基础化学电子教案第四章 化学反应速率与化学平衡共49页

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第四章 化学反应速率和化学平衡
对于非基元反应，反应物浓度的指数必须由实验测出，它往往与反 应式中的化学计量数不一致。其数学表达式为：
kc(A)c(B)
式中，a，b 分别为对反应物A及B的反应级数，α+β＝n为反应的
总级数。
二、压力对化学反应速率的影响
对于有气态物质参加的反应，压力影响反应的反应速率。在一定 温度时，增大压力，气态反应物质的浓度增大，反应速率增大；相反， 降低压力，气态反应物浓度减少，反应速率减小。
N2 (g) + 3H2 (g) → 2NH3(g)
起始浓度/(mol/L) 1.0
3.0
0
2s末浓度/(mol/L) 0.8
2.4
0.4
计算反应开始后2s内的平均速率。
解: 分别以N2、H2和NH3的浓度变化来表示反应速率：
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第四章 化学反应速率和化学平衡
(N2)ΔcΔ (N t2)02.801 ＝ 0.1mol/(L·s)
在一定温度下，其经验速率方程（亦称质量作用定律）的数学表达式 为：
ca(A)· cb(B)
kca(A)· cb(B)
式中 v
—— 反应的瞬时速率；
c(A)—— A物质的瞬时浓度，mol/L； c(B)—— B物质的瞬时浓度，mol/L； a —— 反应式中A物质的化学计量数； b —— 反应式中B物质的化学计量数； k —— 反应的速率常数。
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第四章 化学反应速率和化学平衡
只有一个分子参与反应，称为单分子反应。如
A → 产物
kc(A)
有两个分子参与反应，称为双分子反应。 如 A + B → 产物
kc(A)· c(B)
或
2 A → 产物
kc2(A)
k数值的大小，取决于反应的本质。一定温度下，不同反应的速率
常数不同。对同一反应而言，反应物浓度对k值无影响，但温度、催化
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第四章 化学反应速率和化学平衡
第一节 化学反应速率
一、化学反应速率
化学反应速率可以用单位时间内某一反应物浓度的变化或生成物 浓度的变化的正值来表示。浓度的单位常用mol/L，时间的单位可选秒 (s)、分(min)、小时(h) 。
描述化学反应速率时可选用平均速率或瞬时速率。
反应 aA + bB → cC + dD
第四章 化学反应速率和化学平衡
31 教学基本要求 2 第一节 化学反应速率
3 第二节 影响化学反应速率的因素 4 第三节 化学平衡
53 第四节 化学平衡的移动及应用
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第四章 化学反应速率和化学平衡
教学基本要求
一、了解并掌握化学反应速率的概念、表示方法和反应速率方程。 二、掌握质量作用定律及其应用范围。 三、正确理解平衡常数的物理意义及表示方法。 四、 能熟练进行有关化学平衡的计算。 五、能运用平衡移动原理说明浓度、压力及温度对化学平衡移动 的影响。
平均速率可表示为：
(A)Δc(A)
Δt
( B)
Δc ( B)
Δt
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第四章 化学反应速率和化学平衡
(C) Δc(C)
Δt
(D) Δc(D)
Δt
反应速率的单位是mol/(L·s)、mol/(L·min) 或 mol/(L·h)。
若为气体反应，也可用气体分压的变化来表示。
例：在一定温度和体积下由N2和H2合成NH3：
Δt0 Δt
dt
N2O5浓度随时间的变化
瞬时反应速率也可以用作图的方法求得。如图中曲线上某点a 或b 的斜率，即为时间t1和t2时的反应瞬时速率。
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第四章 化学反应速率和化学平衡
二、反应速率的测定
（1）化学方法 该方法是直接从反应器中取样，用化学分析方法测定样品中各物 质的浓度。这种方法一般用于液相反应。由于在取样品时，反应仍可 继续进行，故需采用骤冷、冲稀、加阻化剂或分离催化剂等有效方法 使反应立即停止，然后再进行分析。 （2）物理方法 该方法是测定反应混合物的某些与浓度有关的物理量随时间的变 化，间接得到不同时刻的浓度。此法较化学方法迅速而方便，既易于 跟踪反应，又可制成能自动记录的装置。通常测定的物理量有：压力、 体积、旋光度、吸光度、电导率等。对于不同反应可以选择不同的物 理量。所选取的物理量不仅要满足灵敏度高、测量方便的条件，而且 要满足在变化范围内物理量同各有关物质的浓度近似成线性关系的条 件，从而可得物理量与浓度的变换式。
反应分两步进行
H2 (g) + I2 (g) → 2HI (g)
第一步 I2 (g)
2I (g)
第二步 H2 (g) + 2I (g) → 2HI (g)
每一步均为基元反应，总反应为两步反应的和。
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第四章 化学反应速率和化学平衡
2.经验速率方程式 任一基元反应
aA + bB → cC + dD
反应 aA + bB → cC + dD
瞬时速率可表示为：
(A)limΔc(A) dc(A)
Δt0 Δt
dt
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第四章 化学反应速率和化学平衡
(B)limΔc(B) dc(B)
Δt0 Δt
dt
(C)limΔc(C) dc(C )
Δt0 Δt
dt
(D)limΔc(D) dc(D )
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第四章 化学反应速率和化学平衡
第二节 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.基元反应和非基元反应
一步就能完成的反应称为基元反应。
基元反应中实际参加反应的反应物的粒子（分子、原子或离子）
数，称为反应分子数。按反应分子数可把基元反应分为单分子反应、
双分子反应等。
两步或两步以上才能完成的反应称为非基元反应。如
剂ห้องสมุดไป่ตู้因素对k值的大小有影响。
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第四章 化学反应速率和化学平衡
在应用速率方程时，应注意： 若反应中出现反应物的浓度几乎不变的物质(如纯固态、纯液态物质， 其浓度可视为常数；稀水溶液中进行的反应，由于反应过程中水的浓度变 化不大，亦可视为常数)时，速率方程表达式中不必列入该物质的浓度。
解 v=k c( O2) v=k c( C12H22O11)
(H2)ΔcΔ (H t2)2.2 4 3 0.0＝ 0.3mol/(L·s) (N3 H )Δc(Δ N t 3 H )02 .400 ＝ 0.2mol/(L·s)
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第四章 化学反应速率和化学平衡
瞬时速率是指某一反应在某一时刻的化学反应速率，可用时间间 隔Δt趋于无限小时的平均速率的极限值或微分求得。