第3讲化学反应速率与化学平衡..doc

第3讲 化学反应速率与化学平衡 【考纲扫描】 初赛：化学平衡 平衡常数与转化率。弱酸、弱碱的电离常数。溶度积。利用平衡常数的计算。熵（混乱度）的初步概念及与自发反应方向的关系。化学热力学基础 热力学能（内能）、焓、热容、自由能和熵。生成焓、生成自由能、标准熵及有关计算。反应的自由能变化与反应的方向性。吉布斯-亥姆霍兹方程及其应用。范特霍夫等温方程及其应用。标准自由能与标准平衡常数。平衡常数与温度的关系。热化学循环。相、相律和单组分相图。克拉贝龙方程及其应用。化学动力学基础 反应速率基本概念。速率方程。反应级数。用实验数据推求反应级数。一级反应积分式及有关计算（速率常数、半衰期、碳-14法断代等）。阿累尼乌斯方程及计算（活化能的概念与计算；速率常数的计算；温度对速率常数影响的计算等）。反应进程图。活化能与反应热的关系。反应机理一般概念及推求速率方程（速控步骤、平衡假设和稳态假设）。离子反应机理和自由基反应机理基本概念及典型实例。催化剂及对反应的影响（反应进程图）。多相反应的反应分子数和转化数。 考点1： 一、化学反应速率 （一）反应速率及其表示方法 在化学反应中，某物质的浓度（物质的量浓度）随时间的变化率称反应速率。反应速率只能为正值，且并非矢量。 1、平均速率 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。 = （3-1） 当△c为反应物浓度的变化时，取负号；△c为生成物浓度的变化时，取正号。如： 2 N2O5 4 NO2 + O2 反应前浓度/ mol·dm－3 2.10 0 0 100s后浓度/ mol·dm－3 1.95 0.30 0.075 浓度变化(△c)/ mol·dm－3 – 0.15 0.30 0.075 变化所需时间 (△t)/s 100 = –= –= 1.5×10－3 mol·dm－3·s－1 = = = 3.0×10－3 mol·dm－3·s－1 = = = 7.5×10－4mol·dm－3·s－1 显然，以上计算所得的反应速率是在时间间隔为△t时的平均速率，他们只能描述在一定时间间隔内反应速率的大致情况。 例1、把6 mol A气和5 mol B气混合后放入4 L密闭容器中，在一定条件下发生反应： 3 A(g) + B(g) 2C(g) + x D(g)，经5 min生成C为2 mol，测定D的平均速率为0.1 mol·L-1min-1。求： （1）A的平均反应速率； （2）此时A的浓度； （3）温度不变，体积不变，容器内压强与开始时压强比值； （4）B的转化率。 分析：不同物质表示同一反应的反应速率，其比值等于方程式中各物质的化学计量数之比。同温、同体积时，气体的压强之比等于气体的物质的量之比。转化率则为转化的量与起始量之比值。 解：经5 min生成D的物质的量：n(D) = 0.1 mol·L-1min-1×4 L ×5min = 2 mol, 3 A(g) + B(g) 2C(g) + x D(g) 起始物质的量/mol 6 5 0 0 转化物质的量/mol 3 1 2 2 5 min后物质的量/mol 3 4 2 2 （1）(A) = = 0.15 mol·L-1·min-1 （2）C(A) = = 0.75mol·L-1 （3）容器内压强p1与开始压强p0之比为： = = （4）B的转化率 = = 20% 2、瞬时速率 若将观察的时间间隔△t缩短，它的极限是△t0，此时的速率即为某一时刻的真实速率—— 瞬时速率： 对于下面的反应来说，a A+ b B = g G+ h H 其反应速率可用下列任一表示方法表示： – ，– ，， 注意：这几种速率表示法不全相等，但有下列关系： – · = –· = · = · （3-3） 瞬时速率可用实验作图法求得。即将已知浓度的反应物混合，在指定温度下，每隔一定时间，连续取样分析某一物质的浓度，然后以c – t作图。求某一时刻时曲线的斜率，即得该时刻的瞬时速率。 例2、N2O5分解反应的实验数据如下： 时间/min