第二章化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡第1頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、化學(xué)反應(yīng)速率的表示方法2.1化學(xué)反應(yīng)速率1平均速率

對(duì)化學(xué)反應(yīng)，若在一定條件下，單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物的減少或生成物的增加單位：mol.L-1.時(shí)間第2頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月它不能確切反映速率的變化情況，只提供了一個(gè)平均值，用處不大。第3頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

在濃度隨時(shí)間變化的圖上，某時(shí)刻的速率即該時(shí)刻切線的斜率。以后提到的速率均指瞬時(shí)速率。顯然，反應(yīng)剛開始，速率大，然后不斷減小，體現(xiàn)了反應(yīng)速率變化的實(shí)際情況。第4頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在濃度隨時(shí)間變化的圖上，某時(shí)刻的速率即該時(shí)刻切線的斜率。以后提到的速率均指瞬時(shí)速率。顯然，反應(yīng)剛開始，速率大，然后不斷減小，體現(xiàn)了反應(yīng)速率變化的實(shí)際情況。反應(yīng)是中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)往往不同，用不同的反應(yīng)物或生成物的濃度變化所得的反應(yīng)速率，數(shù)值上可能不同。為統(tǒng)一起見，根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，可將所得反應(yīng)速率除以各物質(zhì)在反應(yīng)式中的計(jì)量系數(shù)。第5頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月如：化學(xué)反應(yīng)：

aA+bB=gG+dD

化學(xué)反應(yīng)速率為：第6頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月反應(yīng)速率：①某一時(shí)刻的反應(yīng)速率、瞬時(shí)速率；②平均速率的極限即為瞬時(shí)速率；③用反應(yīng)中的任何物質(zhì)表示反應(yīng)速率，數(shù)值上都是一樣的；④瞬時(shí)速率的測(cè)定可以由作圖法得到。第7頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、化學(xué)反應(yīng)歷程（機(jī)理）一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，在一定條件下，反應(yīng)物變成生成物實(shí)際經(jīng)過的途徑:基元反應(yīng)：在反應(yīng)中反應(yīng)物分子直接轉(zhuǎn)化成生成物的反應(yīng)—簡(jiǎn)單反應(yīng)復(fù)雜反應(yīng)：在反應(yīng)中反應(yīng)物分子經(jīng)過多步才轉(zhuǎn)化成生成物的反應(yīng)----非基元反應(yīng)第8頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月CO(g)+NO2(g)=CO2(g)+NO(g)基元反應(yīng)非基元反應(yīng)H2(g)+I2(g)=2HI(g)I2(g)=2I(g)H2(g)+2I(g)=2HI(g)慢快第9頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、化學(xué)反應(yīng)速率理論化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的必要條件是反應(yīng)物分子（或原子、離子）間的碰撞。只有極少數(shù)活化分子的碰撞才能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，稱“有效碰撞”；活化分子是反應(yīng)物分子中能量較高的分子，其比例很小；（1）有效碰撞理論第10頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月理論要點(diǎn)：有效碰撞：能發(fā)生反應(yīng)的碰撞活化分子：具有較大的動(dòng)能并且能發(fā)生有效碰撞的分子活化能：活化分子所具有的最低能量與反應(yīng)物分子的平均能量之差其他條件相同時(shí)，活化能越低的化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)速率越高。第11頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Ea=E(最低)-

E(平)活化能是化學(xué)反應(yīng)的“能壘”，Ea越高，反應(yīng)越慢；Ea越低，反應(yīng)越快。Ea可以通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定。平ECE活E分子分?jǐn)?shù)%分子的能量分布曲線0活化分子第12頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一般化學(xué)反應(yīng)的活化能約在40~400kj.mol-1之間多數(shù)化學(xué)反應(yīng)的活化能約在60~250kj.mol-1之間反應(yīng)的活化能小于40kj.mol-1時(shí)，反應(yīng)速度很快反應(yīng)的活化能大于400kj.mol-1時(shí)，反應(yīng)速度很慢中和化學(xué)反應(yīng)的活化能約在13~25kj.mol-1之間第13頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）過渡狀態(tài)理論化學(xué)反應(yīng)并不是通過反應(yīng)物分子的簡(jiǎn)單碰撞完成的，在反應(yīng)物到產(chǎn)物的轉(zhuǎn)變過程中，先形成一種過渡狀態(tài)，即反應(yīng)物分子活化形成配合物的中間狀態(tài)。如A+BCABC第14頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月內(nèi)因：反應(yīng)的活化能外因：濃度、溫度、催化劑一、濃度或分壓對(duì)反應(yīng)速率的影響1．（基）元反應(yīng)：

對(duì)于簡(jiǎn)單反應(yīng)，反應(yīng)物分子在有效碰撞中經(jīng)過一次化學(xué)變化就能轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的反應(yīng)。2．（基）元反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率方程式：可由質(zhì)量作用定律描述。

2.3影響化學(xué)反應(yīng)速率的主要因素第15頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月CO(g)+NO2(g)=CO2(g)+NO(g)基元反應(yīng)非基元反應(yīng)H2(g)+I2(g)=2HI(g)I2(g)=2I(g)快H2(g)+2I(g)=2HI(g)慢（速控步驟）第16頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在一定溫度下,對(duì)某一基元反應(yīng),其反應(yīng)速率與各反應(yīng)物濃度(以化學(xué)方程式中該物質(zhì)的計(jì)量數(shù)為指數(shù))的乘積成正比。如：aA+bB=gG+dD為基元反應(yīng)，則:稱作質(zhì)量作用定律數(shù)學(xué)表達(dá)式。第17頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月而對(duì)于非基元反應(yīng)，有：稱作反應(yīng)速率方程式。其中m、n要通過實(shí)驗(yàn)來(lái)確定。（a+b）或（m+n）稱為反應(yīng)級(jí)數(shù)；第18頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例1、非基元反應(yīng)

該反應(yīng)為2級(jí)反應(yīng)。例2、該反應(yīng)為1級(jí)反應(yīng)。第19頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月k與溫度、催化劑有關(guān)，而與濃度無(wú)關(guān)。對(duì)于n級(jí)反應(yīng)其單位是(mol

dm-3)(n-1)

s-1k稱為反應(yīng)速率常數(shù),可用來(lái)表征反應(yīng)的速率。反應(yīng)級(jí)數(shù)的意義：①表示了反應(yīng)速率與物質(zhì)的量濃度的關(guān)系；②零級(jí)反應(yīng)表示了反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度無(wú)關(guān)第20頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月速率常數(shù)的單位零級(jí)反應(yīng):

=k(cA)0k的量綱為mol·dm-3·s-1一級(jí)反應(yīng):

=kcA；k的量綱為s-1二級(jí)反應(yīng):

=k(cA)2k的量綱為mol3·dm-1·s-1

氣體反應(yīng)可用氣體分壓表示2NO2

→2NO+O2；

；或

；kc

kP第21頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月零級(jí)反應(yīng)

在一定溫度下，該反應(yīng)的速率與反應(yīng)物濃度無(wú)關(guān)，為一常數(shù)，反應(yīng)速率

v=k

。如蔗糖的水解反應(yīng)：水是大量的，在反應(yīng)過程中可視水的濃度不變，反應(yīng)速率只與蔗糖的濃度有關(guān)，而與水的濃度無(wú)關(guān)，即反應(yīng)對(duì)水是零級(jí)

C12H22O11+H2OC6H12O6+C6H12O6（蔗糖）

（葡萄糖）（果糖）第22頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)r=kc(N2O5)而不是r=kc2(N2O5)機(jī)理：N2O5 NO3+NO2（慢）NO3 NO+O2(快)NO+NO3 2NO2（快）第23頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響

一般情況下：在一定溫度范圍內(nèi)，對(duì)化學(xué)反應(yīng)溫度每升高10度反應(yīng)速率大約增加到原來(lái)的2~4倍。

溫度升高使反應(yīng)速率顯著提高的原因是：升溫是反應(yīng)物分子的能量增加，大量的非活化分子獲得能量后變成活化分子，單位體積內(nèi)活化分子的百分?jǐn)?shù)大大增加，由小碰撞次數(shù)增多，從而反應(yīng)速率明顯增大。范特霍夫規(guī)則第24頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響催化劑能改變反應(yīng)速率的作用叫催化作用。正催化：加速反應(yīng)速率負(fù)催化：減慢反應(yīng)速率1.催化劑影響反應(yīng)速率的原因

催化作用的實(shí)質(zhì)是改變了反應(yīng)的機(jī)理，降低了反應(yīng)的活化能，因而提高了反應(yīng)速率。不改變反應(yīng)前后物質(zhì)的組成和質(zhì)量，也不改變平衡常數(shù)K；縮短平衡到達(dá)的時(shí)間，加快平衡的到來(lái)。第25頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月⑴高效性（用量少，作用大）一種催化劑只能催化一種或幾種反應(yīng)；同一反應(yīng)用不同催化劑得到不同產(chǎn)物。⑶反應(yīng)前后組成和質(zhì)量不變特點(diǎn)：(4)酶的活性要在一定溫度、一定pH范圍時(shí)才最大。⑵選擇性第26頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第27頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.4化學(xué)平衡一、化學(xué)反應(yīng)的可逆性和化學(xué)平衡1.化學(xué)平衡及特征在一定條件下，既能向正方向進(jìn)行又能向逆方向進(jìn)行的反應(yīng)稱可逆反應(yīng)。如反應(yīng)：CO（g）+H2O（g）H2（g）+CO2（g）在高溫下CO與H2O能反應(yīng)生成H2和CO2，同時(shí)H2與CO2也能反應(yīng)生成CO和H2O。對(duì)這樣的反應(yīng)，為強(qiáng)調(diào)可逆性，在反應(yīng)式中常用

代替等號(hào)。

第28頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月化學(xué)平衡及特征達(dá)到平衡的時(shí)間（平衡線）t第29頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月幾乎所有反應(yīng)都是可逆的，只是有些反應(yīng)在已知的條件下逆反應(yīng)進(jìn)行的程度極為微小，以致可以忽略，這樣的反應(yīng)通常稱之為不可逆。如KClO3加熱分解便是不可逆反應(yīng)的例子。第30頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月可逆反應(yīng)在進(jìn)行到一定程度，便會(huì)建立起平衡。例如，一定溫度下，將一定量的CO和H2O加入到一個(gè)密閉容器中。反應(yīng)開始時(shí)，CO和H2O的濃度較大，正反應(yīng)速率較大。一旦有CO2和H2生成，就產(chǎn)生逆反應(yīng)。開始時(shí)逆反應(yīng)速率較小，隨著反應(yīng)進(jìn)行，反應(yīng)物的濃度減少，生成物的濃度逐漸增大。正反應(yīng)速率逐漸減少，逆反應(yīng)速率逐漸增大。當(dāng)正、逆反應(yīng)速率相等時(shí)，即達(dá)到平衡狀態(tài)。正、逆反應(yīng)速率相等時(shí)的狀態(tài)叫做化學(xué)平衡。第31頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月化學(xué)平衡有兩個(gè)特征：（1）化學(xué)平衡是一種動(dòng)態(tài)平衡。表面上看來(lái)反應(yīng)似乎已停止，實(shí)際上正逆反應(yīng)仍在進(jìn)行，只是單位時(shí)間內(nèi)，反應(yīng)物因正反應(yīng)消耗的分子數(shù)恰等于由逆反應(yīng)生成的分子數(shù)。（2）化學(xué)平衡是暫時(shí)的、有條件的平衡。當(dāng)外界條件改變時(shí)，原有的平衡即被破壞，直到在新的條件下建立新的平衡。第32頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.化學(xué)平衡常數(shù)(1)實(shí)驗(yàn)平衡常數(shù)在一定溫度下液相達(dá)平衡時(shí)，都能建立如下的關(guān)系式：Kc為濃度平衡常數(shù)；單位：(mol·dm-3)

B

B=(g+d)–(a+b)

B=0時(shí)，Kc量綱為1，

B

0時(shí)，Kc有量綱aA+bB

dD+eE第33頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月生成物濃度冪的乘積，除以反應(yīng)物濃度冪的乘積為一常數(shù)Kc。由上式可見，Kc值越大，表明反應(yīng)在平衡時(shí)生成物濃度的乘積越大，反應(yīng)物濃度的乘積越小，所以反應(yīng)進(jìn)行的程度越高。

第34頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月對(duì)氣體反應(yīng)，還可用氣體的分壓代替濃度。平衡常數(shù)表達(dá)式可寫成Kp，稱壓力經(jīng)驗(yàn)平衡常數(shù)。Kp為壓力平衡常數(shù)

B=0時(shí)，Kp量綱為1

B

0時(shí)，Kp有量綱Kp=

式中(A)、(B)、(D)、(E)分別代表A、B、D、E各物質(zhì)的平衡分壓。aA(g)+bB(g)dD(g)+eE(g)第35頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例如生成HI反應(yīng)H2(g)+I2(g)=2HI(g)平衡常數(shù)表達(dá)式可寫成Kp，稱壓力經(jīng)驗(yàn)平衡常數(shù)。第36頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月KP與KC的關(guān)系

反應(yīng)物生成物都近乎理想氣體氣態(tài)方程

p=cRT

KP=KC(RT)

(只應(yīng)用于單純氣態(tài)反應(yīng))第37頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(2)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)（熱力學(xué)平衡常數(shù)）

式中p(D)/pθ、p(G)/pθ、p(A)/pθ、p(B)/pθ分別為D、G、A、B平衡時(shí)的相對(duì)分壓；標(biāo)準(zhǔn)壓力pθ＝100kPa。平衡常數(shù)表達(dá)式對(duì)氣相反應(yīng)：aA(g)+bB(g)gG(g)+dD(g)第38頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月式中c(D)/cθ、c(G)/cθ、c(A)/cθ、c(B)/cθ分別為D、G、A、B平衡時(shí)的相對(duì)濃度，標(biāo)準(zhǔn)濃度cθ=1mol·L-1。Kθ的量綱為一。溶液中的反應(yīng)aA+bBgG+dD第39頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月●書寫和應(yīng)用平衡常數(shù)的幾點(diǎn)說(shuō)明：

①平衡常數(shù)表達(dá)式需與計(jì)量方程式相對(duì)應(yīng)，同一化學(xué)反應(yīng)用不同計(jì)量方程式表示時(shí)，平衡常數(shù)表達(dá)式不同，得到的數(shù)值也不同。

例N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

K1=1.60

10

51/2N2(g)+3/2H2(g)NH3(g)

K2=3.87

10

2

K1

K2

，K1=K22第40頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月如合成氨反應(yīng)

①N2+3H2=2NH3

②N2+H2=NH3

③NH3=N2+H2

顯然，，而是

==1/第41頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月②純固體與純液態(tài)及水溶液中參加反應(yīng)的水的濃度在平衡常數(shù)表達(dá)式中不出現(xiàn)；例：Ca2CO3(s)＝CaO+CO2

第42頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月③寫入平衡常數(shù)表達(dá)式中各物質(zhì)的濃度或分壓，必須是在系統(tǒng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)相應(yīng)的值。氣體只可用分壓表示。④

溫度發(fā)生改變，化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)也隨之改變，因此，在使用時(shí)須注意相應(yīng)的溫度。●平衡常數(shù)的意義①平衡常數(shù)是可逆反應(yīng)的特征常數(shù)。對(duì)同類反應(yīng)來(lái)說(shuō)K

越大，反應(yīng)進(jìn)行得越完全。②由平衡常數(shù)可以判斷反應(yīng)是否處于平衡態(tài)和非平衡態(tài)時(shí)反應(yīng)進(jìn)行的方向。第43頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月多種平衡的平衡常數(shù)多重平衡的規(guī)則：在相同條件下，如有連個(gè)反應(yīng)方程式相加或相減得到第三個(gè)反應(yīng)方程式，則第三個(gè)反應(yīng)方程式的平衡常數(shù)為前兩個(gè)反應(yīng)方程式平衡常數(shù)之積或之商。即K3=K1×K2或K3=K1/K2第44頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.平衡常數(shù)與平衡轉(zhuǎn)化率轉(zhuǎn)化率：

a=某反應(yīng)物已轉(zhuǎn)化的量/某反應(yīng)物的重量×100％若反應(yīng)前后體積不變，反應(yīng)的量可以用濃度表示a=（某反應(yīng)物的起始濃度-某反應(yīng)物的平衡濃度）/某反應(yīng)物的起始濃度×100％附表2-3例2-2、2-3第45頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響

在其它條件不變的情況下，增加反應(yīng)物的濃度或減少生成物的濃度，化學(xué)平衡向著正反應(yīng)方向移動(dòng)；增加生成物的濃度或減少反應(yīng)物的濃度，化學(xué)平衡向著逆反應(yīng)的方向移動(dòng)。

在可逆反應(yīng)中，為了盡可能利用某一反應(yīng)物，經(jīng)常用過量的另一種物質(zhì)和它作用。

不斷將生成物從反應(yīng)體