05化学反应速率和化学平衡
化学反应速率和化学平衡
化学反应速率和化学平衡化学反应速率是指化学反应在单位时间内发生的变化量。
它是反应过程中物质转化的快慢程度的量化描述。
化学平衡是指当化学反应达到稳定状态时，反应物和生成物浓度之间的比例关系保持不变的状态。
反应速率和化学平衡是化学反应中两个重要的概念，它们对于我们理解和控制化学反应过程具有重要的意义。
一、化学反应速率化学反应速率的定义是单位时间内反应物消耗量或产物生成量与时间的比值。
它可以用下面的公式来表示：速率= ΔC/Δt其中，ΔC表示反应物浓度或产物浓度的变化量，Δt表示变化所用的时间。
化学反应速率受到多种因素的影响，其中最主要的有反应物浓度、温度、催化剂和反应物粒子间的碰撞频率等。
当反应物浓度增加时，反应发生的可能性就会增加，因此反应速率也会增大。
温度对于反应速率的影响很大，一般来说，温度升高时，反应速率会迅速增加。
这是因为温度升高会增加反应物的动能，提高粒子的碰撞频率，从而促进反应的进行。
催化剂是一种物质，它可以降低反应的活化能，使反应发生更容易。
催化剂通过提供一个新的反应路径，使反应能够以更低的能量发生。
因此，加入适量的催化剂可以大大加快反应速率。
此外，反应物粒子间的碰撞频率也会影响反应速率。
当反应物的浓度较低时，粒子之间的碰撞次数较少，因此反应速率较低。
二、化学平衡当一个化学反应达到平衡时，反应物和生成物的浓度之间的比例关系将保持不变。
在平衡状态下，反应物的转化速率等于生成物的转化速率。
化学平衡可以用下面的反应判断式来表示：aA + bB ⇌ cC + dD其中，A和B是反应物，C和D是生成物，a、b、c、d分别表示各物质的系数。
化学平衡是一个动态平衡，即反应物和生成物之间的转化一直在进行，但是总的浓度不再改变。
平衡常数K用来描述平衡系统中各组分浓度之间的关系。
当反应达到平衡时，平衡常数K的值将保持不变。
化学平衡可以通过改变反应条件来调节。
通过改变温度、压力或改变反应物浓度可以使平衡位置发生移动，从而改变反应的结果。
反应速率和化学平衡
反应速率和化学平衡当我们学习化学时，经常会遇到反应速率和化学平衡的概念。
反应速率指的是化学反应的变化率，化学平衡则是化学反应达到一定平衡状态后，反应物和生成物的浓度变化达到动态平衡。
本文将从反应速率和化学平衡两个方面进行讨论和解释。
一、反应速率化学反应中，反应物发生化学变化生成产物，生成速率称为反应速率。
反应速率可以受到不同因素的影响，例如温度、浓度、催化剂等。
其中影响最大的因素为温度。
在一定温度下，反应速率随着反应物浓度的增加而增加。
这是由于反应物浓度的增加会增加反应物之间的碰撞概率，从而增加反应速率。
反应速率的公式可以表示为：反应速率 = （生成物浓度的增加量/时间）÷反应物浓度其中，反应速率可用体积单位表示为mol/L*s，质量单位表示为g/L*s。
另一方面，当反应物浓度越来越低时，反应速率也会随之变慢。
这是由于反应物浓度低时，反应物之间的碰撞几率也会减少，从而减小反应速率。
这种现象称为质量作用。
因此，反应速率可以通过调整反应物的浓度来实现控制反应速率的目的。
催化剂是另一个可以提高反应速率的因素。
催化剂是一种物质，可以提供一个反应体系中更有效的碰撞。
以氯化铁催化已知的反应为例，催化剂可以提供更多的活化能，从而诱导出反应，并且改变反应速率时需要的能量。
此外，催化剂还可以加快生成物，使反应速率更快。
二、化学平衡化学反应中，达到化学平衡状态是非常重要的。
在达到平衡状态后，反应物和生成物在动态上是相等的，反应速率和生成速率同样相等。
在这个状态下，反应速率和生成速率仍然会发生，但是它们以相等的频率进行，因此总网化学反应速率为零。
达到平衡状态时，反应物和生成物之间的浓度被称为平衡常数（K）。
平衡常数的大小取决于反应物之间的化学键数。
在达到平衡状态后，K的值不会改变，因为K的值取决于反应物之间的化学键数。
对于化学平衡而言，如果反应物的浓度增加，则化学平衡反应速率会增加。
如果反应物浓度减少，则化学平衡反应速率会减慢。
化学反应速率与化学平衡
化学反应速率与化学平衡化学反应速率和化学平衡是化学反应中重要的概念。
化学反应速率指的是反应物转化为产物的速度，而化学平衡则是指反应物和产物浓度之间的平衡状态。
这两个概念在化学研究和工业应用中都有着重要的意义。
一、化学反应速率化学反应速率是指单位时间内反应物转化为产物的速度。
反应速率可以通过测量反应物浓度的变化来确定。
一般来说，反应速率与反应物浓度成正比，即反应物浓度越高，反应速率越快。
但是，反应速率还受到其他因素的影响，如温度、催化剂和反应物的物理状态等。
温度是影响化学反应速率的重要因素之一。
根据化学动力学理论，温度升高会导致反应物分子的平均动能增加，使得反应物分子更容易发生碰撞，从而提高反应速率。
催化剂也可以加速化学反应速率，它们通过提供新的反应路径或降低反应活化能来促进反应的进行。
此外，反应物的物理状态也会影响反应速率，例如，气体相反应速率通常比液体相反应速率快，因为气体分子更容易碰撞。
二、化学平衡化学平衡是指反应物和产物浓度之间的平衡状态。
在化学反应中，反应物会转化为产物，但是反应并不会一直进行下去，而是会在一定条件下达到平衡。
在平衡状态下，反应物和产物的浓度保持不变，而且正反应和逆反应的速率相等。
化学平衡的达成是通过正反应和逆反应同时进行实现的。
正反应是指反应物转化为产物的过程，而逆反应则是指产物转化为反应物的过程。
当正反应速率和逆反应速率相等时，化学反应达到平衡。
平衡常数是描述化学平衡状态的一个重要参数，它是反应物和产物浓度之间的比值。
平衡常数的大小决定了反应的方向，当平衡常数大于1时，正反应占优势；当平衡常数小于1时，逆反应占优势。
化学平衡对于理解和控制化学反应有着重要的意义。
在工业生产中，通过控制反应条件，可以使反应在有利的方向上进行，从而提高产物的产率和纯度。
此外，理解化学平衡还有助于解释一些化学现象，如酸碱中和反应、溶解度和配位化学等。
总结：化学反应速率和化学平衡是化学反应中的重要概念。
化学反应速率与化学平衡
化学反应速率与化学平衡化学反应速率和化学平衡是化学反应中两个重要的概念。
化学反应速率描述了反应物转化为生成物的速度，而化学平衡描述了反应物与生成物之间达到稳定状态的过程。
本文将重点讨论化学反应速率和化学平衡之间的关系，以及影响反应速率和平衡的因素。
一、化学反应速率化学反应速率指的是反应物转化为生成物的速度。
反应速率常用生成物浓度的变化率表示。
可以通过以下公式计算：反应速率 = （∆C）/（∆t）其中，∆C表示生成物浓度的变化量，∆t表示时间的变化量。
反应速率的单位通常用M/s表示。
反应速率受到多种因素的影响，包括温度、浓度、催化剂以及反应物的物理状态等。
温度的增加会加快反应速率，因为温度升高将使分子更具能量，从而增加了反应的碰撞频率。
浓度的增加也会提高反应速率，因为更多的反应物分子会发生碰撞，增加反应的机会。
催化剂可以降低反应的活化能，提高反应速率，而反应物的物理状态也会对反应速率产生影响。
二、化学平衡化学平衡是指在封闭系统中，反应物与生成物之间达到稳定状态的过程。
在化学平衡状态下，反应物与生成物的浓度保持不变，但是反应仍在进行。
化学平衡的条件是反应物与生成物的摩尔比保持固定。
平衡常数（K）可以用来定量描述化学平衡。
对于以下一般的平衡反应：aA + bB ↔ cC + dD平衡常数的表达式为：K = [C]^c[D]^d / [A]^a[B]^b其中，[C]、[D]表示生成物C、D的浓度，[A]、[B]表示反应物A、B的浓度。
a、b、c、d分别为反应物与生成物的摩尔系数。
化学平衡的移动性和热力学稳定性是平衡反应研究的两个重要方面。
移动性指平衡位置是否会随着外界条件的改变而发生变化，而热力学稳定性指在给定条件下平衡是否能够达到。
三、化学反应速率与化学平衡的关系化学反应速率和化学平衡是两个不同的概念，但它们之间存在紧密的联系。
在达到化学平衡的过程中，反应速率会逐渐减小直到达到平衡状态。
当反应开始时，反应速率较快，但随着反应进行，生成物逐渐增加，浓度逐渐达到饱和，反应速率逐渐降低。
化学平衡与化学反应速率
化学平衡与化学反应速率化学平衡和化学反应速率是化学动力学中两个重要的概念。
化学平衡指的是当化学反应的前进速率和逆反应的速率相等时，反应体系达到了平衡状态。
化学反应速率则是衡量反应速度的指标，表示单位时间内化学物质的消失或生成量。
一、化学平衡1.定义化学平衡是指在封闭系统中，反应物转变为生成物的速率与生成物转变为反应物的速率相等，系统各个组分的摩尔浓度保持不变的状态。
2.影响平衡的因素（1）浓度：当反应物浓度发生改变时，平衡位置会发生移动，达到新的平衡状态。
（2）温度：改变温度会影响反应速率，从而改变平衡位置。
（3）压力：对于气相反应，改变压力会对平衡位置产生影响，根据Le Chatelier原理，增加压力会使平衡移向生成物较少的一侧。
（4）催化剂：催化剂能够提高反应速率，但不会改变平衡位置。
3.平衡常数平衡常数K是表示反应在平衡时各组分浓度之比的倍数。
对于一般的平衡反应aA + bB ↔ cC + dD，平衡常数的表达式为：K = [C]^c[D]^d / [A]^a[B]^b其中[A]、[B]、[C]、[D]表示反应物或生成物的摩尔浓度。
二、化学反应速率1.定义化学反应速率是指单位时间内反应物消失量或生成物产生量的变化率。
2.影响反应速率的因素（1）浓度：反应物浓度越高，反应速率越快。
这是因为高浓度下，分子之间的碰撞频率增加，有效碰撞的概率增大。
（2）温度：升高温度会增加反应物的平均动能，提高反应物的反应活性，从而加快反应速率。
（3）催化剂：催化剂能够降低反应的活化能，提高反应速率，但不参与反应本身。
（4）表面积：反应物的表面积越大，反应速率越快。
这是因为增大了反应物之间的接触面积，有利于反应发生。
3.速率方程速率方程描述了反应速率与反应物浓度的关系。
对于一般的反应aA + bB → cC + dD，速率方程的表达式为：v = k[A]^m[B]^n其中k是速率常数，m和n分别是与反应物浓度的关系指数。
化学化学反应速率和化学平衡
化学化学反应速率和化学平衡化学反应速率和化学平衡化学反应速率是指化学反应中反应物消失和生成物出现的速率。
在化学反应中，反应速率与反应物浓度、温度、物质表面积和催化剂等因素密切相关。
化学平衡是指在封闭系统中，反应物转化为生成物的速率和生成物转化为反应物的速率相等的状态。
在化学平衡条件下，反应物和生成物的浓度保持不变。
一、化学反应速率化学反应速率描述了反应物消失和生成物出现的快慢程度，并可以通过实验观察和计算得到。
反应速率与反应物浓度的变化率有关，通常可以使用以下公式表示：速率= ΔC / Δt其中，ΔC表示反应物浓度的变化量，Δt表示时间的变化量。
1. 温度的影响温度是影响化学反应速率最常见和最重要的因素之一。
温度升高会增加反应分子的平均动能，使分子之间的碰撞频率和能量增加，从而促进反应速率的增加。
2. 反应物浓度的影响反应物浓度的增加会增加反应物分子碰撞的频率，从而增加反应速率。
根据速率与浓度的关系可以推导出速率定律方程：速率 = k[A]^m[B]^n其中，k为速率常数，m和n分别为反应物A和B的反应级数，[A]和[B]表示反应物A和B的浓度。
3. 物质表面积的影响对于固体和液体反应物，物质表面积的增加可以提高反应速率。
因为表面积的增加会增大反应物与其他反应物的接触面积，从而增加反应发生的可能性。
4. 催化剂的作用催化剂可以降低化学反应的活化能，从而加速反应速率，但自身在反应过程中不发生永久改变。
催化剂通过提供新的反应路径，降低了原始反应路径中的反应物粒子的能量要求，使反应速率得到增加。
二、化学平衡化学平衡是一种动态平衡状态，即反应物转化为生成物的速率和生成物转化为反应物的速率相等。
在化学平衡条件下，反应物和生成物的浓度保持不变，但反应仍然在进行。
1. 平衡常数对于一个化学反应，可以定义平衡常数K，它的值等于在平衡条件下各物质浓度的乘积积累除以反应物浓度的乘积积累。
平衡常数表征了在平衡状态下反应物和生成物的浓度关系。
化学反应速率与化学平衡
化学反应速率与化学平衡化学反应速率是指在化学反应中，反应物转化为产物的速度。
而化学平衡则是指在反应达到一定条件下，反应物和产物之间的浓度保持恒定的状态。
化学反应速率与化学平衡是化学反应动力学和热力学两个重要的概念，对于理解和研究化学反应过程具有重要意义。
一、化学反应速率化学反应速率是指单位时间内反应物浓度的变化量。
通常，我们用浓度的变化量除以时间的变化量来表示化学反应速率。
反应速率可以用以下公式来表示：速率= ΔC/Δt其中，ΔC表示反应物浓度的变化量，Δt表示时间的变化量。
单位上，速率通常用mol/(L·s)来表示。
化学反应速率与反应物浓度之间的关系可以通过实验数据进行研究和分析，得到所谓的速率方程式。
二、速率常数化学反应速率的大小与反应物浓度有关，与温度、催化剂等条件也有关。
实验数据表明，在反应初期，反应速率与反应物浓度成正比，即速率随着反应物浓度的增加而增加。
而随着反应进行，反应速率逐渐减小，最终趋于一个定值。
这个定值就是速率常数k。
速率常数是与特定化学反应有关的常数，它与反应物浓度无关。
速率常数k的大小可以通过实验测定得到，它是用来比较不同反应的速率快慢的重要指标。
三、反应级数反应级数是反应物浓度与反应速率之间的关系。
对于不同的反应，反应级数可能是整数、分数或负数。
分别代表了不同的速率与反应物之间的关系。
一般情况下，反应速率随着反应物浓度的增加而增加，反应级数为正数。
如果反应速率与反应物浓度成正比，反应级数为1；如果反应速率与反应物的平方根成正比，反应级数为1/2。
四、化学平衡化学平衡是指反应物和产物之间的浓度保持不变的状态。
在化学平衡下，反应物与产物之间的反应速率相等，虽然反应仍然继续进行，但是净反应速率为零。
在化学平衡条件下，反应物和产物的浓度比例保持不变，这个比例被称为平衡常数Keq。
化学平衡的条件是温度、压力和浓度保持恒定。
在不同的温度和浓度条件下，化学平衡的位置可能会发生变化。
化学化学平衡与化学反应速率的关系
化学化学平衡与化学反应速率的关系化学平衡与化学反应速率的关系化学平衡与化学反应速率之间存在着密切的关系。
在化学领域中，平衡是指反应物与生成物之间的浓度达到一个稳定状态。
反应速率则是指化学反应物质转化的速度。
这两个概念在描述化学反应时起着重要作用，并且相互影响。
1. 平衡态下的反应速率在化学反应达到平衡时，正向反应和逆向反应的速率相等。
这意味着，平衡态下没有净反应产生，反应物和生成物的浓度保持不变。
尽管反应物继续转化为生成物，反应物与生成物之间的浓度保持稳定，使得整体反应看起来没有变化。
因此，在平衡态下的反应速率为零。
2. 平衡的影响因素平衡态的存在不仅取决于反应物和生成物的物质浓度，还与温度、压力和催化剂等因素有关。
这些因素的改变可以影响反应速率和平衡的位置。
- 温度：温度提高会导致反应速率增加，平衡位置向生成物一侧偏移。
这是因为加热使反应物分子动能增加，碰撞频率和能量也增加。
根据速率常数方程，反应速率与温度指数相关，因此，温度升高会提高反应速率。
- 压力：对于气相反应，压力变化对平衡的位置有着显著影响。
增大压力会使平衡位置向摩尔数较少的一侧偏移，以减少总的摩尔体积。
这符合《Le Chatelier原理》。
但对于液相反应，压力对平衡的影响较小。
- 催化剂：催化剂是能够改变反应速率但在化学反应结束后不会被消耗的物质。
催化剂通过提供新的反应路径，降低反应物质转化所需的能量，从而加速反应速率。
催化剂可以改变反应体系达到平衡的时间，但不会改变平衡位置。
3. 平衡与速率方程平衡态下的反应速率可以通过速率方程来描述。
一般情况下，速率方程只包含反应物的浓度。
当反应接近平衡时，速率方程的形式可以简化为简单的比例关系。
这是因为在平衡态下，反应速率为零，反应物浓度之间的比例保持不变。
4. 平衡与化学平衡常数化学平衡常数（K）定义了反应物与生成物之间的浓度比例，为反向反应速率与正向反应速率之比。
平衡常数只取决于温度，并且特定温度下不受反应物质浓度的影响。
化学反应速率与化学平衡
化学反应速率与化学平衡化学反应速率和化学平衡是化学研究中极其重要的概念。
本文将讨论这两个概念，并介绍相关的理论和实验方法。
一、化学反应速率化学反应速率是指单位时间内反应物浓度变化的速度。
它可以用反应物浓度的变化量除以时间来表示。
常见的表示方法有“消失的物质的浓度减少量除以时间”和“生成的物质的浓度增加量除以时间”。
化学反应速率受到多种因素影响。
其中，温度是最主要的因素之一。
一般来说，温度升高会使反应速率加快，因为温度的升高会增加反应物的分子热运动，增加反应碰撞的频率和碰撞的有效能量。
除了温度，反应物浓度、反应物其他性质（如形态和结构），催化剂等因素也会影响反应速率。
二、化学平衡化学平衡是指在封闭容器中，反应物和生成物之间达到动态平衡的状态。
在化学平衡中，反应物与生成物的浓度保持不变，但反应仍在进行。
平衡常数（K）可以用来描述化学平衡状态。
根据平衡常数的大小，可以判断反应是倾向于生成反应物还是反应物。
当K大于1时，反应是倾向于生成反应物；当K小于1时，反应是倾向于生成反应物；当K等于1时，反应物和生成物的浓度相等。
化学平衡的平衡常数受到温度的影响。
根据Le Chatelier原理，当温度升高时，平衡常数会增大，反应倾向于生成反应物。
当温度降低时，则相反。
三、测定和控制化学反应速率和化学平衡为了测定化学反应速率，可以使用实验方法来进行观察和记录。
最常用的方法之一是观察反应物浓度随时间变化的曲线。
通过绘制浓度-时间曲线，可以确定反应的速率。
为了控制化学反应速率，可以调节影响因素。
例如，通过改变反应物浓度、温度和添加催化剂等方法来加快或减慢反应速率。
在控制化学平衡方面，可以通过调节反应条件来改变平衡常数。
例如，通过改变温度、反应物浓度和压力等条件来改变平衡常数。
这样可以使反应倾向于生成更多的反应物或者生成物。
四、应用化学反应速率和化学平衡的研究在许多领域都有广泛的应用。
在工业上，控制反应速率和化学平衡可以提高生产效率和产品质量。
化学反应速率与化学平衡
化学反应速率与化学平衡化学反应速率与化学平衡是化学领域中的重要概念。
本文将从理论角度探讨化学反应速率与化学平衡之间的关系，并结合实际例子加以说明。
一、化学反应速率化学反应速率指的是反应物消耗或生成的速度，通常用物质浓度的变化率来表示。
反应速率的公式可表示为：速率= ΔC/Δt其中，ΔC表示反应物浓度的变化量，Δt表示时间的变化量。
化学反应速率受到多种因素的影响，如温度、浓度、表面积、催化剂等。
一般来说，温度越高，反应速率越快；浓度越高，反应速率越快；表面积越大，反应速率越快；催化剂的存在能够降低反应活化能，从而加快反应速率。
二、化学平衡化学平衡是指在封闭系统中，反应物和生成物浓度保持一定比例的状态。
在化学平衡中，正反应和逆反应同时发生，且速率相等，达到动态平衡。
根据勒夏特列亲和定律，一个化学平衡的反应可以用如下公式表示：aA + bB ⇌ cC + dD其中，A、B为反应物，C、D为生成物，a、b、c、d为化学计量数。
化学平衡的条件包括温度、压力和浓度。
根据利奥·恩希斯的法则，当某一条件发生变化时，系统会自动调整以维持化学平衡。
温度升高会使平衡位置移动到吸热反应的方向，而当温度降低时，则向放热反应方向移动。
三、化学反应速率与化学平衡的关系化学反应速率和化学平衡是反应动力学和反应热力学两个方面的研究对象。
它们之间存在密切的联系。
在反应初期，反应物浓度较高，反应速率也较快。
但随着时间的推移，反应物浓度逐渐降低，反应速率也减慢，最终趋于稳定。
这种情况下，反应尚未达到化学平衡。
在化学平衡时，正反应和逆反应达到动态平衡，速率相等。
这并不意味着反应速率为零，而是表示反应物和生成物的浓度保持稳定，反应速率呈稳定状态。
实际上，反应速率和平衡浓度之间存在着一种动态的关系。
当反应物浓度偏离平衡浓度时，反应势必要重新调整以恢复平衡，从而使反应速率发生变化。
例如，当反应物浓度增加时，反应速率会相应增加，以达到新的平衡状态。
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方位，即发生有效碰撞才能反应
以气体分子运动论为基础 主要用于气相双分子反应
O3 (g) NO(g) NO 2 (g) O2 (g)
有效碰撞：能发生反应的碰撞
临界能(或阈能)：分子发生有效碰撞 必须具备的能量 活化分子：能发生有效碰撞的分子 或：具有等于或大于临界能的分子 活化能(Ea)：活化分子的平均能量 E *与反 (activated energy) 应物分子的平均能量E 之差
3.62 10 4 6.29 10 4
k / s 1
1 / T
3.4110 3 3 3.35 10 3.30 10 3 3.25 10 3 3.19 10 3 3 3.14 10
ln k
-10.659 -9.967 -9.280 -8.612 -7.924 -7.371
aA + cC
dD + gG
cC c D cG c A υ at ct dt gt
dcC dc D dcG dc A υ adt cdt ddt gdt
注：对于气相反应，也可用气体的分压代替浓度
例：
t = 0s 时c(B)/mol· -3 dm
k-T 图
lnk-1/T 图
Ea ln k1 ln k 0 RT1 Ea ln k 2 ln k 0 RT2
k 2 Ea 1 1 ln k1 R T1 T2
已知T1—k1、 T2—k2，求Ea
求出Ea后可以推知T3时的k3
5.3.4 催化剂对化学反应速率的影响
mol· -3· -1 dm min
单位： mol· -3·-1 dm s mol· -3·-1 dm h
5.1.2 瞬时速率(instantaneous rate)
系统在某一时 刻的反应速率
v瞬时 lim v
t 0
c lim t 0 t dc dt
对于一般的化学反应
温度每升高10K，反应速率 大约增加至原来的 2 ~ 4倍
v(T 10K) k(T 10K) 2~4 v(T) k(T)
定量关系式(1889年 Arrhenius)
k k0 e
Ea RT
Ea ln k ln k0 RT
式中：k — 反应速率常数
k0 — 指前因子，对指定反应为一常数
c(O
2
2
2
)
cH 2+1
2
-
1+1 1+3
2
1+1+25+1+6 c BrO c H
(3) 非基元反应速率方程的确定
非基元反应的速率必须通过实验测定 确定反应级数后才能写出其速率方程 初始速率法(改变物质数量比例法)
实验过程中分别保持一种反应物 的浓度不变，观察另一种反应物 浓度变化对反应速率的影响，来 确定反应对每一反应物的反应级数
能总是大于放热反应的活化能
5.2.2 过渡态理论(活化配合物理论)
化学反应不是通过反应物分子间的 简单碰撞就能完成，而是在碰撞后
要经过一个由反应物分子以一定的
构型而存在的中间过渡状态(活化配合物)
O3 (g) NO(g) NO 2 (g) O2 (g)
O NO+O3 O N O O NO2+O2
v N2 v H2 v NH 3 v 0.1 mol dm3 s 1 1 3 2
§5.2 化学反应速率理论简介
5.2.1 碰撞理论
基本假设： (1) 反应物分子发生碰撞是反应进 行的先决条件，反应物分子碰 撞的频率越高，反应速率越快
(2) 反应物分子间发生碰撞是反应进 行的必要非充分条件，分子碰撞 必须具备一定的能量且在有效的
E 活化络合物 E 活化络合物
Ea逆
Ea正 Ea逆
E 生成物
Ea正
E 反应物 E 生成物
E 反应物
化学反应过程中能量变化曲线
§5.3 影响反应速率的因素
反应物质的本性
外界条件：浓度、温度、
催化剂
5.3.1 基元反应与速率方程
(1)基元反应和非基元反应
基元反应(elementary reaction)
k k0 e
Ea Ea减小，k增大 RT
④只有在特定的条件下催化剂才能表现活性
催化作用(catalysis)的种类
• 均相催化(homogenius) 催化剂与反应物在同一相中的反应
I
2H2O2 aq O 2 g 2H 2 Ol
• 多相催化(heterogenius) 催化剂与反应物不属于同一相的反应
5.4.4 多重平衡原理
5.4.1 可逆反应与化学平衡
a、c分别称为反应对反应物A和C的级数
反应总级数 = a + c 值可为０、１、２、３和０～３间的分数 注：反应级数与反应分子数的区别
k —反应速率常数 物理意义：单位反应物浓度时的反应速率 单 位： 零级反应 一级反应 二级反应 mol· -3 ·-1 dm s s-1 (mol· -3)-1 ·-1 dm s
3
kcS2 O cI
28
3
5Br aq BrO aq 6H aq k c Br 3
3Br2 aq 3H 2 Oaq
2 Ic 2 Hc k
H 2 g I 2 g 2HIg
1+1 2+1
催化剂(catalyst)
能改变化学反应速率而本身 质量和组成保持不变的物质
分
类
又称抑制剂
• 负催化剂：能减慢反应速率的催化剂 • 正催化剂：能加快反应速率的催化剂
催化作用： 催化剂改变反应速率的作用
催化作用的特点
①只能对热力学上可能发生 的反应起作用 ②通过改变反应途径以缩短达到平衡的时间 ③可同等程度地加快正逆反应的速率
0.0010 0.0020 0.0040 0.0040 0.0040
2
7.9 10 7
3.2 10 6
1.3 10 5
6.4 10 6
3.2 10 6
= k [c(NO)] c (H 2 )
对于非基元反应：
若通过实验可知其反应机理中的控速步骤 (反应速率最慢的一步)，则可根据质量作用
2 NOg 2H 2 g 1073k N 2 g 2H 2Og
cH 2 /(mol L1 ) cNO /(mol L-1 ) /(mol L1 s1 ) Ô é ±Å Ê Ñ à º
1 2 3 4 5
0.0060 0.0060 0.0060 0.0030 0.0015
(2) 质量作用定律—速率方程式
基元反应的瞬时反应速率与反应
物浓度以方程式中化学计量系数 的绝对值为乘幂的乘积成正比 对于一般的化学反应
aA cC dD gG
k (c A ) (cC )
a
c
关于速率方程式的几点说明：
cA和cC分别表示反应物A和C的初始浓度
单位：mol· -3 dm
e — 自然对数的底，e = 2.71828
Ea — 反应的活化能
2N2 O5 (CCl 4 ) 2N 2 O4 (CCl 4 ) O2 (g)
T/K 293.15 298.15 303.15 308.15 313.15 318.15
0.235 10 4 0.469 10 4 0.933 10 4 1.82 10 4
2 2
1
1
1
5.3.2 浓度(分压)对化学反应速率的影响
对于一般的化学反应
aA cC dD gG
k (c A ) (cC )
x
y
反应物浓度或分压增大，反应速率必然增大 (不管反应是否是基元反应)
5.3.3 温度对化学反应速率的影响
大多数化学反应的速率随温度升高而增大
近似规律(1884年 Van’t Hoff)
固体和纯液体不列入速率方程式中
Ｃ(s) + O2(g) ＝CO2(g)
v k cO2
气体反应物在速率方程式中可用分压代替浓度
v k ' pO2
化 学 计 量 速 率 反 应 方 程 级 数 方 程 式 NO 2 g CO g 500K k cNO 2 2 2 NO g CO 2 g
第五章 化学反应速率和化学平衡
§5.1 §5.2 §5.3 §5.4 §5.5
化学反应速率及其表示方法
化学反应速率理论简介 影响反应速率的因素
化学平衡及平衡常数
化学平衡的移动
§5.1 化学反应速率及其表示方法
5.1.1 平均速率(average rate)
单位时间内反应物或生成物浓度的变化量
v生成物 c(生成物) c(反应物) 或 v 反应物 t t
Ea E * E
注：大多数反应的活化能在60~250kJ· -1之间 mol
E 活化分子 E 活化分子
Ea,逆 Ea正 EΒιβλιοθήκη 逆E 生成物Ea正
E 反应物 E 生成物
E 反应物
(1) r H m E (生成物 ) E (反应物 ) Ea正 Ea逆
(2) 可逆反应中，吸热反应的活化
解：最慢的一步决定反应的速率
v k 'c( Br ) c( H 2 )
其中Br为中间态，由(1)得
1 1 c 2 ( Br ) 2 K c( Br ) K c 2 ( Br2 ) c( Br2 )
v k 'K c ( Br2 ) c( H 2 ) k c 2 ( Br2 ) c( H 2 )