第2章化学反应的基本原理与_大气污染控制汇编.ppt

2.2.4 化学平衡的移动及温度对平衡常数的影响 吕?查德里（A. L. Le Chatelier）原理： 假如改变平衡系统的条件之一，如浓度、压力或温度，平衡就向能减弱这个改变的方向移动。 ◆ 可逆反应从一种反应条件下的平衡状态转变到另一种反应条件下的平衡状态，这种变化过程称为化学平衡的移动。 化学平衡的移动： 平衡正向移动 平衡逆向移动 处于平衡状态 温度对化学平衡的影响 T T T T —范特霍夫方程 [解题思路] 根据已知的298K时的 和反应式的热效应值，求出各773K的 ，比较二者大小。 举例： 对于合成氨反应 　 在298 K时平衡常数为 ，反应的热效应 并判断升温是否有利于反应正向进行。 kJ·mol?1，计算该反应在773 K时 。 ΔrH 解： 根据 习题 计算下列反应的 ，并回答这些反应在298 K、标准状态下能否正向进行 ？ 快:如 爆炸反应,中和反应,离子反应 慢:如 金属腐蚀, 橡胶、塑料老化,有机反应 化学反应有快有慢 化学反应速率 2.3 化学反应速率 2.3.1 反应速率的定义和速率方程 ◆ 平均速率定义为： 对于任意化学反应： ◆ 瞬时速率定义为： 例如：对于合成氨反应 其反应速率： 2. 速率方程与反应级数 ◆ 基元反应：由反应物一步就直接转变为生成 物的反应。 ◆非基元反应：反应物分子经过几步转变为生 成物的反应。 对于基元反应： ◆ 在一定温度下，基元反应的反应速率与各反应物浓度幂的乘积成正比，这一规律称为质量作用定律。 式中：v为反应的瞬时速率，c为反应物的瞬时浓度； k为反应速率常数。 质量作用定律—速率方程 2NO + O2 → 2NO2 υ = k {c(NO)}2 . c(O2) 三级反应 C2H5Cl → C2H4 + HCl υ = k c(C2H5Cl ) 一级反应 NO2 + CO → NO + CO2 υ = k c(NO2 ) . c(CO) 二级反应 各反应物浓度项指数之和（n=ｄ+ｅ）称为反应级数，例如： 时间 t ln c 以 ln c 对反应时间 t 作图 一级反应的三个特征： lnc对t作图为一直线 t1/2与反应物起始浓度无关 速率常数 k 的量纲为(时间)ˉ1 1．浓度对反应速率的影响 在一定温度下，反应物浓度的增加可使反应速率增大，其原因在于反应物浓度增大后，反应分子间碰撞机会增多，碰撞次数增大，单位时间内和单位体积内的有效碰撞随着总碰撞次数的增加而增加，从而使反应速率增大。 2.3.2 影响化学反应速率的因素 2．温度对反应速率的影响 ◆ 范特霍夫（J.H.van’t Hoff）根据实验事实总结出一条近似规则，即温度每升高10℃，反应速率约增加2?4倍，即 若以对数关系表示，则为 或 式中， A： 指前因子，与速率常数具有相同的量纲 Ea：活化能 R： 摩尔气体常数 ◆ 1889年提出阿仑尼乌斯方程： 例子 解：根据阿仑尼乌斯方程 已知某有机酸在水溶液中发生分解反应，10℃时， ；60 ℃时， 试计算30 ℃时的速率常数。 求出反应的活化能: ◆ 碰撞理论： 化学反应发生的必要条件是反应物分子必须相互碰撞，化学反应的反应速率与单位体积、单位时间内分子碰撞的次数Z（即碰撞频率）成正比。 此外，分子通过碰撞发生化学反应不仅需要反应物分子具有足够高的能量，而且要求分子在碰撞时有适合的空间取向。 反应速率理论简介 NO与O3反应的示意图 对于反应： 反应过程为： ◆ 过渡状态理论： 反应物并不是只通过简单碰撞就能发生化学反应，当具有足够能量的反应物分子以一定的方向相互靠近到一定程度时，会形成一个中间过渡态构型，称为活化络合物。 3．催化剂对反应速率的影响 ◆ 催化剂是能够改变反应速率，而且本身的组成与质量和化学性质都保持不变的物质。 习题 、 1. 根据实验，在一定温度范围内，NO和Cl2的反应为基 元反应，即 (1) 写出该反应的速率方程； (2) 该反应为几级反应； (3) 其它条件不变，如果将容器的体积增加 原来的2倍，反应速率如何变