北京化工大学：《基础化学》课程教学资源（PPT课件）第04章 化学反应速率及化学平衡

第4章化学反应速率与化学平衡(4h) ○4.1化学反应速率 ○4.2化学平衡及平衡常数 ○4.3多重平衡原理 ○4.3平衡常数的应用 ○4.4化学平衡的移动 O本章作业

4.2 化学平衡及平衡常数 本章作业 4.3 多重平衡原理 4.3 平衡常数的应用 4.1 化学反应速率 4.4 化学平衡的移动 第4章 化学反应速率与化学平衡(4h)

第4章化学反应速率与化学平衡(4) 4.1化学反应速率理论基础 ○4.1.1化学反应速率 ○4.1.2影响化学反应速率的因素

2 4.1 化学反应速率理论基础 4.1.1 化学反应速率 4.1.2 影响化学反应速率的因素 第4章 化学反应速率与化学平衡(4h)

4.1化学反应速率理论基础 4.1.1化学反应速率 单位时间内反应物或生成物浓度的变化量 l.平均速率(average rate) △c(生成物 △c(反应物 V生成物三 或 V反应物= △t △t 单位： mol-L-1.s-1 或 moL-lmin-l或 molL-1.h-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 t c v t c v   = −   = ( ) ( ) 反应物 或 生成物 生成物 反应物 单位： mol·L-1·s-1 或 mol·L-1·min-1 或 mol·L-1·h-1 4.1.1 化学反应速率 4.1 化学反应速率理论基础

4.1化学反应速率理论基础 2.瞬时速率(instantaneous rate) 系统在某一时刻的反应速率 V瞬时=m Ac dc →0△t dt A点斜*= dt 对于一般的化学反应 aA +dD=eE +gG 0A= dc dep dce dt dr VE= dt G= dca dr D=- dcA=dcp=dcE dcG adt ddt edt gdr 注：对于气相反应，也可用气体的分压代替浓度

2. 瞬时速率(instantaneous rate) 对于一般的化学反应 aA + dD = eE + gG g t c e t c d t c a t c υ d d d d d d d d A D E G = − = − = = 注：对于气相反应，也可用气体的分压代替浓度 系统在某一时刻的反应速率 t c t c v t d d lim 0 =   =  → 瞬时 4.1 化学反应速率理论基础 t c υ d d A A = − t c υ d d D D = − t c υ d d E E = t c υ d d G G =

4.1化学反应速率理论基础 例1： N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) t=0s时c(B)/mol-L-I 2.0 4.0 0.0 t=10s时cB)/molL-1 1.0 1.0 2.0 Ac(N2)_1.0-2.0 =0.1 mol.L-.s- △t 10 VH2=- △c(H2) 1.0-4.0 =0.3 mol.L-.s- △t 10 △c(NH3) 2.0-0.0 VNH; =0.2 mol.L.s- △t 10 V= 2=H=} 3 VN=0.1 mol.L.s 1 2

例1： N2 (g) + 3H2 (g) = 2NH3 (g) t = 0 s时c(B)/mol·L-1 2.0 4.0 0.0 t = 10 s时c(B)/mol·L-1 1.0 1.0 2.0 2 1 1 N 0.1mol L s 10 (N ) 1.0 2.0 2 − − =   − = −   = − t c v 2 1 1 H 0.3 mol L s 10 (H ) 1.0 4.0 2 − − =   − = −   = − t c v 3 1 1 N H 0.2 mol L s 10 (N H ) 2.0 0.0 3 − − =   − =   = t c v N H NH 1 1 0.1mol L s 1 3 2 2 2 3 − − = = = =   v v v v 4.1 化学反应速率理论基础

4.1化学反应速率理论基础 4.1.2化学反应速率理论简介 1.碰撞理论一气体双分子间的反应 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)分子碰撞必须具备一定的能量和方位，才能发 生有效碰撞 一化学反应

1. 碰撞理论——气体双分子间的反应 (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； 基本假设： 4.1.2 化学反应速率理论简介 4.1 化学反应速率理论基础 （2）分子碰撞必须具备一定的能量和方位，才能发 生 有 效 碰 撞 ——化学反应

4.1化学反应速率理论基础 例如： O;(g)+NO(g)->NO2 (g)+2(g) 无效碰撞 碰撞前 碰撞 碰撞后 有效碰撞 碰撞前 碰撞 碰撞后

例如： O (g) NO(g) NO (g) O (g) 3 + → 2 + 2 4.1 化学反应速率理论基础 无效碰撞 有效碰撞

4.1化学反应速率理论基础 有效碰撞：能发生反应的碰撞 低温 临界能：分子发生有效碰撞必须具备的能量 指 高温 活化分子： 能发生有效碰撞的分子或：能量 等于或大于临界能的分子 临界能 活化能(Ea): 活化分子的平均能量E*与反应物分子的平均能 量E之差 E=E*-E 注：大多数反应的活化能在60~250 kJmol-1之间

有效 碰撞：能发生反应的碰撞 分子发生有效碰撞必须具备的能量 能发生有效碰撞的分子 或：能量 等于或大于临界能的分子 活化分子的平均能量 与反应物分子的平均能 量 之差 E * E E a = E*−E 注：大多数反应的活化能在60~250kJ·mol-1之间 4.1 化学反应速率理论基础 临 界 能： 活化分子： 活化能(Ea )：

4.1化学反应速率理论基础 碰撞理论的局限性： X只适用于解释气体分子之间的反应问题 兴不能解释反应的可逆性及副产物问题 兴不能解释反应过程的能量变化

4.1 化学反应速率理论基础  只适用于解释气体分子之间的反应问题  不能解释反应的可逆性及副产物问题  不能解释反应过程的能量变化 碰撞理论的局限性:

4.1化学反应速率理论基础 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存在的中间过渡状态一 活化配合物 O;(g)+NO(g)->NO2(g)+2(g) 碰撞前 碰撞 碰撞后 NO+O3 N NO2+O2

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存在的中间过渡状态 4.1 化学反应速率理论基础 ——活化配合物 O (g) NO(g) NO (g) O (g) 3 + → 2 + 2 NO+O3 NO2+O2 O O N O O