无机及分析化学 学反应速率和化学平衡.ppt

* * 化学反应速率和化学平衡 Rate of chemical reaction and chemical equilibrium 第三讲 §3-1 化学反应速率及其表示法 一.平均速率（Average Rate） 二.瞬时速率 （ Instantaneous Rate） §3-2 化学反应的历程与速率理论 一.化学反应的历程 1.基元反应（Elementary Reaction） NO2（g）+CO（g）=NO（g）+CO2（g） 2.复杂反应（Complex Reaction） §3-2 影响化学反应速率的因素 一.浓度对化学反应速率的影响 1.质量作用定律（Law of mass action） 对于基元反应：aA+bB=dD+eE 反应级数 两边的单位相等决定k的单位，据k的单位可判断反应的级数。 反应A(g)+B(g)→C(g)的反应速率常数k的单位为 A. s-1 B. L·mol-1·s-1 C. L2·mol-2·s-1 D.不能确定 2.复杂反应的速率方程 例：2N2O5(g)= 4NO2(g)+O2(g) ①N2O5(g)→ N2O3(g)+O2(g) 慢 确定速率方程以最慢的一步为准：ν=Kc(N2O5) ②N2O3(g) → NO2(g)+NO(g) 快 ③N2O5(g)+ NO(g) = 3NO2(g) 快 课堂练习：CO(g)+Cl2(g)=COCl2(g)的反应历程是 ①Cl2(g) →2Cl(g)快 ②Cl(g)+CO(g)→ COCl(g)快 ③Cl2(g)+COCl(g)→ COCl2(g)+Cl(g)慢 试写出以CO与Cl2表示的总反应的速率方程 I2(g)+H2(g)=2HI(g) ①I2(g)=2I(g) 快 ②2I(g)+H2(g)=2HI(g) 慢 3.未知反应历程的速率方程的确定 (х、 у需通过实验确定) ①固体和液体项不写入速率方程 ②对于气体用分压代替浓度。C(s)+O2(g)=CO2(g)，v=KPP(O2) 例：基元反应A(g)+2B(g)=C(g)+D(g),A和B的初始分压分别为60.78kPa，81.04kPa，当PC=20.2kPa时，反应速率相对于初始速率是（ ） A. 1/6 B. 1/24 C. 1/16 D. 1/48 √ 例：已知800℃时反应2H2(g ) +2NO(g ) =2H2O(g)+N2(g)的实验数据为： 4.30×10-3 6.00×10-3 3.00×10-3 6 1.92×10-3 6.00×10-3 2.00×10-3 5 0.48×10-3 6.00×10-3 1.00×10-3 4 9.56×10-3 3.00×10-3 6.00×10-3 3 6.36×10-3 2.00×10-3 6.00×10-3 2 3.19×10-3 1.00×10-3 6.00×10-3 1 c（H2） c（NO） 瞬时速率VN2 ( mol·l-1·s-1 ) 初始浓度（mol·l-1） 实验标号 求(1)该反应的级数(2)反应速率常数K(3)当c(NO)=5.00 ×10-3、c(H2)=4.00×10-3 mol·l-1时的反应速率VN2。 解：设该反应的速率方程为 ν=Kcx(NO)·cy(H2) ①求x、y 由1、2、3号数据知： ν∝ c(H2)，y=1 由4、5、6号数据知： ν∝ c2(NO)，x=2 故该反应对H2是一级，对NO是二级，总体属于三级反应。 ②将任一组数据代入速率方程求K(如4号) 0.48×10-3=K ×(1.00 × 10-3)2 ×6.00 ×10-3 K=8.00 × 104(mol-2·l2·s-1) ③ ν= 8.00 × 10-3 (mol·l-1·s-1) ν= 8.00 × 104 c2(NO)·c(H2) .阿仑尼乌斯（Arrhenius）方程 二.反应温度的影响 三.催化剂（Catalyst ）对反应速率的影响 例1：反应C2H6 → C2H4+H2，开始阶段反应级数近似为3/2级，910K时速率常数为1.13L3/2·mol-1/2·s-1。计算C2H6（g）的压强为1.33×104Pa时的起始分解速率v0。 解： ν=Kc3/2(C2H6) 由PV=nRT可知，c(C2H6)=n/V=P/RT ν0=K(P/RT)3/2= 1.13L3/2·mol-1/2·s-1×(1.33×104Pa /8.314 × 103Pa·L3·mol-1·K-1 ×910K ) =8.3×10-5mol·L-3·s-1 例2：已知基元反应A → B的Δr