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1、第二章 化学反应速率和化学平衡 Chemical reaction rate and chemical equilibrium,2.1 化学反应速率的概述 2.2 影响化学反应速率的因素 2.3 化学平衡,主要内容,掌握化学反应速率的定义及表示方法 掌握影响化学反应速率的因素 了解化学平衡定律,重点,化学反应速率：是衡量化学反应过程进行的快慢，即反应体系中各物质的数量随时间的变化率。 通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示,2.1 概述,2.1.1 化学反应速率的概念,浓度常用单位：mol/L,时间常用单位：s 、 min、h,化学反应速率常用单位:mol/(Ls) 或 mo
2、l/(Lmin),表达式：v = c/t,v = n/(Vt),注意：,1、通常用单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的 增加来表示，所以反应速率是正值。,2、中学阶段的化学反应速率是平均速率。,3、浓度仅指溶液或气体的，固体、纯液体无浓度可言。,平均速率,瞬时速率,按照内外因分为：内在因素活化能外在因素浓度温度催化剂,2.2 影响化学反应速率的因素,普通 分子,活化 能,活化 分子,合理 取向的 碰撞,有效 碰撞,一个反应经历的过程,2.2.1 活化能,一、有效碰撞理论与活化能,反应进行的先决条件：反应物分子间发生碰撞,数量级一般高达 1029 cm3s1,不是每次碰撞都能发生化学反应,（
3、一）有效碰撞,弹性碰撞,有效碰撞,有效碰撞的条件,碰撞的两分子具有足够的能量 碰撞的两分子具有正确的碰撞方向,（二）活化能的特征,活化能均为正值活化能大小取决于反应物本性及反应途径活化能大小与反应物浓度无关温度变化不大时，与温度无关活化能越小，反应速率越大,（三）活化能与反应速率,活化能大，反应速率慢活化能小，反应速率快,活化能是化学反应的阻力，也称能垒,2.2.2 外在影响因素,（一）温度对大多数反应而言，温度升高，反应速率加快，主要是温度升高时，分子的平均动能增加，活化分子数增加，有效碰撞增多，因而反应速率增加。,温度与化学反应速率的关系,（1）反应速率随温度的升高而逐渐加快，它们之间呈指
4、数关系，这类反应最为常见。,（2）开始时温度影响不大，到达一定极限时，反应以爆炸的形式极快的进行。,（3）在温度不太高时，速率随温度的升高而加快，到达一定的温度，速率反而下降。如多相催化反应和酶催化反应。,（4）速率在随温度升到某一高度时下降，再升高温度，速率又迅速增加，可能发生了副反应,（5） 温度升高，速率反而下降。这种类型很少，如一氧化氮氧化成二氧化氮。,（二）浓度,反应物浓度增大 单位体积内活化分子数增多 单位时间内有效碰撞次数增多 反应速率加快,质量作用定律,一定温度下，元反应的反应速率与各个反应物浓度的幂次方乘积成正比,元反应：,反应速率方程式：,k：反应速率常数； a：反应物A的
5、反应级数 b：反应物B的反应级数； ab：反应的总反应级数,质量作用定律只适用于元反应,复合反应,反应速率方程式,、 可以是零、简单的正数和负数以及分数,、 不一定等于a和b,、 的数值由实验测定,反应级数的大小体现了浓度对反应速率影响程度的大小,反应级数与反应分子数的区别,反应级数根据实验来确定的反应速率方程式而提出的概念反应分子数是根据反应机制提出的概念反应分子数只适用于元反应，且只能为正整数,讨论一：,k 反应速率常数,物理意义：单位浓度时的反应速率取决于反应的本性、温度及催化剂等相同条件下，通常 k 越大反应速率越快k 随着温度的变化而变化k 与反应物浓度无关k 的单位：浓度1-n 时
6、间-1,讨论二：,气体以其分压代入反应速率方程式纯液体和纯固体视其浓度为常数溶剂参与反应时，视其浓度为常数, = k p(NO) p(O2), = k p(O2), = k c(C12H22O11),（三）催化剂,催化剂和催化作用,1. 催化剂：能显著改变反应速率，而本身质量及化学性质在反应后保持不变的物质,正催化剂：能提高反应速率的催化剂,负催化剂：能减慢反应速率的催化剂,催化剂降低反应活化能示意图,结 论,正催化剂能够加快反应速率的根本原因改变了反应途径降低了反应的活化能,催化剂的特点,具有选择性,可逆反应中，催化剂同时催化正反应和逆反应的反应速率，不改变平衡常数，改变平衡到达的时间,催化
7、剂参与整个反应过程，但反应前后质量及化学组成不变,催化剂不改变自发反应的方向,催化剂用量少，效果明显,外界条件对化学反应速率的影响（总结）,增加,不变,不变,不变,不变,不变,增加,增加,增加,增加,增加,增加,增加,增加,增加,不变,练习：对于在溶液间进行的反应，对反应速率影响最小的因素是（ ） A、温度 B、浓度 C、压强 D、催化剂,练习：下列条件的变化，是因为降低反应所需的能量而增加单位体积内的反应物活化分子百分数致使反应速率加快的是（ ） A、增大浓度 B、增大压强 C、升高温度 D、使用催化剂,练习： 设NO+CO2 2CO(正反应吸热)反应速率为v1；N2+3H2 2NH3(正反
8、应放热)反应速率为v2。对于前述反应，当温度升高时，v1和v2变化情况为（ ） A、同时增大 B、 同时减小 C、 v1减少，v2增大 D、 v1增大，v2减小,2.3 化学平衡,可逆反应与不可逆反应平衡常数,一、可逆反应与不可逆反应, 在同一条件下,既能向正反应方向进行,同时又能向逆反应方向进行的反应,叫做可逆反应.,NH3H2O,NH3H2O,注意：可逆反应总是不能进行到底，得到的总是反应物与生成物的混合物,NH4OH,二、化学平衡状态,（一）化学平衡状态 1、溶解平衡状态属于化学平衡状态的一种 2、化学平衡构成条件 （1）、反应物和生成产物均处于同一反应体系中，反应条件保持不变； （2）
9、、达到化学平衡状态时，体系中所有反应物和生成物的质量（或浓度）保持不变。,3、定义：,化学平衡状态是指在一定条件下的可逆反应里，当正反应速率和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度（或质量）保持不变的状态。,强调三点,前提条件：可逆反应,实质：正反应速率=逆反应速率,标志：反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态,4、化学平衡状态的特征,(1)动：动态平衡（正逆反应仍在进行）,(2)等V正=V逆等：正反应速率=逆反应速率,(3)定：体系中所有反应物和生成物的质量（或混合物各组分的浓度）保持 不变，各组分的含量一定。,(4)变：条件改变，原平衡被破坏，在新 的条件下建立新的平衡。,重要题型：,判
10、断可逆反应达到平衡状态？,【例】 在一定温度下,可逆反应A(气)+3B(气) 2C(气)达到平衡的标志是 （ ） A. C的生成速率与C分解的速率相等 B. 单位时间内生成nmolA,同时生成3nmolB C. A、B、C的浓度不再变化 D. A、B、C的分子数比为1:3:2,AC,【例2】 下列说法中可以充分说明反应: P(气)+Q(气) R(气)+S(气) , 在恒温下已达平衡状态的是（ ） A. 反应容器内压强不随时间变化 B. P和S的生成速率相等 C. 反应容器内P、Q、R、S四者共存 D. 反应容器内总物质的量不随时间 而变化,B,化学平衡常数,三、化学平衡常数（chemical equilibrium constant）结论：在一定温度，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数，这个常数就是该反应的化学平衡常数。,平衡常数的含义,例：25时，,K值越大，反应进行得越完全，反应物转化率越大； 反之，就越不完全，转化率就越小。 一般地说，K105时，该反应进行得就基本完全了。 K值只受温度影响，与浓度、压强无关。,化学平衡移动,平衡移动原理（勒夏特列原理） 如果改变影响平衡的条件（如浓度、压强、或温度）等，平衡就向能减弱这种改变的方向移动。,
