大学化学第三章化学平衡和化学反应速率
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。
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。
第三章 化学平衡和化学反应速率
第一节 化学平衡
3.1.1 化学平衡的特征 在一定条件下，既能向正向进行又能向逆向进行的反应称为可逆反应。
可逆反应之所以不能进行到底，是由于正反应进行的同时，逆反应 也在进行。例如CO的变换反应：
CO(g)+H2O(g) ⇌ CO2(g)+H2(g)
反应开始，反应物的浓度很大，随着反应的进行，反应物浓度逐渐 减小，生成物浓度逐渐增大，根据速度方程，正反应速度逐渐减 小，逆反应速度逐渐增大，到某一时刻，正、逆反应速度相等，从 而建立了化学平衡
转化速率：反应进度随时间的变化率
−
J
=
1 Δn γV Δ t
式中γ为反应物或生成物前的化学计量系数（反应物取负值，生 成物取负值 ）。V为反应体积。
对于等容反应（大多数反应属于这类反应）， V不变，可用浓度的 变化率来表示反应速率。
υ− = 1 Δ c
ν Δt
随反应的不断进行，由于反应物的浓度不断减少，生成物的浓 度不断增加，因此，大部分化学反应都不是等速进行的，因此上述 所计算的反应速度是该段时间内的平均反应速度。
3.4.2 浓度对反应速度的影响—质量作用定律
无数实验事实表明：对绝大多数化学反应来说，在一定温度下，增 大反应物浓度会加快反应速度。
反应速度与反应物浓度的定量关系可用质量作用定律(反应速度定律) 描述：恒温下，基元反应的化学反应速度与各反应物浓度以其化学 计量系数绝对值为指数的成幂的乘积成正比。
即对于任一基元反应： aA+bB=mC+nD
到在新的条件下建立新的平衡。
3.1.2 平衡常数 如合成氨的反应： N2(g)+3H2(g) ⇌ 2NH3(g)
在一定温度下达平衡时，用平衡时各物质的浓度表示的平衡常数。即可用Kc 表示。浓度表示形式[ ]，单位mol/L
第三章 化学反应速率和化学平衡
Ea=528.9kJ/mol
3.活化能 3.活化能 activation eneቤተ መጻሕፍቲ ባይዱgy
反应体系中能量较高且 能发生反应的分子称为活 能发生反应的分子称为活 化分子， 化分子，活化分子的最低 能量与体系中分子的平均 能量之差称为活化能 能量之差称为活化能 Ea
3.3 反应速率理论简介
1. 碰撞理论 collision theory
3. 速率方程和速率常数
质量作用定律 law of mass action
一定温度时， 基元反应的反应速率 一定温度时 ， 基元反应 的反应速率 与各反应物浓度系数次方的乘积成正比. 与各反应物浓度系数次方的乘积成正比 即基元反应
a A + d D == g G + h H
的速率方程为: 的速率方程为:
第三章
化学反应速率和化学平衡
Rate of Chemical Reaction & Chemical Equilibrium
重点：
1 dc(B) a d υ= ⋅ = kc (A)c (D) ν B dt
k = Ae
− Ea /RT
本章学习要求
1. 掌握化学反应速率和化学反应速 率方程式 2. 掌握反应速率常数、反应级数 掌握反应速率常数、 3. 了解反应速率理论 4. 掌握温度与反应速率常数的关系， 掌握温度与反应速率常数的关系， 了解活化能
1. 瞬时速率
dc(P)
υ = lim ∆c/ ∆t
∆→ t 0
= dc/ dt dc/
dc(R)
反应刚开始时， 速率大， 然后不断减小， 反应刚开始时 ， 速率大 ， 然后不断减小 ， 故 瞬时速率体现了反应速率变化的实际情况。 瞬时速率体现了反应速率变化的实际情况。
第三章 化学反应速率和化学平衡
第三章 化学反应速率和化学平衡活化能：①活化能大的反应，反应速率慢。
②升高温度，活化能大的反应速率增加的倍数，比活化能小的反应多。
温度升高10度，化学反应速率增加一倍，则反应的活化能为51kJ/mol 温度升高100度，化学反应速率常数增加十倍，则反应的活化能为23kJ/mol影响反应速率的因素：（1）浓度：反应速率方程表达式、反应级数、速率常数单位？解：如aA+bB=cC+dD ，对于基元反应，V=kC a （A ）·C b （B ）速率常数单位：V 的单位是mol/L ·S 代进去可求K 的单位 A 的反应级数是a ，B 的反应级数是b ，反应总级数是a+b 。
⚠️求反应速率方程时，不用求出k 值，只要求出a 、b 的值，并标明物质A 、B 即可。
知反应速率常数求反应级数？（看常数K 上L 的指数，+1就是级数）解：对于非基元反应，常数k 单位：（mol ·L -1）1-（x+y)•S -1零级反应mol ·L -1·S -1 （ 前0） 一级反应S -1 （前1）二级反应mol -1·L ·S -1 （ 前2） 三级反应mol -2·L 2·S -1 （前3）（2）温度：由题意温度升高，K Θp 增大，反应是吸热反应还是放热反应？解：温度升高，K Θp 增大，根据吕·查德里(Le ·Chatelier)原理，可以判知该反应为吸热反应。
由阿仑尼乌斯公式可以看出？（由公式看出，唯一能加快反应速率的是温度） 解：公式写作 k=Ae -Ea/RT （指数式）。
k 为速率常数，R 为摩尔气体常量，T 为热力学温度，Ea 为表观活化能，由实验数据求得，又叫实验活化能，A 为指前因子（也称频率因子）升高温度，速率常数k 增大；加入催化剂，速率常数k 增大；其余，k 均不变； 平衡常数：温度不变，平衡常数不变。
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。
化学反应速率和化学平衡笔记
化学反应速率和化学平衡笔记
一、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或生成物浓度的变化量。
2. 表示方法：通常用单位时间内反应物或生成物浓度的变化量来表示化学反应速率，常用单位为摩尔/（升·秒）或摩尔/（升·分钟）等。
3. 影响因素：
- 反应物浓度：反应物浓度越高，反应速率越快。
- 温度：温度越高，反应速率越快。
- 催化剂：催化剂可以加快反应速率。
- 表面积：反应物的表面积越大，反应速率越快。
二、化学平衡
1. 定义：化学平衡是指在一定条件下，反应物和生成物的浓度不再随时间变化的状态。
2. 特点：
- 动态平衡：化学平衡是一种动态平衡，反应仍在进行，但反应物和生成物的浓度不再随时间变化。
- 平衡常数：化学平衡常数是一个数值，它表示在一定条件下，反应物和生成物的浓度之间的关系。
- 影响因素：
- 浓度：增加反应物或生成物的浓度，平衡会向着减少反应物或增加生成物的方向移动。
- 压力：对于气体反应，增加压力，平衡会向着气体分子数减少的方向移动。
- 温度：升高温度，平衡会向着吸热反应的方向移动。
三、化学反应速率和化学平衡的关系
化学反应速率和化学平衡是密切相关的。
在一定条件下，化学反应速率越快，达到化学平衡所需的时间就越短。
同时，化学平衡常数也与化学反应速率有关，平衡常数越大，反应速率越快。
第3章 化学反应速率和化学平衡
例如：硫酸钡的沉淀反应，基本上是向 一个方向进行，其逆反应觉察不到：
Ba2++SO42- →BaSO4↓ 再如：氯酸钾的分解反应，在分解过程中 逆反应的条件还不具备，反应物就已耗尽：
2KClO3 ===M=△n=O=2== 2KCl+3O2 象这些反应实际上只能向一个方向进行 到底的反应称为不可逆反应。
化学反应速率和化学平衡是两类不同性质的问 题。前者属于化学动力学范畴，后者属于化学热力 学范畴，因此研究他们的方法有所不同。
2
第一节 化学平衡 (p44)
概述：化学平衡普遍存在于各类化 学反应中，它涉及到在给定条件下，一 种化学反应所能达到的最大限度。本节 主要讨论化学平衡的一般规律。
3
一、可逆反应与化学平衡
K = 0.197
最大转化率：反应达平衡后，反应物转 化为产物的百分数，也叫平衡转化率或理论 转化率。
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三、平衡浓度和转化率的计算 转化率概念： 平衡时已转化了的某反应物的
量与转化前该反应物的量之比。即：
转化率
已转化了的某反应物的量 转化前该反应物的总量
100%
在恒容条件下可表示为：
转化率
某反应物的起始浓度 平衡浓度 某反应物的起始浓度
生成物产生 ([C]、[D]会增加)，因此正反应 速率会逐渐降低，逆反应速率会逐渐增加。 直至某一時間t，正反应速率＝逆反应速率， 反应达「化学平衡」。如图示：
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反应速度→
V正 V正=V逆 （平衡）
V逆
0
达到平衡时间
时间→
化学平衡建立示意图 8
以 2NO2(g)→ N2O4(g) 进行实验所得数据說明之：
4 0.1600 5 0.0000