化学反应热效应和化学反应速率.doc

化学反应热效应和化学反应速率一. 化学反应热效应 化学反应总是伴随着各种形式的能量变化，请看下列反应： CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) 6CO2(g)+6H2O(l)=C6H12O6(s)+6O2(g) 第一个反应在点燃天然气与空气的混合物时发生，它供应着煤气灯上煮开水所需要的能量， 相反，第二个反应从太阳吸收光能，由光合作用产生葡萄糖。 等压和不做其他功条件下，生成物和反应物的能量差称为反应的焓变（rH）。 热是能量传递的一种形式，热传递是可以定量测量的。当我们把一定的热量（Q）传递给某物质时,该物质温度就会升高，可用下式表示： Q=c*m*(T终态-T始态) 其中，c为质量热容(J.g-1.K-1);m为物质的量（g），T为温度（K）。 在等温等压的条件下，化学反应的热效应在数值上等于化学反应的焓变，放热反应，总是伴随着焓值的降低（H0)。 普通化学实验室用量热计测量化学反应的热效应，常用保温杯式量热计或弹式量热计，前者测量等压反应热效应（Qp),后者测量等容反应热效应（Qv)。 保温杯式量热计主要有保温和测温两部分组成，保温杯用聚苯乙烯泡沫塞塞紧,保温的作用是隔绝体系和环境的热交换。测温必须用精密温度计，是量热的关键部分。 当溶液发生反应时，（例如过氧化氢分解反应），体系将释放热量（Q分解），是量热计温度升高： -Q分解 = Q量热计 = C*T C 是量热计的热容；T为量热计的温度变化。 在实际测量中，往往采用稀溶液反应，因此直接测量的反应热要进过换算才能得到摩尔反应热效应（rHm）。二. 化学反应速率与活化能化学反应速率定义为单位时间内反应物或生成物浓度改变量的正值。例如：分解反应: 2H2O2(aq)2H2O(l)+O2(g)其反应速率表示式为：v=-dcH2O2/dt=dcH2O/dt=2dcO2/dt尽管反应物与生成物的化学计量数不尽相同，根据现行国际单位制建议将 值除以反应方程式中的化学计量数，就只有一个反应速率值而与用哪个浓度表示无关。化学反应速率（v）随时间（t）而改变，求指定时间的反应速率更完善的方法是应用微积分原理。反应刚一开始一刹那的速率称为初速率（v0）。对某些反应，在很短的时间间隔（t），我们一般假设化学反应速率不随时间改变，用平均速率（v）近似代替瞬时速率（v）： vv=-(cH2O2/t) 其中：cH2O2=(cH2O2)2-(cH2O2)1 t=t2-t1 测地定化学反应速率需要及时地测量浓度或与浓度有关的物理化学性质随时间的变化，如压力、电导率、折光率、颜色等随时间的变化，因此有化学分析和物理化学分析两种方法。化学反应微分速率方程表示了反应物浓度与反应初速率的关系：v=kcAacBb其中 ：反应速率常数，由反应的性质和温度决定而与浓度无关；a，b分别为反应物A与B的反应级数，（a+b）是总反应的级数。化学反应微分速率方程不能简单地由化学反应方程式写出，而只能通过实验确定。确定反应速率方程就是确定反应级数和反应速率常数k。对于某些反应，可以通过测定反应刚一开始的 时间间隔内，化学反应的平均速率（v）与反应物浓度的关系来确定反应级数。一般情况下，则是根据不同反应时间的反应瞬时速率与时间的线性关系确定反应级数。反应速率常数k与反应浓度无关，只与温度有关。因此测定不同温度下的反应速率，