《无机与分析化学》第三章 化学反应的速率和限度

第三章化学反应的速率和限度 教学要点: 1.了解有关化学反应速率的概念以及反应速率理论。 2.理解浓度、温度、催化剂对化学反应速率的影响,掌 握质量作用定律、阿仑尼乌斯公式及其应用。 3.掌握标准平衡常数的表示方法及化学平衡的有关计算。 4.掌握化学反应等温方程式及其应用 5.了解浓度、温度、压力对化学平衡的影响

第三章 化学反应的速率和限度 教学要点： 1．了解有关化学反应速率的概念以及反应速率理论。 2．理解浓度、温度、催化剂对化学反应速率的影响，掌 握质量作用定律、阿仑尼乌斯公式及其应用。 3．掌握标准平衡常数的表示方法及化学平衡的有关计算。 4. 掌握化学反应等温方程式及其应用。 5．了解浓度、温度、压力对化学平衡的影响

§3-1化学反应速率 化学反应速率的表示方法 反应速率是指给定条件下反应物通过化学反应转化 为产物的速率,常用单位时间内反应物浓度的减少或者 产物浓度的增加来表示。 浓度常用molL,时间常用s,min,h。 反应速率分为平均速率和瞬时速率两种表示方法

§3-1 化学反应速率 一、化学反应速率的表示方法 反应速率是指给定条件下反应物通过化学反应转化 为产物的速率，常用单位时间内反应物浓度的减少或者 产物浓度的增加来表示。 浓度常用mol.L-1，时间常用s，min，h。 反应速率分为平均速率和瞬时速率两种表示方法

1.平均速率 例如反应2NO2(g)→2NO(g)+O2(g)在一定时间内反应物及产物 浓度的变化实验数据如下(300℃) Concentration(mol/L) Time(±1s) NO2 NO 0 0.0100 0 50 0.0079 0.0021 0.0011 100 0.0065 0.0035 0.0018 150 0.0055 0.0045 0.0023 200 0.0048 0.0052 0.0026 250 0.0043 0.0057 0.0029 300 0.0038 0.0062 0.0031 350 0.0034 0.0066 0.0033 400 0.0031 0.0069 0.0035

1. 平均 速率 例如 反应 2NO2 (g) →2NO(g)+O2 (g)在一定时间内反应物及产物 浓度的变化实验数据如下（300 ℃ ）

Rate(va) △c(NO2)c(NO2)2=50-c(NO2)=0 △t 0.0079mo/L-0.0100mol/L 4.2×10-3mo/L 50s △c(NO2) Time Period (s) △t 4.2×10-5 0→50 2.8×105 50→100 2.0×10-5 100→150 1.4×105 150→200 1.0×105 200→250

4.2 10 mol/L s 50s 0.0079 mol/L - 0.0100mol/ L 50s 0s (NO ) (NO ) (NO ) Rate( ) 5 0 2 5 0 2 2 A = − =   − − = −   = − − t= t= c c t c V t c   − (NO2) Time Period (s) 4.2×10-5 2.8×10-5 2.0×10-5 1.4×10-5 1.0×10-5 0 → 50 50 →100 100 →150 150 →200 200 →250 那么前50s 内反应的平均速率为： 同样可计算出其它时间间隔的平均速率：

△c(NO2) △c(NO) △c(O2) △t ▲实际工作中如何选择,往往取决于哪一种物质更易 通过试验监测其浓度变化

t c   − (NO2) t c   (NO)         t c(O ) 2 2 = = ▲实际工作中如何选择，往往取决于哪一种物质更易 通过试验监测其浓度变化. 显然，用反应物或产物表示都可以，但速率大小不同。 例如 反应 2NO2 (g) →2NO(g)+O2 (g) ，则有：

2.瞬时速率 1.00 Rate=54×10-4molL·s 80 瞬时速率只能用作图 Rate+27×10-4molL·s 的方法得到,例如对于 反应(45℃): 2N2O5→4NO2+O2 20 dC(NoS) dt 400800120016002000 - lim y Time(s) △t→>0 C(N2O5)/mol L-I Rate/mol(Ls-) 0.90 5.4×104 0.45 2.7×10

2. 瞬时速率 v t 0 lim  → = t c v d d (N2O5) = − C(N2O5 )/mol·L-1 Rate/mol(L ·s-1 ) 0.90 5.4×10-4 0.45 2.7×10-4 瞬时速率只能用作图 的方法得到，例如对于 反应（45 ℃ ）： 2N2O5→4NO2+O2

同样,对于反应: ma+ nB xg t vd 则有: -(dc 4 dt) (dcr/dt) (dcg dt)=-(dcp /dt)

(d / d ) 1 (d / d ) 1 (d / d ) 1 (d / d ) 1 c t y c t x c t n c t m G D A B =  =   = −  = −  同样，对于反应： m A + n B ==== x G + y D 则有：

、化学反应速率理论 1.化学反应历程 反应历程:化学反应经历的途径称为反应历程(或反应 机理)。 基元反应:反应物微粒(分子、原子、离子或自由基) 经一步作用就直接转化为生成物的反应称为基元反应。 简单反应:由一个基元反应组成的化学反应称为简单 反应。 复杂反应:由两个或两个以上的基元反应组成的化学 反应称为复杂反应。 定速步骤:复杂反应历程中速率最慢的基元反应称为 复杂反应的定速步骤

二、化学反应速率理论 反应历程:化学反应经历的途径称为反应历程(或反应 机理)。 基元反应:反应物微粒(分子、原子、离子或自由基) 经一步作用就直接转化为生成物的反应称为基元反应。 简单反应:由一个基元反应组成的化学反应称为简单 反应。 复杂反应:由两个或两个以上的基元反应组成的化学 反应称为复杂反应。 定速步骤:复杂反应历程中速率最慢的基元反应称为 复杂反应的定速步骤。 1.化学反应历程

2.化学反应速率理论简介 (1)有效碰撞理论 理论要点: ①化学反应发生的先决条件是反应物分子间的相互 碰撞 ②只有活化分子发生的有效碰撞才能使反应发生。 ③活化能是活化分子具有的最低能量与分子的平均 能量之差。即:Ea=E1-E平 引 气体分子能量分布曲线

2.化学反应速率理论简介 (1)有效碰撞理论 理论要点: ①化学反应发生的先决条件是反应物分子间的相互 碰撞。 ②只有活化分子发生的有效碰撞才能使反应发生。 ③活化能是活化分子具有的最低能量与分子的平均 能量之差。即：Ea = E1 – E平 气体分子能量分布曲线

(2)过渡状态理论 理论要点: ①化学反应的实质是反应物分子内部原子的重 新组合。 ②高能量的反应物分子发生定向碰撞形成活化 配合物(又称过渡状态)。 ③活化能是活化配合物的势能与反应物的平均 势能之差

(2) 过渡状态理论 理论要点: ①化学反应的实质是反应物分子内部原子的重 新组合。 ②高能量的反应物分子发生定向碰撞形成活化 配合物（又称过渡状态）。 ③活化能是活化配合物的势能与反应物的平均 势能之差