【精品课件】无机化学第三章化学反应速率和化学平衡

质量作用定律
对基元反应，在一定温度下，其反应速 率与各反应物浓度幂的乘积成正比。
如：基元反应 aA+bB→cC+dD υ ∝ {c(A)}a{c(B)}b υ = k{c(A)}a{c(B)}b
(1) υ为瞬质时量速作率用定律只适用基元反应
(2)k为速。 率常数,反应物为单位浓度时的反应速率, k越大，给定条件下的反应速率越大
注意:不一定 α=a、β=b
对于复杂反应：
a A b B yY zZ
r kcA cB α,β—反应级数：若α=1，A为一级反应； β=2，B为二级反应，则α+β=3，总 反应级数为3。α，β必须通过实验确定其值。 通常α≠a,β≠b。 k —反应速率系数：零级反应 mol·L-1 ·s-1； 一级反应 s-1；二级反应 (mol·L -1)-1 ·s-1； k 不
同一反应，k与反应物浓度、分压无关，与反
应的性质、温度，催化剂等有关
(3)式中各浓度项的幂次之和(a+b)为反应级数
2007-5-27
反应速率方程
反应：C2H4Br2+3KI→C2H4+2KBr+KI3 测得 υ = kc(C2H4Br2)·c(KI) 而不是 υ = k{c(C2H4Br2)}·{c(KI)}3
dt
dt
d.
dc(Z) =- dc(W)
dt
dt
3. 2影响反应速率的因素 3.2.1浓度对反应速率的影响
（1）质量作用定律和速率方程式
化学反应的过程有的简单，有的则比较 复杂。反应物只经一步反应就变为生成 物的称基元反应，也叫简单反应。
其它经过多步过程的反应称非基元反应， 也叫复杂反应。
基元反应：反应物一步就直接转变为产物
100 K以内时， Ea和A可看作是不随温度改变的
常数。
3.3. 反应速率理论
3.3.1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。
60
333
3.00 ×10-3 2.9 ×10-3 -5.84
k-T 图
lnk -1/T 图
阿仑尼乌斯公式
显然
ln
k
~
1 T
为直线关系，直线的斜率为
-
Ea R
，
直线的截距为lnA.
阿仑尼乌斯认为A和 Ea 都是与温度无关的常
数。实际上活化能和指前因子均与温度相关，
不过对某反应而言，当温度变化在指定范围
为什么？实际上反应分三步进行: ①C2H4Br2+KI→C2H4+KBr+I+Br (慢反应) ②KI+Br→I+KBr ③KI+2I→KI3
①反应速率决定了整个反应的速率
反应速率方程
书写反应速率方程式应注意: (1) 稀溶液反应, 速率方程不列出溶剂浓度
如 C H O 12 22 11 + H2O → C6H12O6 +C6H12O6
描述了速率随温度而变化的指数关系。A称为指 前因子， Ea 称为阿仑尼乌斯活化能。
（2）对数式： lnk REaTB
描述了速率系数与 1/T 之间的线性关系。可以根 据不同温度下测定的 k 值，以 lnk 对 1/T 作图，
从而求出活化能 E a 。
Example 4
对反应 2N2O5(g)
4NO2(g) + O2(g)，若有下列数据，
葡萄糖
果糖
υ = kc(C12H22O11)·c(H2O)
= kc(C12H22O11)
(2) 固体或纯液体不列人速率方程中
如 C(s) + O2(g) → CO2(g) υ = kc(O2)
反应级数 aA + bB → cC + dD
υ =k{c(A)}α{c(B)}β
α、β — 分别表示物质A、B的反应级数
计算T(其℃反) 应的T活(K化) 能. 1/T(K)
k(s-1)
ln(k)
20
293
3.41×10-3 2.0 ×10-5 -10.82
30
303
3.30 ×10-3 7.3 ×10-5 -9.53
40
313
3.19 ×10-3 2.7 ×10-4 -8.22
50
323
3.10 ×10-3 9.1 ×10-4 -7.00
第三章 化学反应速率和 化学平衡
3.1化学反应速率 3.2影响反应速率的因素 3.3化学反应速率理论 3.4化学平衡 3.5化学平衡的移动
Question 1
反应 2W+X Y+Z 哪种速率表达式是正确的？
a.
dc(X ) =dc(Y)
dt
dt
b.
dc(X ) =- dc(W)
dt
dt
c.
dc(Z ) =dc(Y )
α+β — 表示反应的总级数
反应式
速率方程
反应 级数
2HI(g)→H2(g)+I2(g)
υ=k
0
SO2Cl2(g)→SO2(g)+Cl2(g) υ =kc(SO2Cl2) 1
CH3CHO(g)→CH4(g)+CO(g) υ=k{c(CH3CHO)}3/2 3/2
NO2(g)+CO(g)→NO(g)+CO2(g) υ=kc(NO2)c(CO) 1+1
解： 取每升高10 K，
k(390K)t(290K)2101024 k(290K) t(390K)
速率增加的下
限为2倍。
t( 2 9 0 K ) 1 0 2 4 1 0 m in 7 d
阿仑尼乌斯（Arrhenius ）方程 程
1889年Arrhenius提出了k与T之间的定量关系
（1）指数式： k Aexp( Ea ) RT
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。
源自文库
如 又如
2NO + 2H2 → N2 + 2H2O ① 2NO + H2→N2+ H2O2 ② H2O2 + H2 → 2H2O
H2 + I2(g) → 2HI ① I2(g) → 2I(g) ② H2 + 2I(g) → 2HI(g)
随浓度而变，但受温度的影响，通常温度升高，
k 增大。
3.2.2温度对反应速率的影响
范霍夫根据大量的实验数据总结出一条经验规 律：温度每升高10 K，反应速率近似增加2~4倍。 这个经验规律可以用来估计温度对反应速率的影响。
例如：某反应在390 K时进行需10 min。若降温 到290 K，达到相同的程度，需时多少？