化学反应速率和限度

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1、第三章化学反应速率和限度RateofChemicalReaction&ChemicalEquilibrium本章学习要求1.掌握化学反应速率和化学反应速率方程式，掌握质量作用定律2.掌握反应速率常数、反应级数3.了解反应速率理论4.掌握温度与反应速率常数的关系，了解活化能5.掌握标准平衡常数（Kθ）的意义及有关化学平衡的计算6.了解化学反应等温方程的意义,掌握ΔrGmθ与Kθ的关系式。7.掌握浓度、压力、温度对化学平衡移动的影响3.1.化学反应速率RateofChemicalReaction化学反应速率是指在一定条件下反应物转化为生成物的速率，通常用单位时间内反应物浓

2、度的减小或生成物浓度的增加来表示。1.瞬时速率反应刚开始时，速率大，然后不断减小，故瞬时速率体现了反应速率变化的实际情况。dc(P)dc(R)反应aA+dD==gG+hH反应速率表示为体积不变的反应体系2.反应机理mechanismofreaction基元反应elementaryreaction反应物分子一步直接转化为生成物分子的反应非基元反应(复杂反应complexreaction)反应机理（反应历程）化学反应所经历的途径称为反应机理(mechanismofreaction)，或反应历程。化学动力学研究的重要任务之一就是研究反应机理，确定反应历程，深入地揭示反应速率的本

3、质，这在理论上和实践中都有重要意义。例如反应2N2O5====4NO2+O2是由三个步骤组成的复杂反应：（1）（2）（3）这三个基元反应的组成表示了总反应经历的途径。3.速率方程和速率常数质量作用定律lawofmassaction一定温度时，基元反应的反应速率与各反应物浓度系数次方的乘积成正比.即基元反应aA+dD==gG+hH的速率方程为:k的大小与反应物浓度无关只与反应的本性和温度、催化剂有关k：速率常数constantofreaction对于复杂反应：①若已知反应机理，可根据定速步骤书写速率方程式.如2NO(g)+Br2(g)==2NOBr(g)的反应机理为：(1)

4、NO+Br2==NOBr2(慢)(2)NOBr2+NO==2NOBr(快)则速率反程为u=kc(NO)c(Br2)②根据实验数据来设定并求解速率方程例有一化学反应:aA+bB==cC,在298K时将A、B溶液按不同比例混合,得到下列实验数据：c(A)(mol.L-1)0.100.200.10c(B)(mol.L-1)0.100.100.20u(mol.L-1.s-1)0.0120.0240.048求该反应的速率方程式和速率常数k.解：u与c(A)成正比，与c(B)的平方成正比u=kc(A)c2(B)k=1.2mol-2.L2.s-14.反应级数orderofreactio

5、n化学反应的反应速率与各反应物浓度某次方的乘积成正比.u=kca(A)cb(B)速率方程式中，某反应物浓度的方次(a或b)称为该反应物的级数，各反应物浓度方次之和(a+b+)称为该反应的级数反应级数是由实验测定的。反应级数可以是正数、负数、整数、分数或零.有的反应无法用简单的数字来表示级数。u=k零级反应u=kc(A)一级反应u=kc(A)c(D)二级反应,对A和D各为一级u=kc2(A)c(D)三级反应，对A为二级，对D为一级u=kc-2(A)c(D)负一级反应u=kc1/2(A)c(D)1.5级反应u=kc(A)c(D)/[1-c1/2(D)]无简单级数级数k的量

6、纲零级浓度.时间-1一级时间-1二级浓度-1.时间-1三级浓度-2.时间-1速率常数k的量纲与反应的级数有关3.2温度对反应速率的影响TrTrTrTrTr1.van,tHoff规则温度每升高10ºC,反应速率加快2~4倍kt+10/kt=2~4=gkt+n·10/kt=gn2.Arrhenius公式反应速率k的对数与温度T的倒数有线性关系或Ea:活化能解：根据Arrhenius公式得:Ea=528.9kJ/mol例已知某反应在35℃时的反应速率比25℃时快两倍,试求该反应的活化能.3.活化能activationenergy反应体系中能量较高且能发生反应的分子称为活化分子，

7、活化分子的最低能量与体系中分子的平均能量之差称为活化能Ea3.3反应速率理论简介1.碰撞理论collisiontheory（1）反应物分子的相互碰撞是反应进行的先决条件，反应速率与碰撞频率成正比。（2）不是分子间每一次碰撞都能发生化学反应，只有能量足够大的“分子对”相碰才是有效碰撞。（3）分子碰撞时必须处于有利方位才能发生有效碰撞。2.过渡态理论transitionstatetheory化学反应不是通过反应物分子的简单碰撞而完成的,反应物分子在相互接近时必须先经过一个中间过渡状态,即形成一种活化配合物,然后再转化为产物。A+B