第三章化学反应速率和化学平衡 目的要求： 1.掌握标准平衡常数(K0)的意义及书写 2.掌握有关化学平衡的计算 3.了解化学反应等温方程的意义，掌握△rGm6与K9的关系式。 4.掌握浓度、压力、温度对化学平衡移动的影响 5.掌握化学反应速率方程式，质量作用定律及其适用范围 6.了解反应速率理论 7.掌握温度与反应速率常数的关系式，掌握活化能的概念 重点： 反应速率的表示方法：质量作用定律；阿累尼乌斯公式：标准平衡常数 4,Gm°与的关系：化学平衡的计算。 难点： 质量作用定律和阿累尼乌斯公式的应用：化学反应等温方程的应用。 课堂组织： §3-1化学反应速率 为了比较反应的快慢，需要明确化学反应速率的概念，规定它的单位. 一、化学反应速率(reaction rate) 1化学反应速率：指在一定条件下，反应物转变成为生成物的速率，常用年 位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。浓度一般用oL, 时间用秒(s),分(min)或小时h)为单位表示。 如 1
N,+3织=2N 起始浓度(o11)1,03.00 2秒钟后浓度(m11)0.82.40.4 -1.。-n.-08-10.0mr 过 ta -ti 2-0 =-4gl.,l-al24-30.0nr ta-t 2-0 a-4-1。.-04-0-02a-r At t-t 2-0 可以看出，用不同的物质表示的化学反应速率值不同，故计算时，必须注明 是用那一种物质的浓度变化米表示反应速率 从化学计量关系来看 “4卿-邦 4H1.-1AH1.14NE1 3 对于一般的化学反应aA+bB→gG+h旺则 婴婴9 a b At 8 A: 2.瞬时反应速率 把某一深刻的化学反应速率称为瞬时反应速率。 一产物 前面有关化学反应速率的定义是某一时间间隔内的 平均反应速率，时间间隔越小，越能反映出间隔内某一 深的反应这率，即inm》公-v 人及克物R 时间 反应物和产物的浓度属时间的支花 用作图的方法可以求出反应的瞬时速率。 二，反应机里(reaction mechanism) 反应机理(reaction mechanism):化学反应过程中经历的真实反应步骤的集合。 基元反应(elementary reaction):由反应物一步生成生成物的反应，没有可用宏 观实验方法检测到的中间产物。 复合反应：由两个或两个以上的反应组合而成的总反应。在复合反应中，可用 实验检测到中间产物的存在，但它被后面的一步或儿步反应消耗掉，因而不出现 2
在总反应方程式中。 NO,(g)+CO(g)-1200>NO(g)+CO,(g) 为由下列两步组成的复合反应 ①NO,+NO,→NO,+NO(慢) ②NO,+C0→NO,+C0,(快 中间产物NO可被光谱检测到，但是没有从混合物中分离出来。 控制步骤的速率方程式： v=kc(NO,) 三、速率方程和速率带数 1反应速率与反应物的浓度有密切联系，恒温下的化学反应速率，主要决定 于反应物浓度，浓度越大，速率越快.对于反应CO(g)+NO2(g)=CO(g)+NO(g) 在恒温510K条件下，当固定NO(g)的浓度，单纯改变CO(g)的浓度，发现 u o c(CO) 同理，当固定CO(g)的浓度，改变NO2(g)的浓度，发现 vo c(NO2) 恒温时，对一个基元反应，化学反应速度与反应物浓度系数次方的乘积成 正比。一质量作用定律。(mass action law&rate equation) 冬表达式：对基元反应 aA+bB-dD+eE V=k[A[B°-速度方程式 若反应物A,B均为气体，则 V=kP,P(P,P)均为分压 2.速度常数k(rate constant) ÷物理意义：各反应物浓度均为单位浓度(1moL)时的反应速度。 。特点： (k的大小由反应物本性决定，与浓度无关。 (2k的大小与温度，活化能（加催化剂）有关 (3)有单位（不固定）。 3
3.注意的问题： ①质量作用定律只适用于基元反应 对于复杂反应： a.若已知反应机理，可根据定速步骤(rate determining step)书写速率方程 式. 如2NO(g+Br2(g)-2NOBr(g)的反应机理为： (1)NO+Br2-NOBr2(慢)(2)NOBr2+NO-=2NOBr(快) 则速率反程为u-kcNO)c(Br2) b.根据实验数据来设定并求解速率方程（求指数） ©.根据实验（数据或机理）推出的速率方程式与反应式中相应系数一致，此反 应也不一定是基元反应 ②书写速率方程式时注意： a.若反应物是气体，可用气体分压代替浓度，如：aA+dD=gG+hH v=ke"(A)c(D)=kp"(A)p"(D) b.反应物中有固体或纯液体，且不与其它反应物互溶，则其浓度不列入方程式。 例题：试验测得乙醛分解反应 CH3CHO(g)=CH4(g)+CO(g) 在同一温度不同浓度时的初始速度如下： [CHCH0]/moL0.100.200.300.40 V/molL's 0.0200.0810.1820.318 ()写出该反应的速度方程式： (2)计算速度常数k: (3)计算C(CH:CHO)0.15moWL时的反应速度 解：(1)
设V=kCC CH,则： 0.020=k0.10) 0.081=k(0.20)° 器) n=2 故v=kC2Co (2)0.020mol.L.s1=kx(0.1mo.L k=2.0L·mo1.s (3)Ccmscno=0.15mol- v=2.0×(0.15)2=0.045mo1.L.y 四、反应级数reaction order) 反应级数：反应速率方程式中所有浓度项指数的总和。 反应分子数：指基元反应或复杂反应的基元步骤中发生反应所需要的微粒 (分子、原子、离子或自由基)的数目。 注意： ①简单反应总是简单级反应，这时反应的级数与反应的分子数是等同的。 如：C阻，000H+C,耳，OH一CH,C00C,耳，+耳，0是双分子反应也是二 级反应：SOC的分解反应是一级反应也是单分子反应。 ②在更多情况下，反应的级数与反应的分子数不一致。反应的级数可以是 零（如纯固体、液体分解等）、正负整数、分子。从来没有零分子反应，反应的 分子数恒为正整数，常为一、二，三分子反应为数不多，四分子或更多分子碰撞 而发生的反应尚未发现。因为，多个微粒要在同一时间到达同一位置，并各自具 备适当的取向和足够的能量是相当困难的。 ③反应级数是对宏观化学反应而言的：反应分子数是对微观上的基元步骤 而言的。 如反应Hg)+马(8)→2Hg),=k[H][1,],反应级数为2。而该反应是由 下列两个基元反应组成的，即：