第2章化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡

應(yīng)用化學(xué)主講:楊麗珍

劉忠偉大學(xué)是什么大學(xué)是一種經(jīng)歷，人生成長、成熟的過程如今大學(xué)生越來越多，面對(duì)的壓力越來越大，但是試問讀書不是可以選擇的路，那什么是應(yīng)該走的路呢？大學(xué)是要花很多錢，但是以后你會(huì)得到的更多。雖然說讀書不是唯一的出路，但是沒有比這更好的機(jī)會(huì)。只要你努力，只要你出類拔萃，壓力就是你的動(dòng)力，是你成功的起點(diǎn)。同時(shí)大學(xué)是你走向人生，走向社會(huì)的重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)。

高中化學(xué)與大學(xué)化學(xué)大學(xué)：偏重于知識(shí)的原理、知識(shí)之間的邏輯關(guān)系，知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用信息量大，學(xué)時(shí)少，速度快。目的：培養(yǎng)化學(xué)思維方法和解決問題能力。高中：偏重于公式的套用、概念的記、背反復(fù)練習(xí)、反復(fù)講解目的：考試

大學(xué)與中學(xué)的本質(zhì)區(qū)別在于：“我是學(xué)習(xí)的主體”，“我的課程我做主”，“我為教育終點(diǎn)線沖刺”。大學(xué)求學(xué)增值與否，取決于自己。從大一開始，盡快弄清“我喜歡什么”，“我需要什么”“我期望什么”“我擅長什么”“我為誰學(xué)習(xí)”“為什么要我自我負(fù)責(zé)，自我約束，自我激勵(lì)，自我評(píng)價(jià)，自主學(xué)習(xí)”？大學(xué)學(xué)什么？并不只是知識(shí)?。ú灰谀┍常瑧?yīng)付考試）重要的是學(xué)習(xí)過程，在過程中培養(yǎng)能力。90%不會(huì)有直接的用途，但是去掉他們會(huì)怎樣？更重要是通過學(xué)習(xí)知識(shí)的過程，培養(yǎng)和掌握學(xué)習(xí)方法、思想方法、分析問題解決問題的能力、培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)。如果是死記硬背式的知識(shí)，過些日子會(huì)還給老師，但是能力、思想、素養(yǎng)會(huì)永遠(yuǎn)陪伴你。

到底是休息還是打起精神繼續(xù)戰(zhàn)斗？第一年是關(guān)鍵的一年，適應(yīng)大學(xué)生活、大學(xué)教學(xué)方式、大學(xué)思維方式。所以注定應(yīng)該是戰(zhàn)斗的一年，努力的一年。大學(xué)課程枯燥？天天聽相聲也會(huì)枯燥，何況是科學(xué)。關(guān)鍵在心態(tài)有無目標(biāo)如果連基本的知識(shí)、能力都沒有，課程不及格，大學(xué)基本靠混，為什么人家會(huì)聘用你？你說我有能力，連大學(xué)課程都搞不過，怎么證明？口袋技能指無論身處哪一行業(yè),哪些崗位都能隨時(shí)拿出來用的技能。

包括:思維能力、溝通能力、應(yīng)變能力、團(tuán)隊(duì)合作能力等。目前用人單位并不強(qiáng)求專業(yè)對(duì)口，而更看重員工的“口袋技能”。應(yīng)用化學(xué)課程定位應(yīng)用化學(xué)是印刷、包裝專業(yè)的必修課程，基礎(chǔ)理論以基礎(chǔ)、夠用為度，主要為后續(xù)高分子物理與化學(xué)及其他專業(yè)課程提供理論知識(shí)和操作技能的支持。注意與后續(xù)課程的銜接：把一些印刷應(yīng)用與本課程有機(jī)融合。后續(xù)課程的理論基礎(chǔ)。應(yīng)用化學(xué)內(nèi)容提要1、化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡（第二章）2、電解質(zhì)溶液和離解平衡（第三章）3、氧化還原和電化學(xué)（第五章）4、物質(zhì)結(jié)構(gòu)（第六章）5、配位化合物（第七章）6、溶液和膠體（第一章）7、有機(jī)化學(xué)（第二篇所有章節(jié)，除去17,18章）這些內(nèi)容涉及到化學(xué)學(xué)科中的無機(jī)化學(xué)，物理化學(xué)和有機(jī)化學(xué)等二級(jí)學(xué)科，前八周我們授課內(nèi)容為：1、化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡（第二章）2、電解質(zhì)溶液和離解平衡（第三章）3、氧化還原和電化學(xué)（第五章）4、物質(zhì)結(jié)構(gòu)（第六章）5、配位化合物（第七章）后八周主講內(nèi)容為：6、溶液和膠體（第一章）7、有機(jī)化學(xué)（第二篇所有章節(jié)，除去17,18章）前八周主講教師楊麗珍，第九周進(jìn)行期中考試，成績按百分比計(jì)入期末總成績；后八周由劉忠偉老師主講；實(shí)驗(yàn)由郝燕萍老師主講。期末考試不涉及前八周內(nèi)容。無機(jī)化學(xué)：二級(jí)學(xué)科。研究無機(jī)物性質(zhì)的化學(xué)，是化學(xué)學(xué)科的基礎(chǔ)。在其中有很多內(nèi)容中學(xué)已經(jīng)接觸過，但是只是皮毛，不夠深入。有很多知識(shí)需要深入才能應(yīng)用，而學(xué)習(xí)的目的正在于此。比如：FeCl3腐蝕線路版、不銹鋼腐蝕(金屬蝕刻)、納米材料、燃料電池等。有機(jī)化學(xué)：

二級(jí)學(xué)科。研究有機(jī)物的性質(zhì)、反應(yīng)、機(jī)理，同樣有過接觸，也有的未接觸，主要重于機(jī)理的了解，當(dāng)然也會(huì)要求大家掌握一些基本物質(zhì)及其在印刷中的應(yīng)用，這往往涉及到物理性質(zhì)。如手性分子。

2001年諾貝爾獲獎(jiǎng)?wù)哐芯砍龅臍浠把趸中源呋磻?yīng)技術(shù)，就做到了這一點(diǎn)。這種不對(duì)稱合成技術(shù)使人們能夠成功地制取較為純凈的、主要由有益對(duì)映體分子組成的化工產(chǎn)品和藥物，是化學(xué)合成方法的一項(xiàng)重大革新。物理化學(xué)：二級(jí)學(xué)科。研究化學(xué)物質(zhì)物理、化學(xué)性質(zhì)及其相互關(guān)系的學(xué)科，在印刷中的用途非常廣泛。例如：膠體化學(xué)、粘度（油墨）、表面張力（潤版液）等。應(yīng)用化學(xué)實(shí)驗(yàn)：主要是驗(yàn)證課堂理論、訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)。內(nèi)容較少，希望認(rèn)真。主講老師：郝燕萍（教E116）《應(yīng)用化學(xué)》的后繼專業(yè)基礎(chǔ)課高分子化學(xué)及物理：專業(yè)基礎(chǔ)課，主要研究高分子化合物的合成、物理性質(zhì)及應(yīng)用，高分子改性等。例如：膠輥、橡皮布、PS版表面感光膠、膠粘劑（裝訂、覆膜）、印刷承印物（PE）等。應(yīng)用化學(xué)基礎(chǔ)的專業(yè)課感光材料印刷材料紙張油墨分子光化學(xué)學(xué)好《應(yīng)用化學(xué)》的意義為后續(xù)專業(yè)基礎(chǔ)、專業(yè)課做嫁衣：是整個(gè)化學(xué)的基礎(chǔ)。此課程學(xué)不好，直接影響下面課程的學(xué)習(xí)。特別是專業(yè)課，如果是一個(gè)學(xué)過化學(xué)的人，那是很容易的。本身有很大的用途：應(yīng)用化學(xué)理論在印刷領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，例如潤版液（原理、配制）、油墨（原理、溶劑）、紙張涂料、彩色噴墨打印膠片、不銹鋼腐蝕、光固化材料等?；瘜W(xué)專業(yè)人搞印刷，是很容易上手的。怎樣學(xué)好化學(xué)？認(rèn)真聽課，參與過程，耐心理解化學(xué)理論和知識(shí)。認(rèn)真看書、細(xì)心作練習(xí)：對(duì)知識(shí)的深入理解。認(rèn)真進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作歸根到底：認(rèn)真、耐心，細(xì)心就能很好掌握課程要求認(rèn)真、耐心、細(xì)心……大學(xué)需要培養(yǎng)的一種必須的能力。總學(xué)時(shí):96。講課78，實(shí)驗(yàn)18（時(shí)間另定）成績?cè)u(píng)定方法：作業(yè)和平時(shí)10%，實(shí)驗(yàn)10%期中考試30%(無機(jī)部分內(nèi)容，期末不再考)期末考試50%。交作業(yè)、上課。登記。教材：《基礎(chǔ)化學(xué)》喬春玉主編其它參考：《現(xiàn)代化學(xué)基礎(chǔ)》面向21世紀(jì)教材浙江大學(xué)編《普通化學(xué)》《無機(jī)及分析化學(xué)》面向21世紀(jì)教材《有機(jī)化學(xué)》汪鞏答疑時(shí)間，聯(lián)系方式：楊麗珍忠偉博文間：20分鐘其他：周三下午教E102第2章化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡1.掌握濃度、溫度、催化劑等因素對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響，并能運(yùn)用活化能和碰撞理論加以解釋。2.熟悉化學(xué)平衡的概念，理解平衡常數(shù)的意義，掌握有關(guān)化學(xué)平衡的計(jì)算。3.掌握影響化學(xué)平衡移動(dòng)的因素，掌握勒·夏特里原理。本章教學(xué)要求

2.1化學(xué)反應(yīng)速率1

2.2化學(xué)平衡2

2.3化學(xué)平衡的移動(dòng)3主要內(nèi)容2.1化學(xué)反應(yīng)速率2.1.1化學(xué)反應(yīng)速率表示法2.1.2活化能與反應(yīng)速率理論2.1.3影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素2.1.1化學(xué)反應(yīng)速率表示法一、反應(yīng)速率的概念１.化學(xué)反應(yīng)速率用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少或生成物濃度的增加來表示單位：mol·L-1·s-1、mol·L-1·min-1、mol·L-1·h-1。

對(duì)于一個(gè)恒容反應(yīng)：A→B則有：隨反應(yīng)的不斷進(jìn)行，由于反應(yīng)物的濃度不斷減少，生成物的濃度不斷增加，因此，大部分化學(xué)反應(yīng)都不是等速進(jìn)行的，因此上述所計(jì)算的反應(yīng)速度是該段時(shí)間內(nèi)的平均反應(yīng)速率。2.瞬時(shí)速率：在某一瞬間的反應(yīng)速率或化學(xué)反應(yīng)在某一時(shí)刻的真正速率為：A→B

對(duì)于反應(yīng)aA+bBdD+eE

某一化學(xué)反應(yīng)各組分濃度變化表示的反應(yīng)速率之比等于各自計(jì)量系數(shù)的絕對(duì)值之比。反應(yīng)速率的快慢主要取決于反應(yīng)物的本性,此外,還與反應(yīng)條件如濃度、溫度、催化劑等因素有關(guān)。印刷中PS版顯影、金屬腐蝕、印刷品褪色、高分子老化、油墨干燥等，都涉及化學(xué)反應(yīng)速率問題。

化學(xué)動(dòng)力學(xué)(化學(xué)的動(dòng)力學(xué))研究的是反應(yīng)進(jìn)行的速率,并根據(jù)研究反應(yīng)速率提供的信息探討反應(yīng)機(jī)理，即研究反應(yīng)的快慢和反應(yīng)進(jìn)行的途徑。H2與O2具有生成H2O的強(qiáng)烈趨勢,但室溫下氣體混合物放置1萬年仍看不出生成H2O的跡象。為了利用這個(gè)反應(yīng)釋放的巨大能量,就必須提供適當(dāng)?shù)膭?dòng)力學(xué)條件。因此，化學(xué)動(dòng)力學(xué)研究還在于其實(shí)用意義。為什么化學(xué)反應(yīng)速率千差萬別？有的瞬間完成例如爆炸反應(yīng)、紫外光固化反應(yīng)；有的天長地久例如鐘乳石的形成、高分子老化、高分子自然降解等。用反應(yīng)速率理論來解釋化學(xué)反應(yīng)的速率與反應(yīng)物的本性有關(guān)，即與反應(yīng)的活化能有關(guān)——內(nèi)因。如何理解活化能的概念，目前提出了兩種理論：碰撞理論和過渡態(tài)理論。2.1.2活化能與反應(yīng)速率理論1918年Lewis以氣體分子運(yùn)動(dòng)論為基礎(chǔ)提出基本論點(diǎn)：氣體分子間經(jīng)過碰撞形成新的分子。但理論計(jì)算氣體分子碰撞頻率為3.5x1028次/升.秒相當(dāng)于反應(yīng)速度5.8x104mol/L.s，即瞬間完成。實(shí)際上氣體反應(yīng)速度千差萬別，有的很慢，有的很快。

一、碰撞理論反應(yīng)是通過反應(yīng)物分子彼此碰撞而發(fā)生的，不一定每次碰撞都能發(fā)生反應(yīng)。能發(fā)生反應(yīng)的碰撞叫有效碰撞。發(fā)生有效碰撞的分子稱為活化分子?；罨肿釉谡麄€(gè)體系中所占的比例稱為活化分子百分?jǐn)?shù)。不同化學(xué)反應(yīng)活化分子百分?jǐn)?shù)不同，因此化學(xué)反應(yīng)速率也不同。（活化分子與非活化分子的區(qū)別在于：能量不同）。（1）碰撞取向

有效碰撞（2）碰撞能量阿雷尼烏斯（S.A.Arrhenius,1889)活化能：1mol活化分子比非活化分子所高出的能量值。塔爾曼（Tolman）活化能：活化分子的平均能量（E*)與反應(yīng)物分子的平均能量（E)之差。Ea=E*-E活化能活化能是活化分子所具有的平均能量(E*)與整個(gè)反應(yīng)物分子的平均能量(E)之差稱為活化能(Ea)。單位是kJ·mol-1Ea=E*-E二、過渡態(tài)理論由反應(yīng)物到產(chǎn)物的反應(yīng)過程，必須通過一種過渡狀態(tài)，即反應(yīng)物分子活化形成活化配合物的中間狀態(tài)。如:C—A+B[C…A…B]=C+A—B

反應(yīng)物活化配合物 產(chǎn)物當(dāng)B沿著AC鍵軸方向接近時(shí)，A—C中的化學(xué)鍵逐漸松馳和削弱，原子A和原子B之間形成一種新鍵，這時(shí)形成了[C…A…B]的構(gòu)型，這種過渡狀態(tài)的構(gòu)型稱為活化配合物。這種活化配合物的位能很高，所以很不穩(wěn)定，它可能重新變回原來的反應(yīng)物（AC，B），也可能分解成產(chǎn)物（AB，C）?；罨艿奈锢砗x在于：由反應(yīng)物到產(chǎn)物所要逾越的“能量障礙”。一定溫度下,活化能越大，活化分子數(shù)就越少，反應(yīng)物分子的有效碰撞就越少，反應(yīng)速率就越小。不同的化學(xué)反應(yīng)有不同的活化能，活化能由實(shí)驗(yàn)測定。

一般化學(xué)反應(yīng)的活化能在60kJ·mol-1～240kJ·mol-1?；罨苄∮?0kJ·mol-1的反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)速度很大?；罨艽笥?20kJ·mol-1的反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)速度很慢?；罨艽笮∈俏镔|(zhì)結(jié)構(gòu)的反映。 活化能與反應(yīng)熱之間關(guān)系（1）Ea2-Ea1>0放熱（2）Ea2-Ea1<0吸熱由此可見：一個(gè)可逆反應(yīng)，吸熱反應(yīng)的活化能大于放熱反應(yīng)的活化能。2.1.3影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素——外因一、

濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響在溫度恒定情況下,增加反應(yīng)物的濃度可以增大反應(yīng)速率。用來表示反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度之間定量的關(guān)系式叫速率方程。

不同的化學(xué)反應(yīng)有不同的速率方程和速率常數(shù)k。只有通過實(shí)驗(yàn)才能得到。A和B為反應(yīng)物。

反應(yīng)物的濃度越大，反應(yīng)速率就越快。濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響是通過單位時(shí)間內(nèi)活化分子數(shù)目的變化，從而改變單位時(shí)間內(nèi)有效碰撞的次數(shù)來實(shí)現(xiàn)。

v=k[A]α·[B]β濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響白磷在純氧氣中和在空氣中的燃燒

在溫度恒定情況下,增加反應(yīng)物的濃度可以增大反應(yīng)速率。在多相反應(yīng)中,固態(tài)反應(yīng)物的濃度和不互溶的純液體反應(yīng)物的濃度不寫入速率方程。C(s)+O2(g)CO2(g)

2Na(l)+2H2O(l)

2NaOH(aq)+H2(g)

速率方程分別為：反應(yīng)速率=kc(O2)

反應(yīng)速率=k對(duì)氣相反應(yīng)和有氣相參與的反應(yīng),速率方程中的濃度項(xiàng)可用分壓代替。碳與氧生成二氧化碳反應(yīng)的速率常數(shù)亦可表示為:反應(yīng)速率=k’p(O2)（顯然k’不是k）氣相和液相中的速率方程氣體分壓指的是當(dāng)氣體混合物中的某一種組分在相同的溫度下占據(jù)氣體混合物相同的體積時(shí)，該組分所形成的壓強(qiáng)。比如我們收集一瓶空氣，將其中的氮?dú)獬ィ謴?fù)到相同的溫度剩余的氧氣仍會(huì)逐漸占滿整個(gè)集氣瓶，但剩下的氧氣單獨(dú)造成的壓強(qiáng)會(huì)比原來的低，此時(shí)的壓強(qiáng)值就是原空氣中氧氣的分壓值。氣體的分壓與其在液體中的溶解度，氣體反應(yīng)的平衡常數(shù)等都有著密切的關(guān)系?；旌蠚怏w(設(shè)為理想氣體)總壓和分壓的關(guān)系：P總V=n總RTP2V=n2RTP1V=n1RT}（P1+P2）V=(n1+n2)

RT而n總=n1+n2，則P總=P1+P2P1V=n1RT(P1+P2)V=(n1+n2)

RT}P1

———P1+P2

=n1

———n1+n2

則：P1

=n1

——n總

P總

任意混合氣體（不管是理想氣體還是實(shí)際氣體）中任一組分B的分壓pB等于總壓p

乘以它的摩爾分?jǐn)?shù)yB

即pB=p*yB

而yB=nB/n1.反應(yīng)機(jī)理反應(yīng)機(jī)理化學(xué)反應(yīng)經(jīng)歷的途徑（也叫做反應(yīng)歷程）?；磻?yīng)一步完成的化學(xué)反應(yīng)。非基元反應(yīng)由兩個(gè)或三個(gè)基元反應(yīng)構(gòu)成的化學(xué)反應(yīng)。簡單反應(yīng)由一個(gè)基元反應(yīng)構(gòu)成的化學(xué)反應(yīng)。復(fù)雜反應(yīng)由非基元反應(yīng)構(gòu)成的化學(xué)反應(yīng)。例如：H2O2+H2=2H2O

例如：

H2+Cl2=2HCl

H2+Cl2=2HCl分為以下幾步：

M

+Cl22?Cl+MH2+?Cl

?H+HClCl2+?H

?Cl+HClM

+2?Cl

Cl2+M基元反應(yīng)基元反應(yīng)基元反應(yīng)基元反應(yīng)2.質(zhì)量作用定律（C.M.Guldberg,P.Wssge,1863)恒溫下，基元反應(yīng)的反應(yīng)速率與各反應(yīng)物濃度系數(shù)次方的乘積成正比。也稱為基元反應(yīng)的速率方程。對(duì)于：aA+bBdD+eE則：v

=

k[A]a·[B]bk在一定溫度為一常數(shù)。當(dāng)溫度改變時(shí)，隨之而變。如：對(duì)于反應(yīng) H2O2+2Br-+2H+2H2O+Br2的速率方程不能寫成v=k[H2O2][H+]2[Br-]2，因其不是一個(gè)基元反應(yīng)。非元反應(yīng)由兩個(gè)或多個(gè)基元反應(yīng)步驟完成的反應(yīng)：

實(shí)際是兩步完成

如,H2(g)+I2(g)=2HI(g)I2(g)=I(g)+I(g)通過實(shí)驗(yàn)可以找出決速步驟(Ratedeterminingstep)

所以

v

=k

c(A2)

復(fù)雜反應(yīng)的速率方程只能通過實(shí)驗(yàn)獲得！A2+B→A2BA2→2A

Slowreaction2A+B→A2B

FastreactionH2(g)+I

(g)+I(g)=HI(g)+HI(g)對(duì)臭氧轉(zhuǎn)變成氧的反應(yīng)

2O3(g)3O2(g)其歷程為：

O3

O2+O（快）

O+O3

2O2（慢）適合此歷程的速率方程是什么？kc2

(O3)b.kc(O3)c(O)c.kc(O3)2c(O2)d.kc2

(O3)

c-1(O2)Question3.反應(yīng)級(jí)數(shù)速率方程中，反應(yīng)物濃度的指數(shù)分別稱為反應(yīng)物的反應(yīng)級(jí)數(shù)，其代數(shù)和稱為反應(yīng)的總級(jí)數(shù)。如：2H2O2

=

2H2O+O2

v

=

k[H2O2]

m=

1為一級(jí)反應(yīng)

S2O82-+2I-

=

2SO42-+I2

v

=

k[S2O82-][I-]

m=

1，n=

1，S2O82-、I-分別為一級(jí)反應(yīng)

m+n=

2即整個(gè)反應(yīng)為二級(jí)反應(yīng)。2NO+2H2

=

N2+2H2O v

=

k[NO]2[H2]NO為二級(jí)反應(yīng)，H2為一級(jí)反應(yīng)，總反應(yīng)為三級(jí)反應(yīng)。CH3CHO

=

CH4+CO v

=

k[CH3CHO]3/2即為3/2級(jí)反應(yīng)

反應(yīng)級(jí)數(shù)不一定是整數(shù),可以是分?jǐn)?shù),也可以為零。級(jí)數(shù)為零的反應(yīng)叫零級(jí)反應(yīng)。即濃度變化，速率不變。確定速率方程，必須以實(shí)驗(yàn)事實(shí)為依據(jù)。

例：有一化學(xué)反應(yīng)aA+bB=cC在298K時(shí)，將AB溶液按不同濃度混合,得到下列數(shù)據(jù)。A的初始濃度B的初始濃度初始速率

(mol/l)(mol/l)(mol/l·s)1.0 1.0 1.2×10-22.0 1.0 2.3×10-24.0 1.0 4.9×10-21.0 1.0 1.2×10-21.0 2.0 4.8×10-21.0 4.0 1.9×10-1求其速率方程?

解：由v

=

k[A]m·[B]n

v1

=

k×1m×1n

=

k

=

1.2×10-2

v2

=

k×2m×1n

=

k×2m

=

2.3×10-2即:

m

=

1v4

=

k×1m×1n

=

1.2×10-2v5

=

k×1m×2n

=

4.8×10-2∴k×2n

=

4.8×10-22n

=

4.8×10-2/k

=

4

=

22∴n=

2注意：反應(yīng)級(jí)數(shù)與速率常數(shù)1）反應(yīng)級(jí)數(shù)：0、1、2、3，可以是非整數(shù)。對(duì)反應(yīng)H2(g)+I2(g)=2HI(g)反應(yīng)速率方程式為=kc(H2)c(I2)過去很長一段時(shí)間都認(rèn)為該反應(yīng)是基元反應(yīng)，后來實(shí)驗(yàn)檢出自由基I，證實(shí)該反應(yīng)為非基元反應(yīng)，并提出反應(yīng)機(jī)理為：(1)I2(g)=2I(g)（快速平衡）H2(g)+2I(g)=2HI(g)（慢反應(yīng)）★由質(zhì)量作用定律推導(dǎo)其反應(yīng)速率方程式。2）速率常數(shù)：不隨濃度而變。受溫度影響，通常溫度升高，k增大。與催化劑有關(guān)，通常加催化劑，k急劇增大。反應(yīng)級(jí)數(shù)不同，k的量綱不同零級(jí)反應(yīng)k的量綱為mol.L-1.s-1一級(jí)反應(yīng)k的量綱為s-1；二級(jí)反應(yīng)k的量綱為(mol·L-1)-1·s-1；注意：反應(yīng)級(jí)數(shù)與反應(yīng)分子數(shù)的差別是對(duì)元步驟或簡單反應(yīng)所對(duì)應(yīng)的微觀化學(xué)變化而言的參加反應(yīng)的反應(yīng)物微粒數(shù)目只可能是一、二、三任何元步驟或簡單反應(yīng)所對(duì)應(yīng)的微觀變化，肯定存在反應(yīng)分子數(shù)對(duì)速率方程不能納入形式的復(fù)雜反應(yīng)，級(jí)數(shù)無意義是對(duì)宏觀化學(xué)反應(yīng)包括簡單反應(yīng)和復(fù)雜反應(yīng)而言反應(yīng)速率與濃度的幾次方成正比，就是幾級(jí)反應(yīng)可為零、簡單正、負(fù)整數(shù)和分?jǐn)?shù)u=kc

a(A)c

b(B)‥·概念所屬范圍定義或意義各個(gè)不同反應(yīng)中的允許值是否肯定存在反應(yīng)級(jí)數(shù)反應(yīng)分子數(shù)二、溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響對(duì)于大多數(shù)反應(yīng)，升高溫度，反應(yīng)速率增大，但有極少數(shù)除外。范特霍夫規(guī)則：如果反應(yīng)物濃度一定，一般而言，溫度每升高10K，反應(yīng)速率迅速增加2-4倍。

1889年,

Arrhenius在總結(jié)大量實(shí)驗(yàn)事實(shí)的基礎(chǔ)上提出----阿累尼烏斯公式：k速度常數(shù)，Ea為活化能，R氣體常數(shù)，A稱指前因子。取對(duì)數(shù):

所以可看出Ea、R、A為常數(shù)。lgk或lnk與1/T成線性關(guān)系。

若已知Ea便可求得不同溫度下的速度常數(shù)。設(shè)某反應(yīng)在T1時(shí)測得速度常數(shù)為k1設(shè)某反應(yīng)在T2時(shí)測得速度常數(shù)為k2則:上式中，Ea的單位為J·mol-1

例：某反應(yīng)的活化能Ea=1.14×105J·mol-1在600K時(shí)k=0.75L·mol-1·s-1計(jì)算700K時(shí)的k。解：已知：T2=700K，T1=600K，k1=0.75∴得k2=19.54L·mol-1·s-1答：700K時(shí)的k為19.54L·mol-1·s-1

三、催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速度的影響1、催化劑催化劑凡能改變反應(yīng)速度而本身的組成和質(zhì)量在反應(yīng)前后保持不變的物質(zhì)。催化作用催化劑能改變反應(yīng)速度的作用。正催化劑：加快反應(yīng)速率負(fù)催化劑：減慢反應(yīng)速率催化劑為什么能改變化學(xué)反應(yīng)速度呢？因?yàn)樗鼌⑴c了變化過程，改變了原來反應(yīng)的途徑，降低了反應(yīng)的活化能。Ea1Ea2HA+BCAB+CA???B???CE2E3E1催化劑降低正、逆反應(yīng)活化能催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響沒加入催化劑有催化劑

注意：催化劑不影響化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)催化劑的催化作用具有選擇性催化劑同時(shí)加快正、逆反應(yīng)速率

總結(jié)：P39,表2-7影響多相反應(yīng)速率的因素多相反應(yīng):反應(yīng)系統(tǒng)中存在兩個(gè)或兩個(gè)以上的相的反應(yīng)。單相反應(yīng):反應(yīng)系統(tǒng)中存在一個(gè)相的反應(yīng)。又稱均相反應(yīng)

界面積

擴(kuò)散速率課堂練習(xí)：一、是非題1.元反應(yīng)一定是反應(yīng)速率最快的反應(yīng)（）2.對(duì)于一定溫度下某化學(xué)反應(yīng)一般反應(yīng)物的濃度越大，反應(yīng)速率越快（）3.系統(tǒng)狀態(tài)變化的速率越快，速率常數(shù)越大（）4.由阿倫尼烏斯公式可知，加快反應(yīng)速率的唯一方法是升高反應(yīng)溫度（）×××√5.質(zhì)量作用定律適用于任何實(shí)際上能夠進(jìn)行的反應(yīng)（）6.反應(yīng)的級(jí)數(shù)取決于反應(yīng)方程式中反應(yīng)物的化

學(xué)計(jì)量數(shù)（）××二、選擇題1.升高溫度可以增加反應(yīng)速率，主要是因?yàn)椋ǎ?）增加了分子總數(shù)（2）增加了活化分子的百分?jǐn)?shù)（3）降低了反應(yīng)的活化能（4）促使平衡向吸熱方向移動(dòng)2.一基元反應(yīng)3A+B=C+2D，如果A的濃度減少一半，則反應(yīng)速率（）。

(1)加快一倍(2)減慢為原來1/2(3)減慢為原來1/8(4)減慢為原來1/3233.基元反應(yīng)A（s）+2B（g）=C，反應(yīng)級(jí)數(shù)為（）

(1)1(2)2(3)3(4)44.零級(jí)反應(yīng)的速率………………（

）

(1)為零

(2)與反應(yīng)物濃度成正比

(3)與反應(yīng)物濃度無關(guān)

(4)與反應(yīng)物濃度成反比

3

3

5.對(duì)于一個(gè)給定條件下的反應(yīng)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行…（

）(1)速率常數(shù)k變小

(2)速率常數(shù)K變大(3)正反應(yīng)速率降低

(4)逆反應(yīng)速率降低

6.

二級(jí)反應(yīng)的速率常數(shù)單位是……（

）

(1)s-1

(2)mol·dm-3·s-1

(3)dm3·mol-1·s-1

(4)dm6·mol-2·s-17.

溫度升高導(dǎo)致反應(yīng)速率明顯增加的主要原因是（

）

(1)分子碰撞機(jī)會(huì)增加

(2)反應(yīng)物壓力增加

(3)活化分子數(shù)增加

(4)活化能降低3

3

3

8.反應(yīng)2NO2Cl(g)

=

2NO2(g)+Cl2(g)的反應(yīng)機(jī)理

包括兩步基元反應(yīng)(1)NO2Cl(g)

=

NO2(g)+Cl(g)(2)NO2Cl(g)+Cl(g)

=

NO2(g)+Cl2(g)

已知總反應(yīng)的速率常數(shù)k的單位是s-1，則（

）

(1)總反應(yīng)是二級(jí)反應(yīng)(2)第一步反應(yīng)比第二步反應(yīng)快得多

(3)總反應(yīng)是三級(jí)反應(yīng)(4)第二步比第一步反應(yīng)快得多4

三、簡答題

已知一定溫度下，反應(yīng)A2+2B=2AB依如下兩步完成：（1）A2→2A(快)（2）2A+B→2AB(慢)總反應(yīng)的反應(yīng)速率方程式如何？為幾級(jí)反應(yīng)？k的單位如何？

2.1化學(xué)反應(yīng)速率1

2.2化學(xué)平衡2

2.3化學(xué)平衡的移動(dòng)3主要內(nèi)容化學(xué)動(dòng)力學(xué)是研究化學(xué)反應(yīng)的速率、影響反應(yīng)速率的因素以及反應(yīng)的機(jī)理?；瘜W(xué)熱力學(xué)研究化學(xué)變化中能量的相互轉(zhuǎn)化和熱的影響因素（如溫度）對(duì)轉(zhuǎn)化的影響。2.2化學(xué)平衡2.2化學(xué)平衡2.2.1可逆反應(yīng)和化學(xué)平衡2.2.2化學(xué)平衡的含義2.2.1可逆反應(yīng)和化學(xué)平衡1.可逆反應(yīng)：在同一條件下，既能向正反應(yīng)方向又能向逆反應(yīng)方向進(jìn)行的反應(yīng)。反應(yīng)方程式中可逆符號(hào)代替等號(hào)。V正V逆Vt時(shí)間

V正V逆=2.化學(xué)平衡在可逆反應(yīng)中正逆反應(yīng)速率相等時(shí)，體系各組份的相對(duì)量不隨時(shí)間而改變的狀態(tài)?；瘜W(xué)平衡的特征建立平衡的前提是在恒溫條件下，封閉體系中進(jìn)行的可逆反應(yīng)。建立平衡的條件是正逆反應(yīng)速率相等。建立平衡的標(biāo)志是各物質(zhì)濃度不隨時(shí)間而改變。化學(xué)平衡是動(dòng)態(tài)平衡。各物質(zhì)相對(duì)量雖然保持不變，但物質(zhì)間的交換始終在進(jìn)行著。2.2.2化學(xué)平衡的含義化學(xué)平衡常數(shù)

在一定溫度下，某個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，產(chǎn)物濃度系數(shù)次方的乘積與反應(yīng)物濃度系數(shù)次方的乘積之比是一個(gè)常數(shù)Kc。

Kc=————————{c(E)}e?{c(F)}f{c(A)}a?{c(D)}d上式中，Kc

稱為濃度平衡常數(shù)；c(A)、c(D)、c(E)、c(F)分別表示A、D、E、F四種物質(zhì)的平衡時(shí)濃度，單位為mol?L-1。對(duì)于反應(yīng):aA+dD

eE+fF（用質(zhì)量作用定律推導(dǎo)）在一定溫度下達(dá)到平衡時(shí)，反應(yīng)物和產(chǎn)物的平衡濃度有如下關(guān)系。Kc稱為平衡常數(shù)，其只與溫度有關(guān)。對(duì)于氣體反應(yīng)，平衡常數(shù)Kc可以用壓力平衡常數(shù)Kp表示。N2+3H2

2NH3

可寫出兩個(gè)平衡常數(shù)關(guān)系式Kc=[NH3]2/([N2][H2]3) Kp=p2NH3/(pN2p3H2)p(N2)、p(H2)、p(NH3)分別表示

N2、H2、NH3的分壓。思考：Kc與Kp之間的關(guān)系？Kc=Kp（RT）?n實(shí)驗(yàn)平衡常數(shù)Kc與Kp由實(shí)驗(yàn)總結(jié)得出，需根據(jù)反應(yīng)方程式書寫實(shí)驗(yàn)平衡常數(shù)式。關(guān)于Kc與Kp

只能用平衡濃度或分壓代入計(jì)算；與起始濃度無關(guān)；(這一點(diǎn)是與轉(zhuǎn)化率不同之處)與溫度有關(guān)；平衡常數(shù)數(shù)值越大，表示反應(yīng)進(jìn)行的程度越大；濃度以mol.L-1為單位代入；分壓以Pa或kPa為單位代入；純固體和純液體不代入；反應(yīng)方程式不同，平衡常數(shù)的數(shù)值和量綱均不同。對(duì)于氣體反應(yīng)，Kc與Kp可以換算標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)K

(又稱熱力學(xué)平衡常數(shù))

實(shí)驗(yàn)平衡常數(shù)表達(dá)式中的有關(guān)物質(zhì)的濃度(或分壓)分別除以其相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)態(tài),則得到標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)K

aA+dDeE+fF如:K=————————c(E){——}e

c

c(F){——}fc

c(A){——}a

c

c(D){——}d

c

3H2(g)+N2(g)

2NH3(g)p(NH3){———}2

p

K=——————p(N2){——}

p

p(H2){——}3

p

上面式子中，c代表溶液標(biāo)準(zhǔn)態(tài)；規(guī)定c=1mol?L-1

p代表標(biāo)準(zhǔn)壓力，p=100kPa。

標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)K，用以定量表達(dá)化學(xué)反應(yīng)的平衡狀態(tài)。K值越大，平衡混合物中生成物越多而反應(yīng)物越少，反之亦然。

從以上可以看出，K與K（Kc、Kp）是有差別的，兩者數(shù)值可以換算，但K始終是無單位的，而K既可能有單位，也可能無單位。

對(duì)于在溶液中進(jìn)行的可逆反應(yīng)，由于c=1mol?L-1

K與K在數(shù)值上相等，令注意：書中用c或[

]表示平衡時(shí)的物質(zhì)的量濃度,單位為mol?L-1

這樣，上面的式子可表示為：K=————[E]e[F]f[A]d[D]d[B]=c(B)——c例:合成氨的反應(yīng)N2+3H2

2NH3在某溫度下各物質(zhì)的平衡濃度是:[N2]

=

3mol·L-1,[H2]

=

9mol·L-1,[NH3]

=

4mol·L-1求該反應(yīng)的平衡常數(shù)和N2、H2的初始濃度。

解：①求平衡常數(shù)Kc

Kc

=

[NH3]2/([N2][H2]3)

=

16/(3×93)

=

7.32×10-3②求N2、H2的初始濃度。

N2+3H2

2NH3反應(yīng)1摩爾N2同時(shí)需3molH2生成2molNH3

N2

+

3H2

2NH3

平衡3mol·L-1

9mol·L-1

4mol·L-1初始(3+2)

(9+6)

0即：5

15

0答:Kc

=

7.32×10-3，初始[N2]、[H2]為5、15mol·L-1。例題已知2SO2(g)+O2(g)

2SO3(g)在溫度723℃達(dá)到平衡時(shí)，p(SO3)=36.17kPa,p(SO2)=49.04kPa,p(O2)=16.72kPa,求Kp

和K解：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)=Kp=——————{p(SO3)}2{p(SO2)}2{p(O2)}=——————————(36.17kPa)2(49.04kPa)2(16.72kPa)=3.25×10-5Pa-1p(SO3){———}2

p

K=————————p(O2){——}

p

p(SO2){——}2

p

=Kp?p

=3.25×10-5Pa-1×105Pa=3.25例題

乙酸（CH3COOH）與乙醇（C2H5OH）的酯化反應(yīng)，已知25℃時(shí)K=4.0，現(xiàn)有2.0

mol

CH3COOH與2.0

molC2H5OH在反應(yīng)容器中混合，25℃下反應(yīng)，計(jì)算生成乙酸乙酯(C

H3COOC2H5)的量及CH3COOH的轉(zhuǎn)化率。

解：設(shè)混合后溶液的總體積為VL，平衡時(shí)生成xmol的C

H3COOC2H5

該酯化反應(yīng)式如下：CH3COOH

(l)+C2H5OH(l)CH3COOC2H5(l)+

H2O(l)初始濃度2.0—V2.0—V2.0-x———V2.0-x———Vx—Vx—V00平衡濃度則有：K=

——————x—Vx?—V2.0-x———V2.0-x?———V=————x2(2.0-x)2=4.0解得x=1.3既平衡時(shí)可得1.3molCH3COOC2H5CH3COO

H的轉(zhuǎn)化率=————————已轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量起始時(shí)物質(zhì)的量×100%=1.3———2.0×100%=65%書寫平衡常數(shù)的規(guī)則：給定溫度下，對(duì)同一反應(yīng)，化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式和數(shù)值取決于反應(yīng)方程式的書寫形式。

A+BC+DK

=

[C][D]/[A][B]

nA+nBnC+nDK1

=

[C]n[D]n/[A]n[B]n

=

Kn

如果反應(yīng)中有固體和純液體參加，它們的濃度不應(yīng)寫在平衡關(guān)系式中。如:CaCO3(s)

CaO(s)+CO2(g)

Kc

=

[CO2]稀溶液中進(jìn)行的反應(yīng)，如有水參加，水的濃度也不必寫在平衡關(guān)系式中。如：Cr2O72-+H2O

2CrO42-+2H+

Kc

=

[CrO42-]2[H+]2/[Cr2O72-]對(duì)于氣體反應(yīng)，平衡常數(shù)Kc可以用Kp表示。N2+3H2

2NH3

可寫出兩個(gè)平衡常數(shù)關(guān)系式Kc

=

[NH3]2/([N2][H2]3) Kp

=

p2NH3/(pN2p3H2)有如下3個(gè)反應(yīng)式：（1）SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g)(2)SO2(g)+O2(g)SO3(g)K1

=[p(SO3)][p(NO)][p(SO2)][p(NO2)]1—2K2

=————————[p(SO3)][p(SO2)][p(O2)]1—2多重平衡規(guī)則--平衡常數(shù)組合————————（3）NO2(g)NO(g)+O2(g)1—2K3

=——————[p(NO)][p(O2)]1—2[p(NO2)](2)+(3)=(1)K2

將?K3

便得K1

由此可見，一個(gè)反應(yīng)式若是由幾個(gè)反應(yīng)式相加（或減）所得，則其平衡常數(shù)便等于相加（或減）的幾個(gè)反應(yīng)式的平衡常數(shù)的乘積（或商），這叫做多重平衡規(guī)則。注意:各分步反應(yīng)的平衡常數(shù)必須在同一溫度條件下。已知25℃時(shí)反應(yīng)（1）2BrCl(g)Cl2(g)+Br2(g)的（2）I2(g)+Br2(g)2IBr(g)的計(jì)算反應(yīng)（3）2ClBr(g)+I2(g)2IBr(g)+Cl2(g)的

平衡常數(shù)的意義：一定溫度下，可逆反應(yīng)的特征常數(shù)。某一反應(yīng)的平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，與濃度、變化途徑、反應(yīng)方向、反應(yīng)物的初始濃度大小無關(guān)。平衡常數(shù)的大小代表平衡混合物中產(chǎn)物所占比例的多少。由平衡常數(shù)可以判斷反應(yīng)是否處于平衡態(tài)或處于非平衡態(tài)。為了判斷反應(yīng)是否處于平衡，需要引入另外一個(gè)概念濃度熵Qc。如對(duì)于可逆反應(yīng)aA+bB=dD+eE[D]d[E]e/([A]a[B]b)=Qc在一定溫度下，對(duì)于任一可逆反應(yīng)，將其各物質(zhì)的濃度按平衡常數(shù)的表達(dá)式寫出分式，即濃度熵。Qc

＜Kc時(shí)，生成物濃度小于平衡濃度，反應(yīng)向右進(jìn)行Qc

＞Kc時(shí)，生成物濃度大于平衡濃度，反應(yīng)向左進(jìn)行氣相反應(yīng)：分壓熵Qp

2.1化學(xué)反應(yīng)速率1

2.2化學(xué)平衡2

2.3化學(xué)平衡的移動(dòng)3主要內(nèi)容化學(xué)平衡的移動(dòng)：平衡系統(tǒng)條件之一，如溫度、壓強(qiáng)、或濃度，發(fā)生改變時(shí)，平衡狀態(tài)會(huì)破壞，然后建起新的平衡狀態(tài)，叫做化學(xué)平衡的移動(dòng)t?逆??正化學(xué)平衡?=k[A]m·[B]n溫度濃度?=kppAmpBn壓力2.3化學(xué)平衡的移動(dòng)2.3化學(xué)平衡的移動(dòng)2.3.1影響化學(xué)平衡移動(dòng)的因素2.3.2勒·夏特里原理及其實(shí)踐意義1、濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響mA+nBpC+qD2.3.1影響化學(xué)平衡移動(dòng)的因素增加反應(yīng)物的濃度，Qc<Kc，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)增加生成物的濃度，Qc>Kc，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)

當(dāng)c(Ag+)=1.00×10-2mol·L-1,c(Fe2+)=0.100mol·L-1,

c(Fe3+)=1.00×10-3mol·L-1時(shí)反應(yīng)向哪一方向進(jìn)行?Solution計(jì)算反應(yīng)商，判斷反應(yīng)方向反應(yīng)Fe2+(aq)+Ag+(aq)

Fe3+(aq)+Ag(s)25℃時(shí)的K

=3.2。,反應(yīng)正向進(jìn)行例題乙酸（CH3COOH）與乙醇（

C2H5OH）的酯化反應(yīng)，已知25℃時(shí)K=4.0，現(xiàn)有2.0molCH3COOH與3.0molC2H5OH在反應(yīng)容器中混合，25℃下反應(yīng)，計(jì)算生成乙酸乙酯(C

H3COOC2H5)的量及CH3COOH的轉(zhuǎn)化率。

解：設(shè)混合后溶液的總體積為VL，平衡時(shí)生成xmol的C

H3COOC2H5

該酯化反應(yīng)式如下：初始濃度2.0—V3.0—V2.0-x———V3.0-x———Vx—Vx—V00平衡濃度則有：K=

——————x—Vx?—V2.0-x———V3.0-x?———V=——————x2(2.0-x)(3.0-x)=4.0解得x=1.57既平衡時(shí)可得1.57molCH3COOC2H5CH3COOH

(l)+C2H5OH(l)CH3COOC2H5(l)+

H2O(l)CH3COO

H的轉(zhuǎn)化率=————————已轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量起始時(shí)物質(zhì)的量×100%=1.57———2.0×100%=78.5%和前一例題比較：初始濃度0.7—V1.7—V0.7-x———V1.7-x———V1.3+x———V1.3+x———V平衡濃度則有：K=

——————1.3+x———V1.3+x?———V0.7-x———V1.7-x?———V=——————(1.3+x)2(0.7-x)(1.7-x)=4.0解得x=0.27既平衡時(shí)可得1.57molCH3COOC2H51.3—V1.3—V可見，增大反應(yīng)物的濃度，平衡向生成物的方向移動(dòng)。CH3COOH

(l)+C2H5OH(l)CH3COOC2H5(l)+

H2O(l)2.壓力對(duì)化學(xué)平衡的影響主要是對(duì)氣相反應(yīng)的影響大

aA(g)+bB(g)dD(g)+eE(g)此可逆反應(yīng)在一密閉容器中達(dá)到平衡，維持溫度穩(wěn)定，將體系體積縮小1/n，則體系的壓力增加為原來的n倍，各氣體的分壓也增加到n倍。n>1時(shí)，若(d+e)-(a