大学化学之化学反应速率
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第三章 化学反应速率
原化 理学
反 应 基 本
表示化学反应进行 完全的程度。
表示化学反应达到 最后的结果需要多 长时间？
化学热力学和化学动力学解决的问题不同，二 者绝不能混淆！
而实例如际, 29上8K下：，我有下们列将两个氢反应气：和氧气放在一个 容这而器说第2HN2中明O(二g()g，：个) 12好反O反2(g几应N应)2O年趋4却(g也势)H可2O不大(以l) 会，瞬r生不G间rmG 成代m完5水表.成248kJ5。反..。8m3o应8lk1J.速mol率1 从大Δ：G也θ的即数化值学可知热：力当学参不加能这解两决个化反应学的反物应质 均速处率于问标题准。状态时，第一个反应的趋势大于第
确定速率方程式的一种简单方法——改变物质数量比例法。
对于一般反应： aA bB cC dD
其速率方程式如下： kcx (A) c y (B)
首先设法固定A的浓度c A不变，若将B的浓度c B
增加一倍，反应速率也增加一倍，则可确定y 1；
将B的浓度c B增加一倍，反应速率增加到原来的四倍， 则可确定y 2，。然后再设法固定B的浓度c B不变， 若将A的浓度c A增加一倍，反应速率也增加一倍， 则可确定x 1；若将A的浓度c A增加一倍，
第一步
I2 → 2I
（快反应）
第二步
H2 + 2I → 2HI
（慢反应）
第一步是快反应，很快就能达到平衡，第二步是慢反应，
它决定着整个反应的速率，因此，第二步为定速步骤。
6、化学反应的速率方程式
定义：表示反应速率和反应物浓度之间定量关系的方程式 形式：对于一般反应：aA+bB=cC+dD 速率方程式如下
离子及自由基等）直接发生相互作用而转变成生成物分子。 因此称作一个基元反应。 这四个基元反应组成了由反应物转变成生成物的反应历程。
5.基元反应和非基元反应
对于复杂反应来说，其反应速率是由最慢一步基元反应 的反应速率决定的，因此，复杂反应中最慢的一步基元 反应是该复杂反应的定速步骤。
例如复杂反应H2(g) + I2(g) == 2HI(g) 该反应由下列两个基元反应组成：
3、瞬时反应速率的作图测定
图3-1反应物或产物浓度随时间的变化曲线
12
对于化学反应 4、反应历程
定义：一个化学H2反(g)应+在Cl一2(g定) 条2件HC下l(由g)反应物变成生成 物研具究体发现经，历该的反途应径在、光步照骤条称件为下反是应由历下程列或四反个步应骤机完理成。
的：
反应历程C与l2(化g)学+ 方M 程式2C的l(g关) +系M：
1
c(i)
(i) t
（3 3）
8
Βιβλιοθήκη Baidu
平均速率表示法的缺点：
大部分反应都不是等速的，因此每个时间间隔内的速率都不一 样。一般来说，开始阶段反应速率较快，随着反应的进行，反 应物的浓度不断减少，生成物的浓度不断增加，反应速率会逐 渐降低。故平均速率不能确切地反映速率变化的真实情况，只 提供了一个平均值。
2.00 103 mol L-1 s1
(NO 2 )
c(NO 2 ) t
(0.80
0)mol 200 s
L-1
4.00
10 3 mol
L-1
s 1
(O2 )
c(O2 ) t
(0.20
0)mol 200 s
L-1
1.00 10 3 mol L-1
s 1
7
出现问题： 同一个化学反应的平均反应速率，用不同的反 应物或生成物浓度变化表示时，所得到的数值 可能是不同的。 解决办法： 将上面各物质的反应速率除以其在反应式中的 化学计量数，来表示该反应的平均速率。用公 式表示如下：
2N2O5(g) == 4NO2(g) + O2(g)
开始浓度（molL–1）： 2.10
0
0
200s末浓度（molL–1）： 1.70
0.80 0.20
则反应开始后200s内，用N2O5、NO2或O2表示的平均反应速率
分别为：
(N2O5)
c(N2O5 ) t
(1.70
2.10)mol 200s
L-1
解决办法：
采用瞬时的浓度变化精确表示化学反应在某一指定时刻的速率， 即瞬时速率，可以反映出更真实的反应速率。
2、瞬时反应速率 是指反应在某一瞬间的反应速率。即平均速率的 极限值。用公式表示如下：
lim 1 c(i) 1 dc(i) t0 (i) t (i) dt
瞬时反应速率的实质： 浓度对时间的一阶导数
二个反应的趋势。
本章主要内容
4
3.1 化学反应速率的概念
什么是化学反应速率？ 化学反应速率是指在一定条件下，化学反应中反应物转 变为生成物的快慢程度。 因此，化学反应速率可用参加反应的物质的浓度（对气 体可用分压）随时间的变化率来表示。 也即用单位时间内反应物浓度的减少或者生成物浓度的 增加来表示。 化学反应速率的两种表示方法：
平均速率和瞬时速率
5
1.平均反应速率
是指单位时间内反应物或生成物浓度改变量的正值
(也即绝对值)，用公式表示如下：
(i )
|
c(i)2
c(i)1
||
c(i)
|
t2 t1
t
(3 - 1)
式中，t表示时间的变化量；c i 表示i物质在t时间
内浓度的变化量； (i )表示i物质浓度变化的平均速率。
6
例如，在某条件下，将2.10 molL–1 N2O5放入1L的容器中加热 分解，测得数据如下：
kcx (A) c y (B)
反应级数： 速率方程式中各反应物浓度的幂指数之和（x + y）称为该反应的 反应级数(n)。 其中x和y分别称为反应对A和B的级数。 例如：若x=1,y=2.则该反应对于A为一级反应，对于B为二级反应， 该反应的反应级数为3。 反应级数表示反应物浓度对反应速率的影响程度。级数越高，则 该物质浓度的变化对反应速率的影响越显著；零级反应表示反应 速率与反应物浓度无关；如果级数是负数，则表示该物质浓度增 加抑制了反应的进行，使反应速率下降。
(1)
通常写的C化l(g学) +反H应2(g方) 程式HC往l(g往) +只H能(g表) 明反应的总结果(2，) 并不能说H(g明) +从C反l2(应g)物转H变Cl(为g)生+ 成Cl(物g)所经历的途径。 (3)
上反述应四历C个程l(步g的) 骤+举C的l例(每g说)一+明步M：反应C都l2(是g)由+ M反应物分子（或原子(、4)
原化 理学
反 应 基 本
表示化学反应进行 完全的程度。
表示化学反应达到 最后的结果需要多 长时间？
化学热力学和化学动力学解决的问题不同，二 者绝不能混淆！
而实例如际, 29上8K下：，我有下们列将两个氢反应气：和氧气放在一个 容这而器说第2HN2中明O(二g()g，：个) 12好反O反2(g几应N应)2O年趋4却(g也势)H可2O不大(以l) 会，瞬r生不G间rmG 成代m完5水表.成248kJ5。反..。8m3o应8lk1J.速mol率1 从大Δ：G也θ的即数化值学可知热：力当学参不加能这解两决个化反应学的反物应质 均速处率于问标题准。状态时，第一个反应的趋势大于第
确定速率方程式的一种简单方法——改变物质数量比例法。
对于一般反应： aA bB cC dD
其速率方程式如下： kcx (A) c y (B)
首先设法固定A的浓度c A不变，若将B的浓度c B
增加一倍，反应速率也增加一倍，则可确定y 1；
将B的浓度c B增加一倍，反应速率增加到原来的四倍， 则可确定y 2，。然后再设法固定B的浓度c B不变， 若将A的浓度c A增加一倍，反应速率也增加一倍， 则可确定x 1；若将A的浓度c A增加一倍，
第一步
I2 → 2I
（快反应）
第二步
H2 + 2I → 2HI
（慢反应）
第一步是快反应，很快就能达到平衡，第二步是慢反应，
它决定着整个反应的速率，因此，第二步为定速步骤。
6、化学反应的速率方程式
定义：表示反应速率和反应物浓度之间定量关系的方程式 形式：对于一般反应：aA+bB=cC+dD 速率方程式如下
离子及自由基等）直接发生相互作用而转变成生成物分子。 因此称作一个基元反应。 这四个基元反应组成了由反应物转变成生成物的反应历程。
5.基元反应和非基元反应
对于复杂反应来说，其反应速率是由最慢一步基元反应 的反应速率决定的，因此，复杂反应中最慢的一步基元 反应是该复杂反应的定速步骤。
例如复杂反应H2(g) + I2(g) == 2HI(g) 该反应由下列两个基元反应组成：
3、瞬时反应速率的作图测定
图3-1反应物或产物浓度随时间的变化曲线
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对于化学反应 4、反应历程
定义：一个化学H2反(g)应+在Cl一2(g定) 条2件HC下l(由g)反应物变成生成 物研具究体发现经，历该的反途应径在、光步照骤条称件为下反是应由历下程列或四反个步应骤机完理成。
的：
反应历程C与l2(化g)学+ 方M 程式2C的l(g关) +系M：
1
c(i)
(i) t
（3 3）
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Βιβλιοθήκη Baidu
平均速率表示法的缺点：
大部分反应都不是等速的，因此每个时间间隔内的速率都不一 样。一般来说，开始阶段反应速率较快，随着反应的进行，反 应物的浓度不断减少，生成物的浓度不断增加，反应速率会逐 渐降低。故平均速率不能确切地反映速率变化的真实情况，只 提供了一个平均值。
2.00 103 mol L-1 s1
(NO 2 )
c(NO 2 ) t
(0.80
0)mol 200 s
L-1
4.00
10 3 mol
L-1
s 1
(O2 )
c(O2 ) t
(0.20
0)mol 200 s
L-1
1.00 10 3 mol L-1
s 1
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出现问题： 同一个化学反应的平均反应速率，用不同的反 应物或生成物浓度变化表示时，所得到的数值 可能是不同的。 解决办法： 将上面各物质的反应速率除以其在反应式中的 化学计量数，来表示该反应的平均速率。用公 式表示如下：
2N2O5(g) == 4NO2(g) + O2(g)
开始浓度（molL–1）： 2.10
0
0
200s末浓度（molL–1）： 1.70
0.80 0.20
则反应开始后200s内，用N2O5、NO2或O2表示的平均反应速率
分别为：
(N2O5)
c(N2O5 ) t
(1.70
2.10)mol 200s
L-1
解决办法：
采用瞬时的浓度变化精确表示化学反应在某一指定时刻的速率， 即瞬时速率，可以反映出更真实的反应速率。
2、瞬时反应速率 是指反应在某一瞬间的反应速率。即平均速率的 极限值。用公式表示如下：
lim 1 c(i) 1 dc(i) t0 (i) t (i) dt
瞬时反应速率的实质： 浓度对时间的一阶导数
二个反应的趋势。
本章主要内容
4
3.1 化学反应速率的概念
什么是化学反应速率？ 化学反应速率是指在一定条件下，化学反应中反应物转 变为生成物的快慢程度。 因此，化学反应速率可用参加反应的物质的浓度（对气 体可用分压）随时间的变化率来表示。 也即用单位时间内反应物浓度的减少或者生成物浓度的 增加来表示。 化学反应速率的两种表示方法：
平均速率和瞬时速率
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1.平均反应速率
是指单位时间内反应物或生成物浓度改变量的正值
(也即绝对值)，用公式表示如下：
(i )
|
c(i)2
c(i)1
||
c(i)
|
t2 t1
t
(3 - 1)
式中，t表示时间的变化量；c i 表示i物质在t时间
内浓度的变化量； (i )表示i物质浓度变化的平均速率。
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例如，在某条件下，将2.10 molL–1 N2O5放入1L的容器中加热 分解，测得数据如下：
kcx (A) c y (B)
反应级数： 速率方程式中各反应物浓度的幂指数之和（x + y）称为该反应的 反应级数(n)。 其中x和y分别称为反应对A和B的级数。 例如：若x=1,y=2.则该反应对于A为一级反应，对于B为二级反应， 该反应的反应级数为3。 反应级数表示反应物浓度对反应速率的影响程度。级数越高，则 该物质浓度的变化对反应速率的影响越显著；零级反应表示反应 速率与反应物浓度无关；如果级数是负数，则表示该物质浓度增 加抑制了反应的进行，使反应速率下降。
(1)
通常写的C化l(g学) +反H应2(g方) 程式HC往l(g往) +只H能(g表) 明反应的总结果(2，) 并不能说H(g明) +从C反l2(应g)物转H变Cl(为g)生+ 成Cl(物g)所经历的途径。 (3)
上反述应四历C个程l(步g的) 骤+举C的l例(每g说)一+明步M：反应C都l2(是g)由+ M反应物分子（或原子(、4)