《无机化学》4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。
无机化学第三章化学反应速率和化学平衡ppt课件
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5
反应进度 0＝∑νBB B
对于化学计量方程式
dξ = dnB /νB
nB——B的物质的量 ξ的单位为mol νB——为B的化学计量数
改写为 dnB = νB dξ
开始时ξ0=0, 、 nB =０ 反应进度为ξ时： nB =νBξ
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6
反应进度
nB =νBξ
基元反应：反应物一步就直接转变为产物
如：
2NO2→ 2NO + O2
NO2 + CO →NO + CO2
非基元反应：反应物经过若干步(若干个
基元反应步骤)才转变为产物。
如 又如
2NO + 2H2 → N2 + 2H2O ① 2NO + H2→N2+ H2O2 ② H2O2 + H2 → 2H2O
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
0.3mol L1 s1
v NH3
cNH3
t
0.4 0.0mol L1 2 0s
0.2mol L1 s1
v N2 : v H2 : v NH3 1: 3 : 2
●瞬间速率：某瞬间（即t0)的反应速率
vNH3
dcB，则得：
v 1 dcB B dt
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11
对于上述 N2 3H2 2NH3 化学计量方程式 ：
v 1 d 1 dcB V dt B dt
1 dcN2 1 dcH2 1 dcNH3
1 dt
3 dt 2 dt
aA + bB
反应 2W+X Y+Z 哪种速率表达式是正确的？
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两个重要的概念。
本文将着重探讨这两个概念的联系以及它们在化学反应中的应用。
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数量。
它可以用下列公式表示：速率= (Δ浓度/Δ时间)化学反应速率受多种因素的影响，包括反应物浓度、温度、催化剂等。
当反应物浓度增加时，反应速率也会增加，因为反应物之间的碰撞频率增加。
同样地，当温度升高时，反应速率也会增加，因为温度的升高使分子的平均动能增大，碰撞的能量也增加。
催化剂可以降低反应物之间的活化能，从而加快反应速率。
另外，化学反应速率还受到反应机理、反应物的物理状态和表面积等因素的影响。
反应机理是指描述反应过程的细节步骤，每个步骤都有一个反应速率，最慢的步骤决定了整个反应的速率。
反应物的物理状态和表面积影响着反应物质的接触程度，进而影响反应速率。
二、化学平衡化学平衡是指在封闭体系中，反应物与生成物之间的浓度保持不变的状态。
它可以通过下列公式表示：反应物A + 反应物B ↔ 生成物C + 生成物D在化学反应达到平衡后，反应物与生成物的浓度之比可以用一个常数K表示。
这个常数称为平衡常数，它与反应物的浓度有关，但与反应速率无关。
化学平衡的条件是当正向反应速率等于反向反应速率时，系统处于动态平衡。
此时，反应物与生成物之间仍然发生着反应，但是整个体系的浓度不再改变。
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，但它们之间有着密切的关系。
首先，当一个反应达到平衡时，正向反应和反向反应的速率相等。
这意味着在平衡状态下，虽然反应仍然进行，但是整体上没有净产物产生。
其次，化学平衡可以通过改变化学反应速率达到。
通过改变温度、压力等条件，可以改变反应速率，进而改变平衡位置。
例如，Le Chatelier的原理指出，当系统处于平衡时若受到扰动，它会倾向于抵消这种扰动。
如果增加某种物质浓度，系统会偏向消耗这种物质以重新达到平衡。
(完整版)化学反应速率与化学平衡知识点归纳
•一、化学反应速率• 1. 化学反应速率（v）•⑴定义：用来衡量化学反应的快慢，单位时间内反应物或生成物的物质的量的变化•⑵表示方法：单位时间内反应浓度的减少或生成物浓度的增加来表示•⑶计算公式：v=Δc/Δt（υ：平均速率，Δc：浓度变化，Δt：时间）单位：mol/（L·s）•⑷影响因素：•①决定因素（内因）：反应物的性质（决定因素）•②条件因素（外因）：反应所处的条件• 2.※注意：（1）、参加反应的物质为固体和液体，由于压强的变化对浓度几乎无影响，可以认为反应速率不变（2）、惰性气体对于速率的影响①恒温恒容时：充入惰性气体→总压增大，但是各分压不变，各物质浓度不变→反应速率不变②恒温恒体时：充入惰性气体→体积增大→各反应物浓度减小→反应速率减慢二、化学平衡（一）1.定义：化学平衡状态：一定条件下，当一个可逆反应进行到正逆反应速率相等时，更组成成分浓度不再改变，达到表面上静止的一种“平衡”，这就是这个反应所能达到的限度即化学平衡状态。
2、化学平衡的特征逆（研究前提是可逆反应）等（同一物质的正逆反应速率相等）动（动态平衡）定（各物质的浓度与质量分数恒定）变（条件改变，平衡发生变化）3、判断平衡的依据（二）影响化学平衡移动的因素1、浓度对化学平衡移动的影响（1）影响规律：在其他条件不变的情况下，增大反应物的浓度或减少生成物的浓度，都可以使平衡向正方向移动；增大生成物的浓度或减小反应物的浓度，都可以使平衡向逆方向移动（2）增加固体或纯液体的量，由于浓度不变，所以平衡_不移动_（3）在溶液中进行的反应，如果稀释溶液，反应物浓度__减小__，生成物浓度也_减小_， V正_减小__，V逆也_减小__，但是减小的程度不同，总的结果是化学平衡向反应方程式中化学计量数之和_大_的方向移动。
2、温度对化学平衡移动的影响影响规律：在其他条件不变的情况下，温度升高会使化学平衡向着___吸热反应______方向移动，温度降低会使化学平衡向着_放热反应__方向移动。
化学反应速率和平衡常数知识点总结
化学反应速率和平衡常数知识点总结化学反应速率是指化学反应过程中，反应物消失和生成物出现的速度。
它可以通过多种因素来影响，包括温度、浓度、催化剂等。
平衡常数则是描述反应系统达到平衡时反应物浓度与生成物浓度之间的关系。
下面是对化学反应速率和平衡常数相关知识点的总结。
一、化学反应速率1. 反应速率的定义和表示方式化学反应的速率是指反应物浓度变化随时间的变化率。
通常用化学反应的物质浓度变化来表示反应速率，可以用公式表示为：速率 =（Δ物质浓度）/（Δ时间）2. 影响反应速率的因素（1）温度：温度升高会增加分子的平均动能，提高碰撞频率和碰撞能量，从而增大反应速率。
（2）浓度：反应物浓度的增大会增加反应物分子的碰撞频率，从而提高反应速率。
（3）催化剂：催化剂可以降低反应的活化能，提高反应速率，而不参与反应本身。
3. 反应速率与化学反应类型的关系不同类型的化学反应具有不同的速率表达式。
例如，对于一级反应，反应速率与反应物的浓度成正比；对于二级反应，反应速率与反应物浓度的平方成正比。
4. 反应速率常用实验方法（1）消失法：通过测量反应物浓度随时间的变化来确定反应速率。
（2）出现法：通过测量生成物浓度随时间的变化来确定反应速率。
（3）体积法：通过测量生成物体积随时间的变化来确定反应速率。
二、平衡常数1. 平衡反应的定义和表达方式当反应系统达到平衡时，反应物的浓度和生成物的浓度不再发生变化，称为平衡反应。
平衡常数是描述平衡反应浓度之间关系的数字指标。
对于一般的反应aA + bB ⇌ cC + dD，平衡常数K的表达式为：K = [C]^c*[D]^d/([A]^a*[B]^b)2. 影响平衡常数的因素（1）温度：温度升高会改变反应中物质的摩尔分布，从而改变平衡常数的值。
（2）浓度：改变反应物或生成物的浓度会影响平衡常数的值。
根据Le Chatelier原理，如果浓度增加，则反应向生成物一侧移动，平衡常数增大；如果浓度减小，则反应向反应物一侧移动，平衡常数减小。
无机化学化学反应速率和化学平衡
3 (2.1 3.0) H2 0.3(mol L-1 s-1 ) 3 (0.6 0) NH3 0.2(mol L-1 s -1 ) 3
2
N
0.1(mol L s )
1、上述所计算的反应速度是该段时间内的平均反应速度。 NH 3 N2 H2 2、用不同的物质来表示反应速率，其数值是不同的，但彼此之间有 3 2 一定的关系。 1 2019年1月8日5
2019年1月8日5 时22分
二、
质量作用定律
1、定义：反应速度和浓度的定量关系为：在简单 反应中反应速度与反应物浓度系数次方的乘积成
正比。例如有反应：
NO2 CO NO CO2
则有： 度常数。
ｋ不随浓度变化，它是温度的函数。不同 的反应ｋ值不同，同一反应ｋ值相同。
2019年1月8日5 时22分
B若为反应物则 CB < 0， 取 “-”号； B若为生成物则 CB > 0， 取 “+”号。
2019年1月8日5 时22分
例1 某给定温度下,在密闭容器中氮气与氢气反应 生成氨,各物质变化浓度如下: N2 + 3H2 2NH3 起始 (mol/L) 1.0 3.0 0 3秒后浓度(mol/L) 0.7 2.1 0.6 计算该反应速度。 (0.7 1.0) 解: -1 -1
化学计量数νB
通式： 0 B B
B
2019年1月8日5 时22分
对任意一个化学反应 e E + f F == g G + r R 若任意物质B 的物质的量，初始状态时为 nB0, 某一 状态时为nB, 则反应进度ξ的定义为：
n B n B0 n B B B dn B d B
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。
大专无机化学-化学反应速率与化学平衡
相减
1 H 2 (g)+ S2 ( g ) H 2S(g) 2 3H 2 (g)+SO 2 ( g ) H 2S(g)+2H 2 O(g)
1 H 2S(g) H 2 (g)+ S2 ( g ) 2
化学平衡与反应速率
aA (g ) +
V
V正 V正 V逆
bB( )
g
V正 V逆
cC (g ) + dD (g )
V
V逆 V逆 V正
V逆
0
V正 t1
t
0
t1
t
生成物浓度为零开始反应直到平衡
反应物浓度为零开始反应直到平衡
标准平衡常数
也称为热力学平衡常数，以符号Kθ表示 Kθ是被定义的 Kθ的值与特定的反应方程式相对应，与反 应方程式的化学计量数有关，而与起始时 的物质浓度（或分压）无关 不再区分压力平衡常数和浓度平衡常数
温度对反应速率的影响
温度升高加速反应进行，温度降低减慢反 应进行
夏天食物易变质， 夏天食物易变质，高压锅煮饭易熟等等
温度对反应速率的影响见课本表格 温度是实际生产中比较容易控制的因素
催化剂与反应速率
催化剂：能显著影响化学反应速率而本身的组成、 质量和化学性质在反应前后不变的物质
正催化： 正催化：加速反应速率 负催化： 负催化：减慢反应速率 催化剂具有选择性，往往只对某些特定的反应有催化作用
例题
对于合成氨反应N2 + 3H2 ─→ 2NH3，在三个时刻 测得的瞬时反应速率分别为：
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LOREM IPSUM DOLபைடு நூலகம்R
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无机化学
第四章 化学反应速率和化学平衡
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无机化学
第一节 化学反应中的能量关系 第二节化学反应速率 第三节化学平衡 第四节 化学反应速率和化学平衡 的综合应用
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本章教学目标
1.理解化学反应与能量的变化关系； 2.了解化学反应速率概念及基本理论； 3.掌握浓度、压力、温度和催化剂对化学反 应速率的影响规律； 4.熟悉化学平衡及平衡常数的概念、意义； 5.掌握温度、浓度、压力等因素对化学平衡 的影响。
环境是系统之外，与系统密切联系的那部分物质。系统 和环境之间一定有一个边界，它可以是实在的物理界面，也 可以是虚构的界面。
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第四章 化学反应速率和化学平衡
系统与环境的联系方式有能量交换和物质交换两种形式， 根据系统和环境的联系方式可将系统划分为三种类型（见图 4-1）： （1）敞开系统：系统和环境之间有物质的交换且有能量的 交换，也称开放系统。 （2）封闭系统：系统和环境之间只有能量交换而无物质交 换，又称关闭系统。 （3）孤立系统：系统和环境之间既无物质交换且无能量交 换，又称隔离系统。 真正的孤立系统并不存在，为了研究的方便，常将系统和与 系统密切相关的环境作为一个整体，当作一个孤立系统，即： 系统+环境=孤立系统
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第四章 化学反应速率和化学平衡
（五）热和功 热力学第一定律告诉我们在自然界发生的任何过程中，
能量不能自生，也不能自灭，它只能从一种形式转变为另一 种形式，而不同形式的能量在相互转变时，能量的总值保持 不变。热和功是系统与环境交换能量的两种形式。热是指因 系统与环境间存在温度差而引起的能量流动，以符号Q表示。 系统吸热，Q>0；系统放热，Q<0。除热以外，其他形式的 能量传递均称为功，以符号W表示。若系统对环境做功，则 W<0；若环境对系统做功，则W>0。功的形式有很多种，如 当系统对抗外压膨胀时，做了体积功；当对抗液体的表面张 力改变表面积的大小时，则做了表面功等。
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本章教学目标
1.会正确书写热化学方程式； 2.会运用吉布斯自由能判断反应进行的方向； 3.会利用影响化学反应速率和平衡因素规律指导 化学实验； 4.会综合利用化学反应速率和化学平衡指导工业 生产。
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第四章 化学反应速率和化学平衡
人们在研究化学反应时，经常会遇到这样的问题：化学 反应能否进行，即化学反应进行的方向?化学反应进行过程 中，有无热量放出，放出或吸收的热量是多少，即化学反应 的热效应?化学反应进行的限度如何，即化学平衡?化学反应 的时间，即化学反应速率等。这些问题中，前三个问题属于 化学热力学范畴，第四个问题属于化学动力学范畴。化学热 力学是研究化学变化过程中能量变化关系的科学。化学平衡 研究反应进行的程度，着眼于反应的可能性；化学反应速率 研究反应进行的快慢，着眼于反应的现实性。化学反应速率、 化学平衡与热力学密切相关，要想全面地认识一个化学反应， 必须同时考虑这两个问题，同时还要考虑它们与热力学之间 的联系。
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第四章 化学反应速率和化学平衡
第一节 化学反应中的能量关系 一、热力学基本概念
热力学是研究自然界中与热现象有关的各种状态变化和 能量转化规律的一门科学。想学好热力学，必须弄清热力学 中的基本概念。 （一）系统与环境
系统是从物质世界中分离出来作为研究对象的那部分物 质。热力学中的系统是由大量分子、原子、离子等物质微粒 组成的宏观集合体。
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第四章 化学反应速率和化学平衡
系统的类型并不是绝对的，它与研究对象的选择有关。
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第四章 化学反应速率和化学平衡
（二）系统的性质 热力学系统的宏观性质是系统的物理性质和化学性质的
综合表现，一个系统有多种宏观性质，用以确定系统状态的 各种宏观物理量称为系统的性质，这些性质可分为两类：广 度性质和强度性质。 （1）广度性质：系统的某种性质的数值如果与系统中物质 的数量成正比，并具有加和性，如质量、体积、内能、电荷、 热容等，这类性质称为广度性质。 （2）强度性质：系统的某种性质的数值与系统中物质的数 量无关，不具有加和性，如温度、压力、折射率、密度、介 电常数、热导率、pH等，这类性质称为强度性质。
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第四章 化学反应速率和化学平衡
（四）热力学平衡 当不受环境影响时，系统的各种性质都不会随时间而改
变，这种状态为热力学平衡态，简称平衡态。通常热力学中 所提到的状态都是指平衡态，系统只有处于平衡态时它的各 种性质才会有确定的数值。一个系统要处于热力学平衡状态， 一般需满足下列四个平衡： （1）热平衡：系统的各部分温度相等。 （2）力平衡：系统内部各处压力相等，且与环境压力也相 等。 （3）相平衡：系统中各相的数量和组成不随时间而变化。 （4）化学平衡：系统中各组分间的化学反应达到平衡，系 统的组成不随时间而变化。
因为系统的各种状态函数之间是相互关联的，描述一个 系统的状态不需要罗列所有的性质，少数几种性质确定后， 系统的其他性质也会随之而定，系统的状态也就确定。鉴于 状态与性质之间的这种单值对应关系，故将系统的热力学性 质即状态性质称作状态函数。
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第四章 化学反应速率和化学平衡
状态函数是热力学的一个重要概念，它有如下几个重要特性： （1）状态函数是系统状态的单值函数，当系统的状态确定 后，所有的状态函数有唯一的数值，与系统的状态变化过程 无关。 （2）系统状态改变时，状态函数的改变值只决定于系统的 始态和终态，而与变化所经历的具体途径无关。
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第四章 化学反应速率和化学平衡
（三）状态与状态函数 系统的状态是所有宏观性质的综合表现。通常将变化前
的状态称为始态，变化后的状态称为终态。而状态函数是指 描述系统状态的宏观性质，如温度、压力、质量、粘度等。 当各种宏观性质都有定值时，系统的状态也就确定了；反之， 当系统处于某一状态时，系统的各种宏观性质也都有确定的 数值。