催化剂不是同一相，催化剂自成一相。
• 多相催化反应是在催化剂表面（或相界面）上进行的（又称表面催化反应）。
• 因此，当催化剂、温度、反应物的量一定时，反应速率与反应物分散度、生成物的扩散速率、催化剂的表面积大小等因素有关。
2015/11/8 48
酶催化• 酶（其化学本质是蛋白质或复合蛋白质）在生物体内所起的催化作用。
酶催化是界于均相与多相之间的催化。
• 酶催化的特点是：选择性高、催化效率高（较一般催化剂的催化效率高106~1010）、反应条件温和。
2015/11/8 49。
(完整版)大学无机化学第三章试题及答案
第三章 化学反应速率总章目标：1：了解化学反应速度的概念及反应速度的实验测定 2：了解基元反应、复杂反应、反应级数、反应分子数的概念 3：掌握浓度、温度及催化剂对反应温度的影响4：了解速率方程的实验测定和阿累尼乌斯公式的有关计算 5：初步了解活化能的概念及其于反应速度的关系。
各小节目标：第一节：反应速率的定义1:掌握表示化学反应速率的两个概念。
2：学会用平均速率和瞬时速率来表示化学反应速率。
○1平均速率：2121c c r tt -=-- ○2瞬时速率:某一时刻的化学反应速率。
第二节：反应速率与反应浓度的关系○1掌握反应级数的概念，学会建立简单的速率方程。
○2掌握速率常数k 的概念及意义，可以由速率常数的单位来确定反应级数。
第三节：反应机理○1了解什么是基元反应。
○2学会从微观角度角度建立速率方程探讨反应机理。
第四节：反应物浓度与时间的关系○1熟练掌握零级、一级、二级、三级反应中反应物浓度与时间的关系。
○2学会计算零级、一级反应的半衰期，了解二级、三级反应的半衰期。
第五节：反应速率理论的简介了解解释基元反应速率方程的碰撞理论和解释阿仑尼乌斯方程的过渡态理论。
第六节：温度对化学反应速率的影响○1掌握阿仑尼乌斯公式的三种表达方式及计算○1aE RTk Ae-=○2ln ln Eak A RT =-+○3ln lg 2.303a E k A RT=-+，○2熟悉温度对化学反应速率的影响。
○3学会计算不同温度下的速率常数的关系212112lg ()2.303a E k T T k R TT -=。
第七节：催化剂与催化反应简介简单了解催化剂对化学反应速率的影响原理。
Ⅱ 习题一 选择题1.下列说法正确的是（ ）A.反应速率常数的大小即反应速率的大小B.反应级数和反应分子数是同义词C.反应级数越大，反应速率越大D.从反应的速率常数的单位可以推测该反应的反应级数2.关于催化剂的下列说法中，正确的是（ ）(《无机化学例题与习题》吉大版)A 不能改变反应的△G , △H, △S, △UB 不能改变反应的△G ，但能改变△H ，△S, △UC 不能改变反应的△G ，△H ，但能改变△S, △UD 不能改变反应的△G ，△H, △U ，但能改变△S3.对任意化学反应，其含义是（ ）A.表明它是二级反应B.表明它是双分子反应C.表明反应物与产物间的计量关系D.表明它是基元反应4.二级反应速度常数的量纲是（ ）(《无机化学例题与习题》吉大版)A. s -1B. mol ∙dm -3 C . mol ∙dm -3 ∙ s -1 D . mol -1∙dm 3∙ s -15.某化学反应进行1h ，反应完成50%，进行2h ，反应完成100%，则此反应是（ ）A.零级反应B.一级反应C.二级反应D.三级反应6.升高同等温度，反应速度增大幅度大的是（ ）(《无机化学例题与习题》吉大版)A.活化能小的反应B.双分子反应C. 多分子反应 D .活化能大的反应7.对于反应2D+E→2F，若反应机理为：（快）（快）（慢）则反应的速度方程为（）A.v=kC D2C EB.v=kC D C EC.v=kC D3/2C E D .v=kC D1/2C E8.某一级反应的速率常数为9.5×10-2min-1，则此反应的半衰期为（）(《无机化学例题与习题》吉大版)A.3.65 minB.7.29 minC.0.27 minD.0.55 min9.反应W产物的速度常数为8L2mol-2s-1，若浓度消耗一半时的速度为8L2mol-2s-1，则起始浓度为（）A.8mol/LB.4mol/LC.16mol/L D .2mol/L10.温度升高导致反应速率明显增加的主要原因是（）(《无机化学例题与习题》吉大版)A .分子碰撞几率增加 B.反应物压力增大C .活化分子数增加D .活化能降低11.有反应X＋Y＝Z。
化学中的化学反应速率(化学知识点)
化学中的化学反应速率（化学知识点）化学反应速率是指单位时间内反应物消失或产物生成的速率。
反应速率的快慢对于化学反应的研究和应用具有重要的意义。
本文将介绍化学反应速率的定义、影响因素以及如何测定反应速率。
一、化学反应速率的定义化学反应速率是指在一定条件下，反应物消失或产物生成的速率。
一般情况下，反应速率可以通过反应物消失的速率来描述，以此来衡量反应进行的快慢。
化学反应速率可以用如下公式来表示：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。
速率的单位可以是摩尔/升·秒（mol/L·s）、分子/升·秒（molecules/L·s）等。
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，主要包括以下几个方面。
1.反应物浓度：当反应物浓度增加时，反应物之间的碰撞频率增加，从而增加了反应的可能性，使得反应速率加快。
2.温度：提高温度会增加反应物的动能，使反应物之间的碰撞更加频繁且具有更高的能量。
因此，温度升高会加快反应速率。
3.催化剂：催化剂可以降低反应的活化能，使反应物更容易发生反应。
催化剂的存在可以提高反应速率，而不参与反应本身。
4.表面积：反应物的表面积越大，反应物颗粒之间的碰撞频率就越高，反应速率也会增加。
5.反应物的物理状态：气相反应相较于固相反应和液相反应具有更高的反应速率，因为气态分子之间的自由运动能带来更频繁的碰撞。
三、测定反应速率的方法测定反应速率是研究反应动力学的重要手段，常用的方法有以下几种。
1.逐点法：在反应过程中，定时取样，通过测定不同时间点上反应物消失或产物生成的量来计算反应速率。
2.连续监测法：利用分光光度计、电导计等仪器对反应过程进行实时监测，获得反应物浓度的变化曲线，从而计算反应速率。
3.消失溶液平行测定法：将相同溶液分装到多个容器中，分别对不同容器中的反应液进行逐点法测定并计算平均速率，以提高测定结果的准确性。
无机化学2 —化学反应速率(1)定义与表示
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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 为活化能，能量超过E 的分子为活化分子， 越高， Ea为活化能，能量超过Ea的分子为活化分子，Ea越高，反应速 率越慢。不同反应，活化能不同, 这影响反应速率。 率越慢。不同反应，活化能不同, 这影响反应速率。 如图2——3（P8） 如图2 3 一定温度下，每个反应都有特定的活化能。不同反应， 一定温度下，每个反应都有特定的活化能。不同反应， 活化能不同。一般化学反应的Ea 40—400kJ/mol Ea在 400kJ/mol； 活化能不同。一般化学反应的Ea在40 400kJ/mol；反应的 Ea小于40kJ/mol，反应可在瞬间完成，反应的Ea 小于40kJ/mol Ea大于 Ea小于40kJ/mol，反应可在瞬间完成，反应的Ea大于 400kJ/mol，反应速度很慢。 400kJ/mol，反应速度很慢。
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1 化学反应速率的定义及其表示方法
对于恒容条件下的均相反应，常用单 对于恒容条件下的均相反应，常用单 恒容条件下的均相反应 位时间、 位时间、单位体积内反应物浓度减小或生 表示其化学反应速率。 成物浓度的增加表示其化学反应速率 成物浓度的增加表示其化学反应速率。 浓度单位为mol/L，时间单位可用秒 浓度单位为 ， ）、分 （s）、分（min）或小时（h）表示，则 ）、 ）或小时（ ）表示， 化学反应速率（ ）的单位为mol/L·s或 化学反应速率（υ）的单位为 或 mol/L·min或mol/L·h 或
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反应过程中能量变化曲线
反 应 历 程
_ _ 正反应活化能 Ea = E（活化配合物分子） - E（反应物分子） 活化配合物分子） 反应物分子）
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无机化学课件 第三章 化学热力学基础：反应方向与反应限度
第三章化学热力学基础——反应方向与反应限度3.1 什么是化学热力学Fe 2O 3(s) + 3 CO(g) →2 Fe(l) + 3 CO 2(g)为什么不能用同样的方法进行高炉炼铝？NO ，CONO 和CO 是汽车尾气中的有毒成分，它们能否相互反应生成无毒的N 2和CO 2？2NO (g) + 2CO(g) →N 2(g) + 2CO 2 (g)石墨金刚石C (石墨) →C (金刚石)库里南1号？化学热力学的作用：●体系(System)●环境(Surrounding)(一)The system is the sample or reaction mixture in which we are interested. Outside the system are the surroundings. The system plus its surroundings is sometimes called the universe.体系环境能量敞开体系封闭体系孤立体系●封闭体系(closed system)：●敞开体系(open system)：●孤立体系(isolated system)：(二)●热(heat, Q)：Q的符号——体系吸热取正值，放热取负值。
●功(work, W)：Work = (Force) ×(Distance)体积膨胀功W的符号——环境对体系做功取正值，体系对环境做功取负值。
●体积膨胀功：The gas does work as it expands isothermally, but heat flows in torestore the energy lost as work.The gas does no work as it expands isothermally into a vacuum.W = －F ⋅d =－(P ⋅A ) ⋅h = －P ⋅ΔV W =－P ext ⋅ΔV(三)——恒压反应热(Q p)和恒容反应热(Q v)铝热剂(thermite)可引发强烈的放热反应(Al + Fe2O3)，其可熔化所产生的金属铁，并产生“铁花”。
无机化学 化学反应速率
NO + CO2
r ( NO) lim
t 0
c( NO) dc( NO) t dt
14
瞬时速率可由实验 测定，一般采用作图法 求出： (1) 画出浓度— 时间(c-t) 曲线图； (2) 在指定时间的曲线 位置上做切线； (3) 求出切线斜率的绝 对值(用作图法, 量出线 15 段长, 求出比值)。
2N2O5
1 1 1 r ( N 2 O 5 ) r ( NO 2 ) r (O 2 ) 2 4 1
9
a A+ b B
gG+hH
1 c(A) 1 c(B) 1 c(G) 1 c(H) a t b t g t h t
1 1 1 1 r (A) r (B) r (G ) r (H) a b g h
解：对比实验1和实验2，c0(A)扩大2倍时, r0(G)同时扩大2倍，得 r(G) c(A)。
对比实验1和实验3，c0(B)扩大2倍时, r0(G) 同时扩大22 (4)倍，得 r(G) c(B)2。
34
故
r(G) = kG c(A) c(B)2
据此可知，反应对A是一级，对B是二级， 反应级数是3。 将实验1的数据代入速率方程可以求出速 率常数kG。
实际上，反应速率相当慢!
热力学--- 可能性 动力学--- 现实性
1
化学是研究物质变化的科学。 化学家们要了解一个新物质是 怎样由反应物生成的，了解化 学反应的速率和如何控制反应 速率是非常重要的。
2
3
这些都是化学动力学的研究范畴。
4
第4章
4-1 4-2 4-3 4-4 4-5 4-6 4-7
化学反应速率
反应速率的定义 反应速率与反应物浓度的关系 反应机理 反应物浓度与时间的关系 反应速率理论简介 温度对化学反应速率的影响 催化剂与催化反应简介
化学反应速率
化学反应速率化学反应速率是指反应物质在单位时间内消耗或形成的量。
反应速率的大小与化学反应进行的快慢有关，可以通过实验来确定。
本文将介绍化学反应速率的概念、影响因素以及如何测量和调控反应速率。
一、化学反应速率的定义化学反应速率是指在单位时间内反应物质的消耗或生成速度。
一般用反应物浓度的变化量来表示，可以通过下式计算：反应速率= ΔC/Δt其中，ΔC表示反应物浓度的变化量，Δt表示时间间隔。
反应速率越大，反应进行得越快，反之亦然。
二、影响化学反应速率的因素1. 浓度：反应物浓度越高，反应速率越快。
这是因为高浓度意味着反应物分子碰撞的几率增加，从而增加了反应速度。
2. 温度：温度升高会导致分子动能增加，分子碰撞频率增加，反应速率增加。
根据阿伦尼乌斯方程，温度每升高10摄氏度，反应速率会增加2倍至3倍。
3. 催化剂：催化剂是能够改变反应机理、降低活化能的物质。
添加催化剂可以提高反应速率，但催化剂本身在反应中不参与化学变化。
4. 表面积：反应物分子在固体表面上的反应速率比在液体中要快。
这是因为固体表面积大，反应物分子易于吸附在固体表面上进行反应。
三、测量和调控1. 实验测量：可以通过实验来确定反应速率。
例如，在固定温度下，测量反应物浓度随时间的变化，根据测得的数据计算反应速率。
2. 温度控制：调控反应温度可以改变反应速率。
通过改变温度，可以调节反应的快慢，实现对反应速率的控制。
3. 催化剂的使用：添加催化剂可以提高反应速率。
选择适当的催化剂，可以加快反应速度，提高反应效率。
4. 反应物浓度调节：调节反应物浓度也可以改变反应速率。
增加反应物浓度可以加快反应速率，减少浓度则相反。
结语化学反应速率是化学反应进行的快慢的量化指标，受多种因素影响。
了解化学反应速率的概念和影响因素，对于实际应用具有重要意义。
实验测量和调控反应速率是化学研究和工业生产中常用的手段，可以根据实际需要选择合适的方法来控制反应速率。
第三章：化学反应速率《无机化学》
对于基元反应:aA + bB = gG + hH：
v = kC C
a A
b B
速率方程
课
其历程为： 其历程为：
堂 例
题
2O3 (g) 3O2 (g)
对臭氧转变成氧的反应: Example : 对臭氧转变成氧的反应 O3 O3 ＋Ｏ 适合此历程的速率方程是什么？ 适合此历程的速率方程是什么？
a. kc(O3)2 c. kc(O3)2c(O2)
2 0 v = kC A C B
起始速率V/mol·l-1·s-1 V 2.50×10-7 2.50×10-7 2.50×10-7 1.00×10-6 2.25×10-6
课
堂
习
题
某化学反应：A+2B = 2C，在250K时，其反应速率和浓度的关系如下：
起始浓度C /mol·l-1 A 0.10 0.10 0.20 B 0.010 0.040 0.010
１、能量足够 ２、方向合适
如同投掷篮球
相 关
图 片
反应: H2O(g)+CO(g) → H2(g)+CO2(g)，只有当高能量CO中的C原子与高能量 H2O中的O原子靠近，并且沿着 C—O‥‥O—H直线方向碰撞，才能发生反应：
O
C
（a）有效碰撞
H
O
H
O C
（b）弹性碰撞
课 堂
对于反应 NO2 + CO →NO + CO2
ν
N 2O5
： NO 2 ： O 2 = 2：： ν ν 41
一、反应速率的表示方法 2、瞬时速率 苯胺 瞬时速率是缩短时间间隔，令△t趋近于零时的速率。
dC 反应物 −∆C = − v = lim dt ∆t→ 0 ∆t
无机化学：第三章 化学反应速率
第三章 化学反应的速率一、化学反应速率的概念化学反应速率是通过单位时间间隔内某反应物或某生成物浓度的变化来表示。
物质浓度的变化可以采用化学分析和仪器分析的方法测定。
单位为31mol dm s --⋅⋅，31mol dm min --⋅⋅等。
常用平均速率和瞬时速率来表示。
化学反应的瞬时速率等于时间间隔内0t ∆→时的平均速率的极限值。
表达式为0=lim t υυ∆→。
通常通过作图法来求瞬时速率，在c t -图像中，曲线上某一点切线的斜率的绝对值就是对应于该点横坐标t 的瞬时速率υ。
最有实际意义和理论意义的瞬时速率是初始速率0υ。
用反应进度定义的反应速率——对于任意一个化学反应0=B Bv B ∑，其反应速率可定义为单位体积内反应进度随时间的变化率。
表达式为1d d V tξυ=⋅ 用反应进度定义的反应速率值与物质的选择无关，也就是一个反应只有一个化学速率值，但与计量数有关。
二、化学反应速率理论——碰撞理论和过渡状态理论1、碰撞理论化学反应的发生，总要以反应物之间的接触为前提，即反应物分子之间的碰撞是有先决条件。
有效碰撞——能够发生反应的碰撞（1）能量要足够大（2）反应物分子要定向碰撞活化能和活化分子组——将具备足够能量（碰撞后足以反应）的反应物分子组，称为活化分子组。
分子组的能量要求越高，活化分子组的数量越少，这种能量要求称之为活化能，用a E 表示。
a E 在碰撞理论中，认为和温度无关。
a E →∞，活化分子组数则越少，有效碰撞分子数越小，故反应速率越慢。
分子不断碰撞，能量不断转移，因此分子的能量不断变化，故活化分子组也不是固定不变的。
但只要温度一定，活化分子组的百分数是固定的。
2、过渡状态理论（又称活化配合物理论）过度状态理论认为：反应的首要条件仍是反应物分子必须互相碰撞，但两个具有足够能量的反应物分子相互碰撞时，原来的化学键要断裂，新的化学键要形成，原子将要重新排列，经过一个过度状态，形成一种活化配合物。
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试计算反应开始100秒内的平均速率。
NO
2 5
cN 2O5 t
1.95 2.1 1.5 103 m ol L1 s 1 100
1 1
同理：vNO2 3.0 10 mol L s
2 5 2
3
vO2 7.5 104 mol l 1 s 1
3.2.3 反应分子数
反应分子……参加基元反应的分数目称为反应分子数。
注：1、此处的分子应理解为分子、离子、自由原子总称。 2、仅适用于基元反应，它是通过实验确定的。 3、已知的反应分子数只有1、2 和 3 。
3.2.3 反应分子数
SO2Cl2 = SO2+Cl2 NO2+CO = NO+CO2
单分子反应 双分子反应
2I + H2 = 2HI
三分子反应
Example : 对臭氧转变成氧的反应:
其历程为：
2O3 (g)
3O2 (g)
O3
O2 ＋Ｏ（快）
O3 ＋Ｏ
适合此历程的速率方程是什么？
a. kc(O3)2
2O3（慢）
c. kc(O3)2c(O2)
√
b. kc(O3)c(O)
d. kc(O3)2c(O2)-1
第3章 化学反应速率
9.11世贸大楼
钟乳石
相关图片
CO(g)＋NO(g)＝1/2N2(g) + CO2(g) ΔrGm ＝ －228.4 kJ· mol–1
本章教学要求
1、熟悉化学反应速率的表示方法。 2、掌握影响化学反应速率的因素。 3、理解化学反应机理：碰撞理论和过渡态理论。 4、初步掌握通过实验测化学反应的级数的方法。
3.2.4 反应级数和速率常数
1、反应级数的概念
质量作用定律仅实用于基元反应，故非基元反应的复杂反应的速率方
程都由实验确定。
例如： aA+ bB + cC +‥‥ = P 其反应速率方程具有反应物浓度幂乘积的形式：
v kC C A B CC
n=α+β+γ+…
3.2.4 反应级数和速率常数
2、反应级数的概念
在速率方程中，各反应物浓度的指数，称为该反应物的级数，所有 反应物的级数之和，称为该反应的总级数（n）。
a b v kC A CB
对于基元反应:aA + bB = gG + hH，
该反应对于A来说，属a级反应，对于B来说，属b级反应，该反应的总
级数 n = a+b。
3.2.4 反应级数和速率常数 反应级数可以为零，也可以为分数。例如反应：
5、熟悉催化剂的催化机理和在实际工作中的运用。
3.1 化学反应速率和速率方程
前
言
化学反应涉及两个基本问题：
1、在指定条件下反应进行的方向和限度……化学热力学。 2、反应进行速率和具体步骤(反应机理)……化学动力学。
研究化学反应速率与化学反应的机理，是化学动力学的任务。
3.1.1 反应速率的定义 反应速率一般以在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。
3.2 浓度对反应速率的影响
大量的实验证明：在一定温度下， 增大反应物的浓度，大都使反应速 率加快。
白磷在纯氧气中燃烧
白磷在含20%的氧气中燃烧
3.2.1 质量作用定律
1、质量作用定律
反应速率与各反应组分的浓度密切相关，人们总结出其影响规律： 质量作用定律：在恒温下，基元反应的速率正比于各反应物浓度幂的 乘积，各浓度幂中的指数等于基元反应方程中各相应反应物的系数。
对于反应：aA + bB = gG + hH
等效不等值
v a : vb : v g : v h a : b : g : h
等效等值
1 dCA 1 dCB 1 dCG 1 dC v a dt b dt g dt h dt
▲实际工作中如何选择，往往取决于哪一种物质更易通过试验监测其浓度变化.
由两个或两个以上的基元反应组成的化学反应，叫总反应。
如何描述一个化学反应的反应机理呢？
例如：氢气与碘蒸气生成碘化氢的反应：
H2 （g） + I2（g）= 2HI （g）
其反应机理是：
速控步 骤
第一步：I2 （g） = 2I （g）
（快反应）
第二步：H2 （g） +2I （g） = 2HI （g） （慢反应）
2 Na (s) ＋ 2 H2O ＝ 2 NaOH (aq) ＋ H2 (g)
其速率方程为 v＝k 零级反应的反应速率与反应物浓度无关。 有的反应速率方程较复杂，不属于 v＝ k c(A) x c(B) y 形式，对 于这样的反应则不好谈反应级数。 如 H2 (g) ＋ Br2 (g) ＝ 2 HBr (g)的速率方程为：
N O： NO ： O 2： 4： 1
2
3.1.2 平均速率和瞬时速率 2、瞬时速率 苯胺 瞬时速率是缩短时间间隔，令△t趋近于零时的速率。
dC反应物 C v lim dt t 0 t
C dC生成物 v lim dt t 0 t
瞬时速率只能用作图的方法得到，例如对于反应（45 ℃ ）： 2N2O5 → 4NO2 + O2
对于基元反应:aA + bB = gG + hH：
v kC C
a A
b B
速率方程
3.2.2 基元反应与非基元反应
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。
※ 基元反应：由反应物微粒
(分子、原子、离子或自由基)
一步直接生成产物的反应称为 基元反应。
NO2+CO = NO + CO2 2NO2 = 2NO + O2
化学反应速率的单位可为mol· L-1· s-1、mol· L-1· min-1、mol· L-1· h-1…。 3.1.2 平均速率和瞬时速率 1、平均速率
ci i t
反应物取“-”， 产物取“+”
例：在298K下，将2.1 mol· L-1的N2O5充入一密闭容器中，分解反应中各物质浓 度变化如下： 起始浓度/ mol·L-1 100秒末浓度/ mol·L-1 2 N 2 O5 （ g ） 2.1 1.95 → 4NO2(g) 0 0.30 + O2(g) 0 0.075
k cH2 c v= cHBr 1 k' cBr2
1/2 Br2
例如：某反应 A + B → C + D，通过实验测得反应物的起始浓度和对应的反 应速率，如下表所示。