化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡

1、化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡第一節(jié) 化學(xué)反應(yīng)速率第二節(jié) 化學(xué)反應(yīng)速率理論 （碰撞理論）第三節(jié) 影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素第四節(jié) 化學(xué)平衡1第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)速率一、化學(xué)反應(yīng)速率二、化學(xué)反應(yīng)速率的表示方法2一、化學(xué)反應(yīng)速率3一、化學(xué)反應(yīng)速率1、定義：是指在一定條件下，化學(xué)反 應(yīng)物轉(zhuǎn)化為生成物的速率2、用來(lái)衡量化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行快慢程度的物理量3、表示：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減小或生成物濃度的增加4二、化學(xué)反應(yīng)速率的表示方法5二、化學(xué)反應(yīng)速率的表示方法（一)平均速率6二、化學(xué)反應(yīng)速率的表示方法（一)平均速率例題：今有合成氨的反應(yīng)，其中各種物質(zhì)濃度變化如下所列： N2 + 3H2 2NH3起始濃度（mol/L) 1.0

2、 3.0 05S時(shí)濃度（mol/L） 0.5 1.5 1.0 試分別用N2、H2、NH3濃度的變化表示此合成氨的平均反應(yīng)速率7二、化學(xué)反應(yīng)速率的表示方法（一)平均速率1：3：28二、化學(xué)反應(yīng)速率的表示方法（一)平均速率化學(xué)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比表示反應(yīng)速率時(shí)，必須注明用哪種物質(zhì)濃度的變化來(lái)表示9二、化學(xué)反應(yīng)速率的表示方法（二)瞬時(shí)速率在反應(yīng)過(guò)程中，體系中各個(gè)組分的濃度和化學(xué)反應(yīng)速率均隨時(shí)間的變化而變化，所求得的化學(xué)反應(yīng)速率是t1t2一段時(shí)間內(nèi)的平均速率真正的反應(yīng)速率是指在某瞬間的反應(yīng)速率，即瞬時(shí)反應(yīng)速率。用瞬時(shí)速率更能說(shuō)明反應(yīng)進(jìn)行的情況時(shí)間間隔越短，反應(yīng)的平均速率越接近于瞬時(shí)速率10第

3、二節(jié)化學(xué)反應(yīng)速率理論一、化學(xué)反應(yīng)速率理論理論簡(jiǎn)介二、碰撞理論11一、化學(xué)反應(yīng)速率理論簡(jiǎn)介12一、化學(xué)反應(yīng)速率理論簡(jiǎn)介化學(xué)反應(yīng)速率千差萬(wàn)別，有的快到瞬間完成，如火藥的爆炸 、水溶液中酸堿的反應(yīng)等；有的則很慢，以致察覺(jué)不出來(lái)，如地層深處煤和石油的形成等等。為了說(shuō)明這些問(wèn)題，必須討論化學(xué)反應(yīng)是如何發(fā)生的，如何由反應(yīng)物轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物的，這就是化學(xué)反應(yīng)速率理論。現(xiàn)在較為流行的速率理論是碰撞理論和過(guò)渡態(tài)理論。早在1918年，路易斯（W.C.M.Lewis）運(yùn)用氣體分子運(yùn)動(dòng)理論的成果，提出了反應(yīng)速率的碰撞理論。但是碰撞理論在具體處理時(shí)，把分子當(dāng)成剛性球體，而忽略了分子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，因此，對(duì)一些比較負(fù)雜的反應(yīng)，常不

4、能合理的解釋。隨著原子結(jié)構(gòu)和分子結(jié)構(gòu)理論的發(fā)展，1935年后由艾林（Eyring）和鮑蘭尼（Polanyi）等人在量子力學(xué)和統(tǒng)計(jì)力學(xué)的基礎(chǔ)上提出了化學(xué)反應(yīng)速率的過(guò)渡狀態(tài)理論。13二、碰撞理論14二、碰撞理論（一）碰撞理論的基本要點(diǎn)1、反應(yīng)物分子相互碰撞是化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的前提2、反應(yīng)速率與單位時(shí)間、單位體積內(nèi)反應(yīng)物分子的碰撞次數(shù)成正比路易斯假定把起反應(yīng)的分子、離子或原子看成一個(gè)沒(méi)有內(nèi)部結(jié)構(gòu)和內(nèi)部運(yùn)動(dòng)的剛性球體，相互反應(yīng)的分子之間必須碰撞才有可能發(fā)生護(hù)額學(xué)反應(yīng)反應(yīng)物碰撞的頻率越高，反應(yīng)速率越大15二、碰撞理論（一）碰撞理論的基本要點(diǎn)2HI（g） H2+I2（g）在為數(shù)眾多的碰撞中，大多數(shù)碰撞并不引起

5、反應(yīng)，是無(wú)效的彈性碰撞。16二、碰撞理論（一）碰撞理論的基本要點(diǎn)A：有效碰撞：能夠發(fā)生反應(yīng)的碰撞B：活化分子：能發(fā)生有效碰撞的高能分子活化分子具有一定的能量，比反應(yīng)物分子的平均能量要高，達(dá)到或超出了某一臨界值。C：活化分子百分?jǐn)?shù)：?jiǎn)挝惑w積內(nèi)活化分子總數(shù)占反 應(yīng)物分子總數(shù)的比例17二、碰撞理論（一）碰撞理論的基本要點(diǎn)D：活化能：在一定溫度下，活化分子所具有的最低能量Ec與反應(yīng)物分子所具有的平均能量E平均之差 Ea=Ec-E平均Ea反應(yīng)物生成物放熱反應(yīng)生成物吸熱反應(yīng)Ea反應(yīng)物18二、碰撞理論（一）碰撞理論的基本要點(diǎn)3、發(fā)生有效碰撞的基本條件（1）相互碰撞的分子必須具有足夠的能量（滿足活化能）當(dāng)溫度

6、一定時(shí)，活化能越低，活化分子數(shù)越多，活化分子百分?jǐn)?shù)越高，有效碰撞次數(shù)越多，化學(xué)反應(yīng)速率越快一般化學(xué)反應(yīng)的活化能大約在40400kJ/mol之間。19二、碰撞理論（一）碰撞理論的基本要點(diǎn)3、發(fā)生有效碰撞的基本條件（2）互相碰撞的分子在空間彼此間的取向適當(dāng)（具有合適的取向）20二、碰撞理論（二）碰撞理論的意義碰撞理論通過(guò)分子間的有效碰撞比較直觀的討論了一般反應(yīng)的過(guò)程。在具體處理時(shí)，把分子當(dāng)成剛性球體，而忽略了分子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，因此，對(duì)一些比較復(fù)雜的反應(yīng)，常不能合理解釋21第三節(jié)影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素一、濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響二、壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響三、溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響四、催化劑對(duì)化學(xué)反

7、應(yīng)速率的影響22一、濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響23一、濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響（一）質(zhì)量作用定律在恒定的溫度下，基元反應(yīng)的反應(yīng)速率同反應(yīng)物濃度冪的乘積成正比基元反應(yīng)：一步完成的反應(yīng)復(fù)雜反應(yīng):由兩個(gè)或兩個(gè)以上的基元反應(yīng)組成的反應(yīng)各物質(zhì)濃度的冪次在數(shù)值上等于反應(yīng)式中各組分前的系數(shù)24一、濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響（一）質(zhì)量作用定律對(duì)于基元反應(yīng)： CO(g)+NO2(g)=CO2(g)+NO(g)試寫出其速率方程25一、濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響（二）濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響在其他條件不變時(shí)，反應(yīng)物濃度越大，化學(xué)反應(yīng)速率越大，反應(yīng)物濃度越小，化學(xué)反應(yīng)速率越小碰撞理論：對(duì)于一定的化學(xué)反應(yīng)，在一定溫度下，反應(yīng)物分

8、子中，活化分子百分?jǐn)?shù)一定，若反應(yīng)物濃度增大，單位體積內(nèi)活化分子的數(shù)目隨之增加，單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物分子間的有效碰撞次數(shù)增加，化學(xué)反應(yīng)速率增大。26二、壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響27二、壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響壓強(qiáng)僅對(duì)有氣態(tài)物質(zhì)參加的化學(xué)反應(yīng)速率產(chǎn)生影響理想氣體狀態(tài)方程：pV=nRT一定溫度下，對(duì)于同一個(gè)反應(yīng)：n、T一定， p增大，V減小，c=n/V增大，活化分子數(shù)增多，反應(yīng)速率增大 p減小，V增大，c=n/V減小，活化分子數(shù)減少，反應(yīng)速率減小壓強(qiáng)的影響與濃度的影響是一致的28二、壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響 對(duì)于反應(yīng)物是固體、液體，或在水溶液中的反應(yīng)，壓強(qiáng)對(duì)其體積的影響很小，反應(yīng)物的濃度幾乎不變。因此，

9、可以認(rèn)為壓力與其反應(yīng)速率無(wú)關(guān)。29三、溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響30三、溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響溫度和化學(xué)反應(yīng)速率的關(guān)系比較復(fù)雜，大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)的速率隨溫度的升高而增大。一般來(lái)講，在反應(yīng)物濃度恒定時(shí)，溫度每升高10，反應(yīng)速率大約增加24倍。氧氣和氫氣化合生成水的反應(yīng)，常溫下反應(yīng)很慢，如果溫度升高到873k，它們立即反應(yīng)并發(fā)生猛烈爆炸哦?？梢姡瑴囟葘?duì)化學(xué)反應(yīng)的影響十分顯著。溫度升高，A、反應(yīng)物分子之間碰撞次數(shù)增加 B、低能分子獲得能量轉(zhuǎn)化為活化分子，使活化分子百分?jǐn)?shù)增加，單位時(shí)間內(nèi)有效碰撞次數(shù)增加，化學(xué)反應(yīng)速率增大31四、催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響32四、催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響（一）催化劑1、

10、定義：在化學(xué)反應(yīng)中，那些能顯著改變反應(yīng)速率，而在反應(yīng)前后自身組成、質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)基本不變的物質(zhì)叫催化劑。能加快反應(yīng)速率的稱為正催化劑，能減慢反應(yīng)速率的稱為負(fù)催化劑或阻化劑。 為防止亞硫酸鹽在空氣中被氧化，加入一些甘油作為負(fù)催化劑醫(yī)學(xué)上為保存雙氧水，常加入少量乙酰苯胺來(lái)減慢過(guò)氧化氫的分解速率為防止塑料、橡膠制品的老化，常加入少量阻化劑等33四、催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響（一）催化劑2、基本特征34四、催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響（二）催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響催化劑（一般為正催化劑）可以加快化學(xué)反應(yīng)速率35四、催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響(三)生物催化劑36四、催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響(三)生物催

11、化劑生物催化劑特點(diǎn)3738第三節(jié)化學(xué)平衡一、可逆反應(yīng)與化學(xué)平衡二、化學(xué)平衡常數(shù)三、化學(xué)平衡的移動(dòng)39一、可逆反應(yīng)與化學(xué)平衡40一、可逆反應(yīng)與化學(xué)平衡（一）可逆反應(yīng)只能向一個(gè)方向進(jìn)行的單向反應(yīng)稱為不可逆反應(yīng)化學(xué)方程式中用 或 來(lái)表示反應(yīng)的不可逆性41一、可逆反應(yīng)與化學(xué)平衡（一）可逆反應(yīng)在同一條件下既能向一個(gè)方向進(jìn)行，同時(shí)又能像另一個(gè)方向進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)稱為可逆反應(yīng)化學(xué)方程式中用 來(lái)表示反應(yīng)的可逆性正反應(yīng)逆反應(yīng)42一、可逆反應(yīng)與化學(xué)平衡（二）化學(xué)平衡43一、可逆反應(yīng)與化學(xué)平衡（二）化學(xué)平衡在一定條件下的可逆反應(yīng)中，當(dāng)正反應(yīng)速率與逆反應(yīng)速率相等時(shí)，反應(yīng)物和生成物的濃度不再隨時(shí)間而改變，這一狀態(tài)稱為化學(xué)

12、平衡。在化學(xué)平衡時(shí)，反應(yīng)物濃度與生成物濃度稱為平衡濃度。44一、可逆反應(yīng)與化學(xué)平衡（二）化學(xué)平衡化學(xué)平衡狀態(tài)有如下幾個(gè)特點(diǎn)：等、定、動(dòng)、變(2)“定”：當(dāng)一定條件下可逆反應(yīng)一旦達(dá)平衡狀態(tài)時(shí)，在平衡體系的混合物中，各組成成分的含量保持一定，不隨時(shí)間的改變而改變。 (3)“動(dòng)”：指定化學(xué)反應(yīng)已達(dá)化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)，反應(yīng)并沒(méi)有停止，實(shí)際上正反應(yīng)與逆反應(yīng)始終在進(jìn)行，且正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率，所以化學(xué)平衡狀態(tài)是動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。 (4)“變”：任何化學(xué)平衡狀態(tài)均是暫時(shí)的、相對(duì)的、有條件的。當(dāng)外界條件變化時(shí)，原來(lái)的化學(xué)平衡即被打破，在新的條件下建立起新的化學(xué)平衡。45二、化學(xué)平衡常數(shù)46二、化學(xué)平衡常數(shù)（一）化

13、學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式可逆反應(yīng)：在一定溫度下達(dá)到平衡時(shí)，都有如下關(guān)系：Kc稱為平衡常數(shù)。A、B、C、D分別表示反應(yīng)物和生成物A、B、C、D的平衡濃度。47二、化學(xué)平衡常數(shù)（一）化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式Kp稱為平衡常數(shù)。P(A)、p(B)、p(C)、p(D)分別表示反應(yīng)物和生成物A、B、C、D的平衡分壓。意義：在一定溫度下，可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，生成物濃度冪的乘積與反應(yīng)物濃度冪的乘積之比是一個(gè)常數(shù)（濃度的冪次在數(shù)值上等于反應(yīng)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)）對(duì)于氣體反應(yīng)，也可用平衡時(shí)各氣體的分壓來(lái)表示：48二、化學(xué)平衡常數(shù)（二）化學(xué)平衡常數(shù)的意義1、平衡常數(shù)是化學(xué)反應(yīng)的特征常數(shù)。2、平衡常數(shù)數(shù)值的大小是化學(xué)反應(yīng)進(jìn)

14、行的標(biāo)志。3、平衡常數(shù)表達(dá)式表明了在一定溫度下體系達(dá)到平衡的條件平衡常數(shù)只與參加反應(yīng)的物質(zhì)性質(zhì)及溫度有關(guān)，而與濃度無(wú)關(guān)。對(duì)一定的化學(xué)反應(yīng)，只要溫度一定，平衡常數(shù)就是定值化學(xué)平衡是可逆反應(yīng)進(jìn)行的最大限度，平衡常數(shù)數(shù)值的大小可以很好的表示化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的完全程度49二、化學(xué)平衡常數(shù)（三）化學(xué)平衡常數(shù)的書寫規(guī)則1、如果反應(yīng)中有固體或者純液體參加，不要把它們的濃度寫入關(guān)系式中。2、在稀溶液中進(jìn)行的反應(yīng)，若溶劑參加反應(yīng)，則其量比較大，變化可以忽略，當(dāng)作常數(shù)，不計(jì)入表達(dá)式中。3、同一化學(xué)反應(yīng)，可以用不同的化學(xué)方程式來(lái)表示，每個(gè)化學(xué)方程式都有自己的平衡常數(shù)關(guān)系式，及相應(yīng)的平衡常數(shù)。50二、化學(xué)平衡常數(shù)（三）化

15、學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用51二、化學(xué)平衡常數(shù)（三）化學(xué)平衡常數(shù)的書寫規(guī)則例：試寫出相應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式52三、化學(xué)平衡的移動(dòng)53三、化學(xué)平衡的移動(dòng)因反應(yīng)條件的改變，使可逆反應(yīng)從一種平衡狀態(tài)向另一種平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)變的過(guò)程，成為化學(xué)平衡的移動(dòng)當(dāng)新的平衡建立時(shí)，若生成物濃度比原化學(xué)平衡時(shí)的濃度增大，稱該化學(xué)平衡向生成物方向移動(dòng)或向正反應(yīng)方向移動(dòng)（向右移動(dòng)）當(dāng)新的平衡建立時(shí)，若反應(yīng)物濃度比原化學(xué)平衡時(shí)的濃度增大，稱該化學(xué)平衡向反應(yīng)物方向移動(dòng)或向逆反應(yīng)方向移動(dòng)（向左移動(dòng)）54三、化學(xué)平衡的移動(dòng)（一）濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響當(dāng)其他條件不變時(shí)，增大反應(yīng)物的濃度或降低生成物的濃度，化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)；增大生成物物

16、的濃度或降低反應(yīng)物的濃度，化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)。反應(yīng)物濃度增加生成物濃度減小55三、化學(xué)平衡的移動(dòng)（二）壓力對(duì)化學(xué)平衡的影響試寫出化學(xué)平衡表達(dá)式，并寫出壓強(qiáng)增大到原來(lái)的兩倍時(shí)的反應(yīng)商，并總結(jié)規(guī)律化學(xué)平衡表達(dá)式反應(yīng)商56三、化學(xué)平衡的移動(dòng)（二）壓力對(duì)化學(xué)平衡的影響結(jié)論：1、壓力對(duì)可逆反應(yīng)前后氣體總數(shù)沒(méi)有發(fā)生變化的反應(yīng)的移動(dòng)不產(chǎn)生影響2、對(duì)反應(yīng)前后分子總數(shù)發(fā)生變化的反應(yīng)，其他條件不變時(shí)，增加總壓力，使化學(xué)平衡向氣體分子總數(shù)減少的方向移動(dòng)；降低總壓力，使化學(xué)平衡向氣體分子總數(shù)增多的方向移動(dòng)57三、化學(xué)平衡的移動(dòng)（三）溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響反應(yīng)物生成物放熱反應(yīng)生成物吸熱反應(yīng)反應(yīng)物58三、化學(xué)平衡的移

17、動(dòng)（三）溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響化學(xué)反應(yīng)中總是伴隨著放熱和吸熱現(xiàn)象的發(fā)生，把放出熱量的反應(yīng)稱為放熱反應(yīng)，吸收熱量的反應(yīng)稱為吸熱反應(yīng)。對(duì)于可逆反應(yīng)，如果正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，則逆反應(yīng)必定是吸熱反應(yīng)，且放出和吸收的熱量相同?；瘜W(xué)反應(yīng)中放出或吸收的熱量稱為反應(yīng)熱，通常用Q表示其單位是kJ/mol。若反應(yīng)吸熱，則Q取正值，若反應(yīng)放熱，Q取負(fù)值。59三、化學(xué)平衡的移動(dòng)（三）溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響是以溫度對(duì)吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)速率的影響程度不同為基礎(chǔ)。溫度升高時(shí)，化學(xué)反應(yīng)速率都增大，只是增大的程度不同，吸熱反應(yīng)的反應(yīng)速率增大的程度大些，而放熱反應(yīng)增大的程度小些。所以升高溫度對(duì)吸熱反應(yīng)有利。同理，降低溫度則對(duì)放熱反應(yīng)有利60三、化學(xué)平衡的移動(dòng)（三）溫度對(duì)化學(xué)平