工科无机化学-3.ppt

第三章化学反应速率和化学平衡这一章将要讨论两方面的问题：一个是反应进行的快慢，即化学反应速率的问题；另一个是反应完成的程度（限度），即化学平衡问题。3.1化学反应速率(rateofchemicalreaction)化学反应速率通常是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的。浓度单位采用mol/L，时间单位采用s，或min及h等。如：某一反应在的时间内t1→t2，某反应物浓度或生成物浓度由C1→C2，则该反应在此时间内的速率为：v=±(C2-C1)/(t2-t1)=±△C/△t平均速率与瞬时速率的关系3.2影响反应速率的因素3.2.1浓度对反应速率的影响一．基元反应(elementaryreaction)和质量作用定律(lawofmassaction)假定反应mA+nB→pC+qD是任一简单反应（也称基元反应，指反应物经一步反应直接转变为生成物的反应），在温度一定时，化学反应速率与反应物浓度乘方的乘积成正比，反应物浓度的乘方数就等于化学反应式中各相应物质的系数。v=k[A]m*[B]nk称为速率常数(rateconstant)，它是一个温度的函数。当反应物浓度皆为1mol/L时，v=k，所以速率常数在数值上等于单位浓度的反应速率。注意：质量作用定律只适用于简单反应或复杂反应中的基元反应，而不适用于复杂反应的总反应。如：2N2O5(g)→4NO2(g)+O2(g)该反应的v=k[N2O5]，而不是v=k[N2O5]2。因为该反应不是一步完成的简单反应，它是分两步进行的。(1)N2O5(g)→NO3(g)+NO2(g)(慢)(2)NO3(g)→NO2(g)+1/2O2(g)(快)根据质量作用定律，以上两个基元反应的速率方程为：v1=k1[N2O5]，v2=k2[NO3]。整个反应的反应速率取决于最慢的一个基元反应的反应速率，即：v=v1=k1[N2O5]=k[N2O5]二.反应速率方程(rateequation)对于任意一个复杂反应：aA(g)+bB(g)→gG(g)+hH(g)其速率方程的一般形式为：v=k[A]m*[B]n其中m≠a，n≠bm、n皆由实验确定。（只有基元反应的m=a，n=b）三.反应级数反应级数即速率方程中反应物浓度的方次。对于任意一个复杂反应：aA(g)+bB(g)→gG(g)+hH(g)当其速率方程为：v=k[A]m*[B]n对整个反应来说，反应级数为m+n，对反应物A来说，反应级数是m级反应，对B是n级反应。反应级数可以是整数、分数，甚至为零。注意：零级反应的反应速率与反应物浓度无关。例3-1乙醛的分解反应为：CH3CHO(g)→CH4(g)+CO(g)测得不同浓度时的初速度数据如下：[CH3CHO]/mol?L-10.10.20.30.4v/mol?L-1?s-10.0200.0810.1820.318根据上述数据求：(1)该反应的级数；(2)[CH3CHO]为0.15mol/L时的反应速率。解：(1)设：该反应的速率方程为：v=k[CH3CHO]m则v1=k[CH3CHO]1mv2=k[CH3CHO]2m两式相比得：v2/v1=k[CH3CHO]2m/k[CH3CHO]1m将任意两组数据代入上式得：0.081/0.020=(0.20)m/(0.10)m=(0.20/0.10)m化简得：4.0=(2)m∴m=2（2）从上面的计算可知，该反应的速率方程为：v=k[CH3CHO]2将任意一组数据代入上式得：0.182=k(0.30)2k=