1、安徽中医药高专安徽中医药高专第四章第四章 化学反应的速率与化学平衡化学反应的速率与化学平衡基础化学教研室基础化学教研室变化所需时间变化值某反应反应物或生成物=tc单位单位 molL-1s-1,molL-1min-1,molL-1h-14-1 化学反应速率化学反应速率一概念和表示方概念和表示方法法V随选定的物质不同有不同的值随选定的物质不同有不同的值各物质的速率值之比与对应物质在方程各物质的速率值之比与对应物质在方程 式中的系数比相同式中的系数比相同通常计算的是平均速率通常计算的是平均速率1、有效碰撞理论、有效碰撞理论必要条件必要条件:分子必须碰撞才能发生反应分子必须碰撞才能发生反应充分条件充分
2、条件:只有活化分子的碰撞才能反应只有活化分子的碰撞才能反应 活化分子碰撞还必须有合适的取向活化分子碰撞还必须有合适的取向二二有效碰撞理论与活化能有效碰撞理论与活化能2、活化能、活化能活化分子活化分子:体系中能量较高体系中能量较高,能发生有效碰能发生有效碰撞的分子撞的分子活化能活化能:活化分子的最低能量与体系中分活化分子的最低能量与体系中分子的平均能量的差称为活化能子的平均能量的差称为活化能Ea=E*-EV与与Ea的关系的关系:Ea 越大越大,活化分子数越少活化分子数越少,V 越小越小物质本性物质本性 反应物浓度反应物浓度温度温度催化剂催化剂三影响因素影响因素 (一一)浓度对化学反应速率的影响浓
3、度对化学反应速率的影响 1 1.基元和非基元反应基元和非基元反应 一步完成的反应是基元反应一步完成的反应是基元反应,多步完成的反多步完成的反 应是非基元反应应是非基元反应 2.2.质量作用定律质量作用定律对基元反应对基元反应 mA+nB=pC+bDnBcmAcV=k 速率常数速率常数k k：k k表示在一定温度下表示在一定温度下,反应物浓度都反应物浓度都为为1 1时的该反应的反应速率。时的该反应的反应速率。k值越大，反应速率越快值越大，反应速率越快k值与反应物本性，值与反应物本性，温度，催化剂有关，而与浓度无关。温度，催化剂有关，而与浓度无关。补充：补充：压强对化学反应速率的影响压强对化学反应
4、速率的影响 压强与反应速率的关系压强与反应速率的关系 压强增加压强增加,体积减小体积减小,浓度增大浓度增大,则反应速率则反应速率 增加增加 压强主要是对有气体参加的反应压强主要是对有气体参加的反应,只有固态只有固态或液态物质进行的反应或液态物质进行的反应,压强影响不大压强影响不大,因为因为体积变化不大体积变化不大(二二)温度对化学反应速率的影响温度对化学反应速率的影响温度与反应速率关系温度与反应速率关系温度增加，反应速率加快温度增加，反应速率加快原因原因:增加了分子的能量，活化分子数增增加了分子的能量，活化分子数增多多关系关系:k=ARTEae/影响的程度影响的程度:k与与T、Ea呈指数关系，
5、因此温度或活化能呈指数关系，因此温度或活化能很小的改变，反应速率都会有较大的改变很小的改变，反应速率都会有较大的改变.T越大，越大，k越大越大.Ea越小，越小，k越大越大.一般情况，温度增加一般情况，温度增加100，v增加增加2-4倍倍（四）催化剂对化学反应速率的影响（四）催化剂对化学反应速率的影响催化原因：催化原因：它与反应物之间形成了一种势能较低且很不它与反应物之间形成了一种势能较低且很不稳定的过渡态活化络合物，改变了反应历程稳定的过渡态活化络合物，改变了反应历程,降低了反应的活化能。降低了反应的活化能。催化剂：能改变化学反应速率催化剂：能改变化学反应速率,而本身化学而本身化学组成、性质及
6、质量在反应前后都不发生变化组成、性质及质量在反应前后都不发生变化的物质叫催化剂的物质叫催化剂正催化剂：能增加反应速正催化剂：能增加反应速率率负催化剂：能减慢反应速负催化剂：能减慢反应速率率 在同一条件下，能同时向两个相反方向进行在同一条件下，能同时向两个相反方向进行的反应叫可逆反应的反应叫可逆反应.4-2 化学平衡化学平衡一一化学反应的可逆性和化学平衡化学反应的可逆性和化学平衡可逆符号可逆符号:平衡状态：一个可逆反应，在一定条件下，平衡状态：一个可逆反应，在一定条件下，反应物与生成物的浓度不随时间变化时的状态反应物与生成物的浓度不随时间变化时的状态变：化学平衡是相对的变：化学平衡是相对的,外界
7、条件改变外界条件改变 平衡会被破坏，反应继续进行直平衡会被破坏，反应继续进行直 到建立新的平衡到建立新的平衡.特点：特点：等等:v正正=v逆逆动动:动态平衡，反应仍然在进行动态平衡，反应仍然在进行,正逆反应的速度不为零正逆反应的速度不为零定定:体系中的浓度一定体系中的浓度一定,不再改变，不再改变，化学平衡时反应达到了最大限化学平衡时反应达到了最大限度度 (一一)定义定义 在一定温度下在一定温度下,可逆反应达到平衡时可逆反应达到平衡时,生成物浓度幂生成物浓度幂的乘积与反应物浓度幂的乘积之比是一个常数的乘积与反应物浓度幂的乘积之比是一个常数.公式公式 设反应为设反应为:aA+bB dD+eE Kc
8、=对气体可以用各物质的分压代替浓度计算平衡常对气体可以用各物质的分压代替浓度计算平衡常数，得数，得Kp逆正kkbaedBAED化学平衡常数化学平衡常数二二（二）书写规则（二）书写规则 1.平衡常数表达式与化学反应方程式的写法有平衡常数表达式与化学反应方程式的写法有关。关。2.对固体或纯液体物质对固体或纯液体物质,其浓度不写入平衡常其浓度不写入平衡常数中数中 如如:CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)Kc=CO2 3.水做溶剂的稀溶液水做溶剂的稀溶液,不需写入水的浓度，非不需写入水的浓度，非水溶液中需要写入水溶液中需要写入.4.可逆反应正逆反应数值上互为倒数可逆反应正逆反应数值上互为倒数
9、平衡是相对的，暂时的，一旦外界条件改变，平衡是相对的，暂时的，一旦外界条件改变，平衡就会破坏，产生新的平衡，这就是化学平衡就会破坏，产生新的平衡，这就是化学平衡的移动。平衡的移动。aA+bB dD+eE Q=Q表示在任意状态下，生成物浓度幂次方乘积与表示在任意状态下，生成物浓度幂次方乘积与反应物浓度幂次方乘积的比，称为反应商反应物浓度幂次方乘积的比，称为反应商.baedBAED化学平衡的移动化学平衡的移动三三 Q=Kc 体系为平衡状态体系为平衡状态 QKc 体系为非平衡状态，反应逆反向体系为非平衡状态，反应逆反向进行进行加任一反应加任一反应物物加无色生成加无色生成物物加任一反应加任一反应物物加
10、无色生成物加无色生成物浅色浅色生成物浓度生成物浓度低低深色深色生成物浓度生成物浓度高高（一）浓度对化学平衡的影响（一）浓度对化学平衡的影响FeCl3+6KSCN K3Fe(SCN)6(血红色血红色)+KCl 原因原因增加反应物浓度，增加了反应物中活化增加反应物浓度，增加了反应物中活化分子总数，即分子总数，即 了，反之也是。了，反之也是。结果结果平衡被破坏，平衡向增加物浓度减小的方平衡被破坏，平衡向增加物浓度减小的方向移动，直到形成新的平衡。向移动，直到形成新的平衡。浓度变化、转化率、移动方向关浓度变化、转化率、移动方向关系系增加某一反应物的浓度，提高了另一反应增加某一反应物的浓度，提高了另一反
11、应物的转化率，而自身转化率降低。移动方物的转化率，而自身转化率降低。移动方向向着转化率提高的方向，反之成立。向向着转化率提高的方向，反之成立。逆正（二）压强对化学平衡的影响（二）压强对化学平衡的影响2NO2(g)N2O4(g)红棕色红棕色无色无色增加压强，体积缩小，平衡向增加压强，体积缩小，平衡向方程式中分子数少的方向移动。方程式中分子数少的方向移动。温度不变时，增大体系的总压力，平衡向着气体分温度不变时，增大体系的总压力，平衡向着气体分子数少的方向移动，反之成立。子数少的方向移动，反之成立。增加压强，体系中各物质的体积均缩小，浓度均增加，增加压强，体系中各物质的体积均缩小，浓度均增加，但方程
12、式中分子系数高的物质体积缩小大，浓度增加但方程式中分子系数高的物质体积缩小大，浓度增加大，速率加快更大，故平衡向着分子系数少的一方移大，速率加快更大，故平衡向着分子系数少的一方移动。动。原因原因条件条件有气体参加的反应，方程式中左右两边的气体分子有气体参加的反应，方程式中左右两边的气体分子式系数和不等。式系数和不等。结论结论（三）温度对化学平衡的影响（三）温度对化学平衡的影响热热水水冰冰常常温温2NO2(g)N2O4(g)红棕色红棕色无色无色温度升高，平衡向吸热反应的方向移动，温度升高，平衡向吸热反应的方向移动，温度降低，平衡向放热反应的方向移动。温度降低，平衡向放热反应的方向移动。c c反应
13、物反应物，平衡向正反应移动，反之成立；，平衡向正反应移动，反之成立；c c生成物生成物，平衡向逆反应移动，反之成立。，平衡向逆反应移动，反之成立。c c反应物反应物 ，c c生成物生成物平衡移动一致，反之是。平衡移动一致，反之是。pp，平衡向分子数少的方向移动，反之是。，平衡向分子数少的方向移动，反之是。放热反应，放热反应，TT平衡向逆反应方向移动。平衡向逆反应方向移动。吸热反应，吸热反应，TT平衡向正反应方向移动。平衡向正反应方向移动。放热反应放热反应TT和吸热反应和吸热反应TT的移动方向一的移动方向一结论：结论：分别加分别加0.2molL-1KI、(NH4)2S2O8、KNO30.01mo
14、lL-1 Na2S2O3、0.2%淀粉淀粉。(1)(2)2#中加中加1滴滴Cu(NO3)2催化剂。催化剂。1、2、H逆aE，逆aEEaEa无催化剂无催化剂有催化剂有催化剂势势能能反应历程反应历程（四）催化剂与化学平（四）催化剂与化学平衡衡催化剂能同时改变正反应和逆反应的活化能，催化剂能同时改变正反应和逆反应的活化能，且改变值相等，对正和逆影响一致。且改变值相等，对正和逆影响一致。结论：结论：催化剂能改变化学反应速率，但不能改变催化剂能改变化学反应速率，但不能改变平衡的移动。平衡的移动。思考题：思考题：在在mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)+H的的反应中，当反应中，当m+np+q，在平衡时，改变条，在平衡时，改变条件能使平衡右移的是件能使平衡右移的是 A 加压、升温加压、升温 B 减压、降温减压、降温 C 升温、减压升温、减压 D 加压、增加反应物的浓度加压、增加反应物的浓度E 升温、减少生成物的浓度升温、减少生成物的浓度小结小结影响化学反应速率的因素：温度、浓影响化学反应速率的因素：温度、浓度、压强和催化剂。度、压强和催化剂。影响化学平衡移动的因素：温度、浓影响化学平衡移动的因素：温度、浓度和压强。度和压强。
