第3章-化学反应速率和化学平衡-修改技巧.ppt

第三章 化学反应速率和化学平衡 Chemical reaction rate and chemical equilibrium 热力学(thermodynamics)：（1）反应能否自发进行（方向性）， （2）在给定条件下，反应进行的最大限度是多少。 化学动力学(kinetics): （1）反应的速率是多大（多少时间）——rate; （2）反应的具体步骤是什么——mechanism。 3-1化学反应速率及其表示法;对于等容反应：;对于气相反应，可用气体分压代替浓度，如： ;解(1) 2min内的平均速率 ;3-1浓度对反应速率的影响 一、基元反应(elementary reaction)和非基元反应 2NO + 2 H2? N2 + 2 H2O 由以下3步反应完成： 2NO ? N2O2 fast N2O2 +H2 ?N2O +H2O slow N2O +H2 ?N2 +H2O fast ;二、质量作用定律 NO2 + CO? NO + CO2 v = kc(NO2)·c(CO) 对一般的基元反应：aA + bB ?dD +eE ;三、非基元反应的速率方程 非基元反应的速率方程必须通过实验获得。 ; k的单位： 一级 : s-1 二级： L?mol-1?s-1 三级：L2?mol-2?s-1 n级：Ln-1?mol-(n-1)?s-1;例3-2：在碱性溶液中，次磷酸根离子分解为亚磷酸根离子和氢气，反应式为 H2PO2-(aq) + OH-(aq) =HPO32- +H2(g) 在一定温度下，实验测得下列数据： ;解：设速率常数为v， H2PO2- 和OH-(aq)的反应级数分别为x和y。;3.5 反应物浓度与反应时间的关系 在实际工作中往往更关注反应物或生成物的浓度如何随时间的变化。 一些简单级数的反应： 一级反应：凡是反应速率只与反应物浓度的一次方成正比的反应称为一级反应。如：N2O5 ?N2O4 + ? O2 ;半衰期：反应物消耗一半所需的时间。 ln c = ln c0 – kt ln (c0/2) = ln c0 - kt ;二级反应：凡是反应速率与反应物浓度的二次方成正比的反应称为二级反应。如： 2HI ?H2 + I2 ;A + B ? P;零级反应：反应速率与反应物???度无关的反应称为零级反应。如：;复杂反应： H2(g) + Br2(g) = 2HBr(g) 实验测得的速率方程为：;3-3温度对反应速率的影响 温度对化学反应速率的影响特别明显。一般来说，化学反应都随温度的升高而反应速率增大，温度增加10K，反应速率大约增加2-4倍。 阿伦尼乌斯(Arrhenius)关系式（1889）： ;1/T;任选两组数据，可求出Ea 和A;3-4 反应速率理论简介 一、碰撞理论 碰撞： 有效碰撞： 活化分子： 气体分子的能量分布： ;3-4 反应速率理论简介 能量是有效碰撞的一个必要条件，但不充分。只有当活化分子组中的各个分子采取合适的取向进行碰撞，反应才能发生。 NO2 + CO? NO + CO2 ;二、过渡态理论 过渡态理论：化学反应不是只通过简单碰撞就生成产物。当两个具有足够平均能量的反应物分子相互接近时，分子中的化学键要经过重排，能量要重新分配。在反应的过程中，要经过一个中间状态，即反应物分子先形成活化配合物(10-12s)。