第四章化学反应速率和化学平衡.ppt

任课教师:邹小南第一节第一节化学反应速率化学反应速率一、化学反应速率的概念和表示方法化学反应速率的定义:是衡量化学反应过程进行的快慢, 即反应体系中各物质的量随时间的变化率。 1. 表示方法平均速率 v=±△ C( A )/△t瞬时速率 v=± dC (A )/ dt 2. 同一个反应方程式由于各物质的计量数不同,对应的物质所表示的反应速率也不同,但它们的比等于计量数的比。例如: 2N 2O 5 = 4NO + O 2v (N 2O 5 )=1/2 v (NO)=2 v (O 2) ?例如: H 2 +I 2 =2HI ?第一步 I 2 =2I (快反应) ?第二步 H 2 +2I=2HI (慢反应) (一)元反应和非元反应元反应: 反应物通过一步反应变成生成物; 非元反应: 反应物通过多步才能转变成生成物。二、化学反应活化能和反应热如果在一个非元反应中,有一步反应的速率最慢,它能控制总反应的速率,总反应的速率基本上等于这最慢一步的速率,则最慢的一步反应就叫做速率控制步骤。(二)碰撞理论与活化能 1. 反应物分子间的相互碰撞是反应进行的前提,碰撞频率越高,反应速率越快。 2. 有效碰撞:能够发生反应的碰撞称为有效碰撞。弹性碰撞:不发生反应的碰撞叫做弹性碰撞。 3. 活化分子:具有较大的动能并能够发生有效碰撞的分子。 4. 活化能:活化分子具有的最低能量与反应物分子的平均能量之差,称为活化能。用Ea表示, Ea=E 活-E 平二、化学反应活化能和反应热 : 温度一定下,活化分子的百分数一定, 增加反应物浓度,等于在单位体积内增加了活化分子数,有效碰撞增加,反应速率增大。温度对反应速率的影响: 温度升高,有较多分子获得能量而成为活化分子,致使单位体积内的活化分子百分数增加了, 有效碰撞次数增加很多,从而加快了反应速率。催化剂对反应速率的影响: 催化剂的加入改变了反应的途径,降低了反应的活化能,使活化分子百分数增大,从而加快了反应的速率。过渡状态理论 A + BC → A‥‥ B ‥‥ C → AB + C 反应物(始态) 活化络合物(过渡态) 产物(终态) 催化作用: 降低反应的活化能,不能改变反应方向。(三) 过渡状态理论观点:在反应过程中,认为反应必须经过一中间活化配合物的形式。三、影响反应速率的因素 1 浓度对反应速率的影响 当温度一定时,元反应的反应速率与各反应物浓度幂的乘积成正比,这就是质量作用定律。反应速率方程式(质量作用定律) :元反应速率与浓度的相 互关系。例如,对于元反应: aA + bB yY + zZ v = Kc(A) a c(B) b说明: K为反应速率常数,只与温度、催化剂有关。 a+b 称为反应级数 2 温度对反应速率的影响(1)定性: T↑v↑(2)半定量 Vant ’ Hoff 规则对多数反应:温度升高 10度,反应速率增加 2—3倍。 32k k T 10) (T????r 3 催化剂与反应速率(1)定义:存在较少量就能显著地加速反应而其本身最后并无损耗的物质。(2)分类:正催化剂和负催化剂(3)特点:专一性,高效性α催化剂的作用是化学作用β短时间内催化剂能多次反复再生。γ在可逆反应中能催化正向反应的催化剂也同样能催化逆向反应δ催化剂有特殊的选择性(特异性) 一、化学反应的可逆性 2. 可逆反应大多数化学反应都是可逆的。在一定条件下,化学反应即可按反应方程式的正向进行,也可逆向进行,具有可逆性。这样的反应称之为可逆反应。例如: 2HI(g) (g) I (g) H 22? 。例如: 2KClO 3(s)2KCl (s)+3O 2(g) MnO 2第二节化学平衡各种化学反应中,反应物转化为产物的限度各不相同,有些反应可以进行到底,及时在密闭容器中,这类反应的反应物也能全部转化为产物。