大學基礎(chǔ)類課件化學反應速率與化學平衡

基礎(chǔ)化學課件2003年9月第二章：化學反應速率與化學平衡（第一講）第一節(jié)：化學反應速率基礎(chǔ)化學課件2003年9月1第一節(jié)化學反應速率化學反應的進行快慢是化學反應速率所要討論的問題，反應的快慢是物質(zhì)本性決定的，當然也與外部環(huán)境也很大的關(guān)系。一、化學反應速度的表示方法:aA+bB==dD+eEVA=-ΔCA

/ΔtVD=ΔCD/Δt濃度的單位常用mol/L時間常用單位秒(s)、分(min)、小時(h)，所以化學反應速率的的單位常用mol/(LXS)mol/(LXmin)mol/(LXh)。第一節(jié)化學反應速率2例:在某條件下,將2molN2O5放入1升的容器中加熱分解,4秒鐘后測的的濃度是1.2mol/L,求該反應的反應速度.解:2N2O5==4NO2+O2開始時各物質(zhì)的濃度(mol/L)2004秒內(nèi)反應的物質(zhì)濃度(mol/L)1.2-21.60.4平均每秒的濃度變化(mol/(L*S))-0.20.40.1當用N2O5的濃度變化來表示反應速度,則:VN2O5

=-ΔCN2O5/Δt=0.2mol/(L*S)當用NO2的濃度變化來表示反應速度,則:VNO2=ΔCNO2/Δt=0.4mol/(L*S)例:在某條件下,將2molN2O5放入1升的容器中加熱分解3該反應如果用VO2表示，則VO2=0.1mol/(L*S).則VN2O5:VNO2

:VO2

==2:4:1對于一般的反應aA+bB==dD+eEVA/a=VB/b=VD/d=VE/e

該反應如果用VO2表示，則VO2=0.1mol4二、反應速度理論與活化能有效碰撞理論（2）反應分子具備一定能量（1）碰撞頻率反應物分子間的相互碰撞是反應進行的先決條件碰撞頻率越高，反應速率越大活化分子：能量超出一定值，直接作用后能發(fā)生化學作用的分子活化能：活化分子所具有的最低能量與反應物分子的平均能量的差值二、反應速度理論與活化能有效碰撞理論（2）反應分子具備一定能5活化分子EE1分子的平均能量E2活化分子的最低能量活化能Ea=E2-E1Ea活化分子EE16（3）、碰撞有效方位CO（g)+NO2(g)=CO2(g)+NO(g)總結(jié)：能量較高，方位合適的分子的碰撞才是有效碰撞。OOCOCNOOOON無效碰撞有效碰撞OCON產(chǎn)物（3）、碰撞有效方位CO（g)+NO2(g)=CO2(g7ΔH<0反應物分子平均能量活化分子最低能量生成物分子平均能量Ea

能量反應進程fEa’ΔH=Ea–Ea’ΔH<0反應物分子平均能量活化分子最低能量生成物分子平均能量8二、影響化學反應速度的因素：(濃度\溫度\壓強\催化劑)1、濃度對化學反應的影響。恒溫下的化學反應，其速度主要取決于反應物濃度，反應物濃度越大，反應速度越快。對于一般的反應aA+bB==dD+eEv=kCAmXCBnE2E原始濃度濃度增大大后二、影響化學反應速度的因素：E2E原始濃度9壓強只對有氣體參加的反應有影響,壓強增大,單位體積內(nèi)的分子數(shù)目增多,單位體積內(nèi)的活化分子數(shù)目增多,反應速度增大,反之,減小壓強,反應速度減慢.二、壓強對化學平衡的影響壓強只對有氣體參加的反應有影響,壓強增大,單10實驗：H2+O2H2O常溫反應速度很慢H2+O2H2O873K時爆炸式反應近似規(guī)律：大量實驗數(shù)據(jù)溫度每升高10K反應速率大約增加2~4倍阿侖尼烏斯(Arrhenius)1889年溫度與反應速率關(guān)系：1、阿侖尼烏斯經(jīng)驗公式2、溫度對反應速率的影響實驗：H2+O2H2O常溫反應速度11阿侖尼烏斯經(jīng)驗公式：-RTEaAek=k——反應速率常數(shù)A——指前因子或頻率因子Ea——實驗活化能T——熱力學溫度R——氣體常數(shù)（8.341J?K-1?mol-1)E-ARTkalnln+=阿侖尼烏斯經(jīng)驗公式：-RTEaAek=k——反應速率常數(shù)E-12阿侖尼烏斯公式推論：（1）反應速率與溫度的關(guān)系：在一定溫度范圍內(nèi)，對同一個反應，活化能Ea和頻率因子A是常數(shù)，指數(shù)因子e-Ea/RT隨T升高而增大，k增大。溫度上升，反應速率增加（2）反應速率k與活化能Ea關(guān)系對不同反應，當溫度一定時，活化能Ea越大，lnk越小。反應活化能越大，反應速率越小E-ARTkalnln+=阿侖尼烏斯公式推論：溫度上升，反應速率增加（2）反應速率k與13活化分子EE1分子的平均能量E2活化分子的最低能量初始狀態(tài)溫度升高后EaE1’Ea’活化分子活化分子EE114獲取外界能量后，活化分子數(shù)量增加溫度與反應速率的關(guān)系溫度提高單位時間內(nèi)，分子間有效碰撞頻率增加反應速率增加獲取外界能量后，活化分子數(shù)量增加溫度與反應速率的關(guān)系溫度提高15A、催化劑及催化作用

催化劑分類正催化劑加快化學反應速率

負催化劑

減慢化學反應速率

（1）定義：在化學反應中能顯著改變化學反應速率而本身在反應前后其組成、質(zhì)量和化學性質(zhì)保持不變的物質(zhì)。H2+O2==H2O

鉑粉

（2）基本特征

i、催化劑的作用是化學作用，化學性質(zhì)不變，物理性質(zhì)可能變化

ii、催化劑只改變反應速率,不改變反應的可能性，不能使非自發(fā)反應變成自發(fā)反應

iiii、催化劑只能縮短可逆反應達到平衡時間,不能改變平衡狀態(tài)

3、催化劑對化學反應速率的影響A、催化劑及催化作用催化劑分類正催化劑加快化16iv、催化劑有高度選擇性

a、某種催化劑只對某一反應或某一類型的反應有催化作用b、對同一種反應物用不同的催化劑,得到不同產(chǎn)物

Cu

C2H5OHCH3CHO+H2

473k—523k

Al2O3

C2H5OHCH2CH2+H2O

623Kv、許多催化劑對雜質(zhì)敏感

助催化劑

催化毒物

iv、催化劑有高度選擇性CuC2H5OH17B、催化作用理論

催化劑加快反應速率的原因：改變原來的反應歷程,降低反應的活化能

反應物有催化無催化E’aEacE’ac生成物BB’Ea反應歷程能量例如N2+H2==2NH3沒有催化劑Ea=326KJ/molN2+H2==2NH3有催化劑Ea=175.5KJ/molB、催化作用理論催化劑加快反應速率的原因：反應物有催化無催18C、催化反應的種類

均相催化反應

催化劑和反應物同處一相

多相催化反應

催化劑和反應物不同相

（1）均相催化反應

例CH3CHO→CH4+CO(慢)Ea=190.37KJ/mol加催化劑I2

CH3CHO+I2→CH3I+HI+CO

(較快)Ea1=136KJ/mol<EaCH3I+HI→CH4+I2

(快)Ea2<EaC、催化反應的種類均相催化反應催化劑和反應物同處一相19H2O2+H2SO4+KMnO4→Mn2++O2+H2O+K2SO4

酸堿催化反應酯的水解CH3COOCH3+H2O→CH3COOH+CH3OH

H+H2O2的分解

H2O2→H2O+O2

OH-（2）多相催化反應

多相催化反應五步驟

1）反應物分子擴散到催化劑表面

2）反應物分子吸附在催化劑表面上

3）反應物分子在催化劑表面上進行反應，生成產(chǎn)物

4）產(chǎn)物從催化劑表面解吸

5）產(chǎn)物通過擴散，離開表面

自動催化作用

H2O2+H2SO4+KMnO4→Mn2++20例如

合成氨的反應中，用鐵作催化劑

N2+H2→NH3

FeN2+2Fe→2N﹉﹉Fe2N﹉﹉Fe

+3H2→2NH3+2Fe例如合成氨的反應中，用鐵作催化劑N2+H221總結(jié)

溫度、濃度、催化劑對反應速度的影響因素

單位體積內(nèi)反應物分子數(shù)

活化能Ea活化分子百分數(shù)

活化分子總數(shù)

反應速度v速度常數(shù)k

增大反應物濃度

升高溫度

加催化劑

總結(jié)溫度、濃度、催化劑對反應速度的影響因素單位體積內(nèi)反應22基礎(chǔ)化學課件2003年9月第二章：化學反應速率與化學平衡（第一講）第一節(jié)：化學反應速率基礎(chǔ)化學課件2003年9月23第一節(jié)化學反應速率化學反應的進行快慢是化學反應速率所要討論的問題，反應的快慢是物質(zhì)本性決定的，當然也與外部環(huán)境也很大的關(guān)系。一、化學反應速度的表示方法:aA+bB==dD+eEVA=-ΔCA

/ΔtVD=ΔCD/Δt濃度的單位常用mol/L時間常用單位秒(s)、分(min)、小時(h)，所以化學反應速率的的單位常用mol/(LXS)mol/(LXmin)mol/(LXh)。第一節(jié)化學反應速率24例:在某條件下,將2molN2O5放入1升的容器中加熱分解,4秒鐘后測的的濃度是1.2mol/L,求該反應的反應速度.解:2N2O5==4NO2+O2開始時各物質(zhì)的濃度(mol/L)2004秒內(nèi)反應的物質(zhì)濃度(mol/L)1.2-21.60.4平均每秒的濃度變化(mol/(L*S))-0.20.40.1當用N2O5的濃度變化來表示反應速度,則:VN2O5

=-ΔCN2O5/Δt=0.2mol/(L*S)當用NO2的濃度變化來表示反應速度,則:VNO2=ΔCNO2/Δt=0.4mol/(L*S)例:在某條件下,將2molN2O5放入1升的容器中加熱分解25該反應如果用VO2表示，則VO2=0.1mol/(L*S).則VN2O5:VNO2

:VO2

==2:4:1對于一般的反應aA+bB==dD+eEVA/a=VB/b=VD/d=VE/e

該反應如果用VO2表示，則VO2=0.1mol26二、反應速度理論與活化能有效碰撞理論（2）反應分子具備一定能量（1）碰撞頻率反應物分子間的相互碰撞是反應進行的先決條件碰撞頻率越高，反應速率越大活化分子：能量超出一定值，直接作用后能發(fā)生化學作用的分子活化能：活化分子所具有的最低能量與反應物分子的平均能量的差值二、反應速度理論與活化能有效碰撞理論（2）反應分子具備一定能27活化分子EE1分子的平均能量E2活化分子的最低能量活化能Ea=E2-E1Ea活化分子EE128（3）、碰撞有效方位CO（g)+NO2(g)=CO2(g)+NO(g)總結(jié)：能量較高，方位合適的分子的碰撞才是有效碰撞。OOCOCNOOOON無效碰撞有效碰撞OCON產(chǎn)物（3）、碰撞有效方位CO（g)+NO2(g)=CO2(g29ΔH<0反應物分子平均能量活化分子最低能量生成物分子平均能量Ea

能量反應進程fEa’ΔH=Ea–Ea’ΔH<0反應物分子平均能量活化分子最低能量生成物分子平均能量30二、影響化學反應速度的因素：(濃度\溫度\壓強\催化劑)1、濃度對化學反應的影響。恒溫下的化學反應，其速度主要取決于反應物濃度，反應物濃度越大，反應速度越快。對于一般的反應aA+bB==dD+eEv=kCAmXCBnE2E原始濃度濃度增大大后二、影響化學反應速度的因素：E2E原始濃度31壓強只對有氣體參加的反應有影響,壓強增大,單位體積內(nèi)的分子數(shù)目增多,單位體積內(nèi)的活化分子數(shù)目增多,反應速度增大,反之,減小壓強,反應速度減慢.二、壓強對化學平衡的影響壓強只對有氣體參加的反應有影響,壓強增大,單32實驗：H2+O2H2O常溫反應速度很慢H2+O2H2O873K時爆炸式反應近似規(guī)律：大量實驗數(shù)據(jù)溫度每升高10K反應速率大約增加2~4倍阿侖尼烏斯(Arrhenius)1889年溫度與反應速率關(guān)系：1、阿侖尼烏斯經(jīng)驗公式2、溫度對反應速率的影響實驗：H2+O2H2O常溫反應速度33阿侖尼烏斯經(jīng)驗公式：-RTEaAek=k——反應速率常數(shù)A——指前因子或頻率因子Ea——實驗活化能T——熱力學溫度R——氣體常數(shù)（8.341J?K-1?mol-1)E-ARTkalnln+=阿侖尼烏斯經(jīng)驗公式：-RTEaAek=k——反應速率常數(shù)E-34阿侖尼烏斯公式推論：（1）反應速率與溫度的關(guān)系：在一定溫度范圍內(nèi)，對同一個反應，活化能Ea和頻率因子A是常數(shù)，指數(shù)因子e-Ea/RT隨T升高而增大，k增大。溫度上升，反應速率增加（2）反應速率k與活化能Ea關(guān)系對不同反應，當溫度一定時，活化能Ea越大，lnk越小。反應活化能越大，反應速率越小E-ARTkalnln+=阿侖尼烏斯公式推論：溫度上升，反應速率增加（2）反應速率k與35活化分子EE1分子的平均能量E2活化分子的最低能量初始狀態(tài)溫度升高后EaE1’Ea’活化分子活化分子EE136獲取外界能量后，活化分子數(shù)量增加溫度與反應速率的關(guān)系溫度提高單位時間內(nèi)，分子間有效碰撞頻率增加反應速率增加獲取外界能量后，活化分子數(shù)量增加溫度與反應速率的關(guān)系溫度提高37A、催化劑及催化作用

催化劑分類正催化劑加快化學反應速率

負催化劑

減慢化學反應速率

（1）定義：在化學反應中能顯著改變化學反應速率而本身在反應前后其組成、質(zhì)量和化學性質(zhì)保持不變的物質(zhì)。H2+O2==H2O

鉑粉

（2）基本特征

i、催化劑的作用是化學作用，化學性質(zhì)不變，物理性質(zhì)可能變化

ii、催化劑只改變反應速率,不改變反應的可能性，不能使非自發(fā)反應變成自發(fā)反應

iiii、催化劑只能縮短可逆反應達到平衡時間,不能改變平衡狀態(tài)

3、催化劑對化學反應速率的影響A、催化劑及催化作用催化劑分類正催化劑加快化38iv、催化劑有高度選擇性

a、某種催化劑只對某一反應或某一類型的反應有催化作用b、對同一種反應物用不同的催化劑,得到不同產(chǎn)物

Cu

C2H5OHCH3CHO+H2

473k—523k

Al2O3

C2H5OHCH2CH2+H2O

623Kv、許多催化劑對雜質(zhì)敏感

助催化劑

催化毒物

iv、催化劑有高度選擇性CuC2H5OH39B、催化作用理論

催化劑加快反應速率的原因：改變原來的反應歷程,降低反應的活化能

反應物有催化無催化E’aEacE’ac生成物BB’Ea反應歷程能量例如N2+H2==2NH3沒有催化劑Ea=326KJ/molN2+H2==2NH3有催化劑Ea=175.5KJ/molB、催化作用理論催化劑加快反應速