002化学反应速率与化学平衡.ppt

第二章 化学反应速率与化学平衡 2.1 化学反应速率 2.2 影响化学反应速率的因素 2.3　化学平衡 2.4 化学平衡的移动 2.5 反应速率与化学平衡的综合应用 §2.1化学反应速率与机理 1-1反应速率的表示方法： 定义 :是指给定条件下反应物通过化学反应转化为产物的速率，常用单位时间内反应物浓度的减少或者产物浓度的增加来表示. 对于化学反应： A + B → Y + Z， 其反应速率v =△c（Y）/△t， 或 v = －△c（A）/△t 单位： mol·L-1·S-1、mol·L-1·min-1或mol·L-1·h-1等 例:在某一定条件下,与一恒容容器中氮气与氢气反应而合成氨,各物质的浓度变化如下: N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g) 开始浓度/( mol·L-1) 1.0 3.0 0 第二秒末浓度/( mol·L-1) 0.8 2.4 0.4 计算反应开始后2秒钟内的平均速率。 说明： ①可用不同物质的浓度变化表示反应速率； ②其数值不一定相等，但意义相同，有关系 ③单位：mol·L-1·s-1 对大多数反应，物质浓度随时间的变化不是呈线性关系故有平均速度和瞬时速度之分 1-2平均反应速率与瞬时速率 ①平均速率：某一有限时间间隔内浓度的变化量。 ②瞬时速率：时间间隔Δt趋于无限小时的平均速率的极限。 §2.2影响化学反应速率的因素 2-1 浓度对化学反应速率的影响及经验速率方程 2-2 温度对化学反应速率的影响 2-3 催化剂对化学反应速度的影响 2-4 其他因素对反应速率的影响 2-5反应速率的控制 §2.2影响化学反应速率的因素 2-1浓度对化学反应速率的影响及经验速率方程 应用质量作用定律要注意的几个问题： ①质量作用定律只适用于基元反应。 ②多相反应中,纯固体、纯液体的浓度为常数，不写入速率方程。 如：C(s) + O2(g) = CO2(g) , v=kcO2 ③对于有气体参加的反应，速率方程式中的浓度可用分压代替。如上基元反应,速率方程也可写成为， v=k’pO2 注意此时k的单位。 2-2.温度对化学反应速率的影响 k与温度有关，T增大，一般k也增大， 但k~T不是线性关系。 范特霍夫经验规律： 一般的化学反应，如果反应物的浓度或分压恒定，反应温度每升高10℃，其反应速率增加2～4倍。 [定量] Arrhenuis公式（物理化学学习） 2-3.催化剂对化学反应速度的影响 催化剂：能改变反应,而本身在反应前后其质量和化学性质均不发生的物质。 分为正催化剂,负催化剂。 [催化剂特性] (1) 高效性（用量少，作用大）; (2) 选择性：一种催化剂只能催化一种或几种反应；同一反应用不同催化剂得到不同产物; (3)不能起动反应，不能使非自发反应发生; (4)反应前后组成和质量不变; (5)不能改变反应的平衡常数; (6)酶的活性要在一定温度、一定pH范围时才最大。 助催化剂: 自身无催化作用, 可帮助催化提高催化性能. 例如：合成 NH3 中的 Fe 粉催化剂, 加 Al2O3 可使表面积增大; 加入 K2O 可使催化剂表面电子云密度增大. 二者均可提高 Fe 粉的催化活性, 均为该反应的助催化剂。 不加以说明, 一般均指正催化剂。 2-4其他因素对反应速率的影响 对于多相反应来说，影响反应速率的因素除了以上讨论的浓度（压力）、温度和催化剂外，还有扩散速率及接触面大小等因素。 2-5反应速率的控制 加快反应速率: 一般可以升温、增大反应物浓度（或加压），尤其是采用催化剂。 减慢反应速率: 一般可以降温，减小反应物浓度（或减压），尤其是采用阻化剂。 §2.3　化学平衡 在研究物质的变化时，人们不仅注意反应的方向和反应的速率，而且十分关心化学反应可以完成的程度，即在指定条件下，反应物可以转变成产物的最大限度，这就是化学平衡问题。 研究化学平衡是极为重要的，因为它不仅可以处理化学平衡的有关问题，而且是研究和处理非化学平衡的基础。 3-1可逆反应与化学平衡 化学反应有可逆反应与不可逆反应之分， 在一定条件下，既能向正方向进行又能向逆方向进行的反应称可逆反应。 大多数化学反应都是可逆的. 例如： 3-2实验平衡常数 对于一个化学反应: mA + nB = pC + qD 当在一定温度下达到平衡时有: