化学反应速率和化学平衡.ppt

第二章化学反应速率和化学平衡
第一节化学反应速率
第二节影响反应速率的因素
第三节活化能
第四节化学平衡
第五节化学平衡的移动
第六节反应速率与化学平衡的综合应用
章内容提要
本章首先从宏观上讨论了化学反应经验速率方程式和阿伦尼乌斯方程式,并从微观上以活化能、活化分子等概念简要说明了浓度、温度、催化剂等因素对反应速率的影响。然后讨论各类化学平衡的共同特点和遵循的基本规律。从而学会控制反应条件,使化学反应向人们所希望的方向进行。
第一节化学反应速率
化学反应速率的定义:单位时间内,反应物或生成物浓度改变量的正值。
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:
2N2O5 = 4NO + O2
v(N2O5)=1/2 v (NO)=2 v(O2)
表2-1和图2-1
1) 表头的含义。
2) 本表计算出来的速率是平均速率。
3) 本图表示反应物浓度随时间变化的曲线,某一点的切线的斜率,为瞬时速率。
第二节影响反应速率的因素
2-1 浓度对反应速率的影响经验速率方程
基元反应:反应物通过一步反应变成生成物;
非基元反应:反应物通过多步才能转变成生成物。
经验速率方程(质量作用定律):基元反应速率与浓度的相互关系。
例如,对于基元反应:aA + bB yY + zZ
v = Kc(A)ac(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
非元反应: aA+bB→yY+dD
v = Kc(A)αc(B)β
a≠α,b ≠β
如何求α、β?
方法:一般通过实验确定(初始速率法)。
2-1. 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—4倍。
(3)定量 K=Ae(-Ea/RT)(阿伦尼乌斯方程)
A—指前因子;Ea—实验活化能(可通过作图法求得)
变形:lgK=-Ea/() +lgA
2-3. 催化剂与反应速率
(1)定义:改变反应速率,而本身的化学性质和质量没有改变
(2) 分类:正催化剂和负催化剂
(3) 特点:专一性,高效性
(4) 助催化剂:本身无催化作用,但能提高催化效率。如:在合成氨工业中,氮气与氢气反应生成氨,使用铁催化剂(54~68%Fe2O3、29~36%FeO),同时,加入2~4%Al2O3, ~%CaO,%K2O催化效率提高一倍。
2-4. 影响反应速率的其他因素
(1)相界面实验室经常遇到。
(2)扩散速率
3-1. 碰撞理论活化能
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。
3. 活化能:某温度下,个体而
言,活化分子具有的最低能量与体系
总分子的平均能量之差。对群体而言,
活化分子的平均能量与分子平均能量
之差。
第三节活化能

浓度对速率的影响: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。