化学反应速率和化学平衡课件.ppt

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1、§2.1化学反应速率第二章化学反应速率和化学平衡§2.4化学平衡§2.3活化能§2.2影响反应速率的因素§2.1化学反应速率2.1.1定容反应的反应速率2.1.2平均速率与瞬时速率如果体积不变：2.1.1定容反应的反应速率aA+bByY+zZ对于定容的气相反应：对于一般的化学反应：2.1.2平均速率与瞬时速率1.平均速率某一有限时间间隔内浓度的变化量。40℃，5.00mLCCl4中N2O5的分解速率2N2O5(CCl4)2N2O4(CCl4)+O2(g)t1=0sc1(N2O5)=0.200mol·L-1t2=300sc2(N2O5)=0.180mol·

2、L-12.瞬时速率时间间隔Δt趋于无限小时的平均速率的极限。2N2O4(CCl4)+O2(g)例：2N2O5(CCl4)为导数，它的几何意义是c-t曲线上某点的斜率。例如270s时的瞬时速率：A点的斜率=§2.2影响反应速率的因素2.2.1浓度对反应速率的影响2.2.3催化剂对反应速率的影响2.2.2温度对反应速率的影响2.2.1浓度对反应速率的影响2.2.1.1元反应与非元反应2.2.1.2反应速率方程的确定1.元反应：一步完成的反应2.2.1.1元反应与非元反应2.非元反应：由两个或两个以上的反应组合而成的总反应。在复合反应中,可用实验检测到中间产物的

3、存在,但它被后面的一步或几步反应消耗掉,因而不出现在总反应方程式中。为由下列两步组成的复合反应反应机理：化学反应过程中经历的真实反应步骤的集合。3.反应机理反应机理的研究是一个十分复杂而艰难的任务。意义：若清楚反应是如何进行的，则可以有效控制反应的快慢，以获得期望产物。一般的过程是：采用分子光谱等研究手段检测反应过程中的中间产物，据此推断反应历程，再以实验获得的速率方程验证。一个合理的反应机理应满足：全部元反应的加和应为化学计量反应方程式由反应机理得出的速率方程应与实验所得一致例题：一氧化氮被还原为氮气和水：根据光谱学研究提出的反应机理是：依据这一反应机理

4、推断其速率方程式，并确定相关物种的反应级数。(慢)k2(快)k1(快,平衡)22ONNO2①k1k-1解：按照速率控制步骤(最慢的一步)是中间产物，根据第一步的快速平衡，该反应对NO是二级反应，对H2是一级反应。代入则2.2.1.2反应速率方程的确定对于元反应：1.质量作用定律在一定的温度下，对于元反应，化学反应速率与以反应式中化学计量数为指数的反应物浓度的乘积成正比。a,b—反应级数：若a=1，A为一级反应；b=2，B为二级反应，则a+b=3，总反应级数为3。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

5、·s-1；k不随浓度而变，但受温度的影响，通常温度升高，k增大。应用速率方程要注意以下事项：1.质量作用定律只适用于元反应，对于非元反应，一般不能根据总反应方程式直接书写速率方程。2.如果反应物是气体物质，在速率方程中可以用气体分压代替浓度对于元反应：3.如果反应物中有固体、纯液体或稀溶液中的溶剂参与化学反应，这些物质的浓度可视为常数，并与合并入速率常数中，不写入速率方程。例如：x，y必须通过实验确定其值。通常x≠a,y≠b。对于非元反应：速率方程的确定和应用：反应的有关实验数据如下：例如：该反应的速率方程式：对NO而言是二级反应，对H2而言是一级反应。试

6、问如何求出反应速率系数？零级、一级、二级反应的速率方程总结：仅适用于只有一种反应物的二级反应。2.2.2.1Arrhenius方程式2.2.2温度对反应速率的影响2.2.2.3对Arrhenius方程的进一步分析2.2.2.2Arrhenius方程式的应用影响反应速率的因素有两个：k和cBk与温度有关，T增大，一般k也增大，但k~T不是线性关系。反应速率方程2.2.2.1Arrhenius方程式k-T关系图：Arrhenius方程：（指数形式）k0—指前参量Ea—实验活化能，单位为kJ·mol-1。由Arrhenius方程可定义Ea：显然为直线关系，直线的

7、截距为lnk0。直线的斜率为，1.已知T1—k1，T2—k2，求Ea活化能的数量级在40~400kJ·mol-1，多数为60~250kJ·mol-1。两式相减，整理得到：2.2.2.2Arrhenius方程式的应用2.由Ea计算反应速率常数例题：2N2O5(g)2N2O4(g)+O2(g)已知：T1=298.15K,k1=0.469×10-4s-1T2=318.15K,k2=6.29×10-4s-1求：Ea及338.15K时的k3。2.温度升高，k增大，一般反应温度每升高10℃，k将增大2~10倍；1.在，Ea处于方程的指数项中，对k有显著影响，在室温下

8、，Ea每增加4kJmol-1，k值降低约80%；2.2.2.3对