无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2PPT课件

第三章化学反应速率和化学平衡，3.1化学反应速率，3.2影响反应速率的因素，3.3化学反应速率理论，3.4化学平衡，3.5化学平衡的运动，2，问题1，哪个速率表达式对反应2W XY Z是正确的？影响反应速率的因素3.2.1浓度对反应速率的影响从简单的化学反应到复杂的化学反应各不相同。反应物被称为基本反应或简单反应，只经过一步反应就变成产物。通过多步过程的其他反应称为非基本反应，也称为复杂反应。(1)质量作用定律和速率方程。4，例如2NO22NO2 O2NO2 CONO2 CO2，例如2NO2 H2N22H2O2NO2N2H2O 2H2O 22H2O为H2I 2(g)2HII2(g)2I(g)H22I(g)2HI(g)，5，2007-5-27，对于基本反应，在一定温度下，反应速率与每种反应物的浓度功率的乘积成正比。例如，基本反应aa bbccdd nu (c(a) a c(b) b nu=k c(a) a c(b) b，(1) nu是瞬时速率，(2)k是速率常数，当反应物是单位浓度时的反应速率，k越大，在给定条件下的反应速率越大，对于相同的反应，k与反应物浓度和分压无关，并且与性质有关， 反应的温度、催化剂等，(3)公式中每个浓度项的功率是第二，而(ab)是反应为什么？ 事实上，反应分三步进行：C2H4Br2 KIC2H4 KBr I Br(慢反应) Kibr Ibr Ki2I Ki3反应速率决定了整个反应的速率。反应：C2H4Br2 3KIC2H4 2KBr KI3测量=kc(C2H4Br2)c(KI)。=kc(C2H4Br2)c(KI)3，7，注：(1)稀溶液反应，速率方程没有列出溶剂浓度，8、aabb ccdd =k c (a) c (b) ，-分别代表物质a的反应级数 ，b-代表总反应级数，注：不一定=a，=b，9，对于复杂反应：，-反应级数如果=2，B是二级反应， =3，总反应级数为3。和的值必须通过实验来确定。通常 a和b . K-反应速率系数：零级反应摩尔-1S-1；初级反应S1；次级反应(Moll-1)-1S-1；钾不随浓度而变化，但在温度的影响下，温度通常升高，而钾则升高。10，3.2.2温度对反应速率的影响，范霍夫在大量实验数据的基础上总结出一条经验法则：温度每升高一10K，反应速率增加约24倍。这个经验法则可以用来估计温度对反应速率的影响。例如，一个反应在390K下需要10分钟.如果温度降低到290度并达到同样的水平，需要多长时间？解决方案：每增加一次10K，利率增长的下限是2倍。嘿。11，Arrhenius方程，(1)指数公式：描述了速率和温度之间的指数关系。a被称为前指数因子，Ea被称为阿伦尼乌斯活化能。(2)对数公式：描述了速率系数与1/t之间的线性关系。根据不同温度下测得的K值，将lnk与1/T作图，即可得到活化能。阿伦尼乌斯在1889年提出了k和t之间的定量关系。12岁。对于反应2N2O5(g)4NO2(g) O2(g)，如果有以下数据，计算反应的活化能。T()T(K)1/T(K)K(s-1)ln(K)202933.4110-32.010-5-10.82303033.3010-37.310-5-9.53403133.1910-32.710-4-8.2253233.1010-39.110-4-7.0066事实上，活化能和指数前因子都与温度有关。然而，对于一个特定的反应，当温度在100K的特定范围内变化时，Ea和A可以被认为是不随温度变化的常数。显然是直线关系，直线的斜率是，直线的截距是LNA。嘿。14，3.3.1碰撞理论，只有具有足够能量的反应物分子的碰撞才能发生反应。这种反应碰撞被称为有效碰撞。起反应的有效碰撞分子也必须在特定的方向上碰撞。那些具有足够高能量以有效碰撞的分子称为激活分子，而使普通分子变成激活分子所需的最小能量称为激活能，3.3。反应速率理论。15，(1)。活化分子，(2)。活化能。如果分子有效碰撞所需的最小能量用Ec表示，能量等于或超过Ec的分子称为激活分子，能量低于Ec的分子称为非激活分子或普通分子。活化分子的平均能量和反应物分子的平均能量之差称为反应活化能：活化能，(1.3.2)，每个反应都有其特定的活化能，一般化学反应的活化能在60-250 kJmol-1之间。反应的活化能越小，反应速率越大。一般认为Ea小于63kJmol-1的反应是快速反应。根据过渡态理论，当具有足够能量的分子以适当的空间取向在一定程度上相互靠近时，会引起分子或原子内部结构的连续变化，使得原本由化学键结合的原子之间的距离变长，而未结合的原子之间的距离变短，形成过渡态的构型，这种构型称为活化络合物。例如：活化复合物(过渡状态)，反应物(初始状态)，产物(最终状态)，17、O、nco、O、O、n、O、c、O、nooco、ei、eii、eii、18、abc、a、b、c、rhm、反应途径的能量变化、Ea2:逆反应活化能、Ea1:正反应活化能、RHM =EA1Ea2、O、19，3.3.3催化剂与反应速率的关系。催化剂：是一种可以显著改变化学反应速率的物质，而其自身的组成、质量和化学性质在反应前后基本保持不变。无催化活化络合物、无催化Ea、催化活化络合物、无催化Ea、反应物、产物和催化剂改变反应路径图，o，22，例如反应2H2O2(aq)2H2O(l) O2(g)，无催化剂时，反应的活化能为75.3kjmol1；当我被用作催化剂时，反应的活化能是56.5kjmol1；如果使用过氧化氢酶，反应速率可提高1023倍以上。催化剂可以缩短平衡到达时间，但不能改变平衡状态，反应的平衡常数不受影响。催化剂不能引发根据热力学证明不能进行的反应(即rGm0反应)。该催化剂具有均相催化和多相催化。24，1。均相催化：催化剂和反应物种在同一相中的催化反应。在没有催化剂的情况下，过氧化氢的分解反应为：加入催化剂Br2可以加速H2O2的分解。分解反应的机理是：第一步，第二步，总反应，催化剂对反应活化能的影响。26，2。多相催化：催化剂和反应物种不属于同一相的催化反应。汽车尾气(一氧化氮和一氧化碳)的催化转化：反应在固相催化剂表面的活性中心上进行。催化剂分散在具有大表面积和足够活性中心的陶瓷载体上，使得废气可以与催化剂充分接触。酶催化：酶催化的反应。特点：高效高选择性条件温和；3.酶催化。28、催化剂的重要性。从右图可以看出，加入催化剂后，正反应活化能的还原值等于反反应包含能的还原值。这表明催化剂对正负反应具有相同的作用。它只会加速反应速率，而不会影响化学平衡或改变反应方向。催化剂也是选择性的。某种催化剂只能催化某种反应，而不能催化其他反应。催化和日催化的活化能之间有一个比较。29岁。应注意以下特征：催化剂只能通过改变反应路径来改变反应速率，但不能改变反应的焓变化(rHm)、方向和极限。在反应速率方程中，催化剂对反应速率的影响反映在反应速率常数(K)中。为了确定反应，当反应温度恒定时，不同的催化剂通常具有不同的K值。对于同一个可逆反应，催化剂可以等效地降低正负反应的活化能。催化剂是选择性的。Chemica只有几个化学反应能把它们所有的反应物转化成产物，也就是说，反应能进行到底。氯化银氯化银氯化钾32氯化钾3O2，二氧化锰。31，(2)化学平衡的基本特征，某些化学反应的逆反应更为明显。例如，在373千瓦时，将0.100毫升无色N2O4气体放入1L真空密闭容器中，立即出现红色。N2 O42 2号。32，NO2，N2O4，C/Moll-1，N2O4-NO2体系平衡的建立，33、34、(3)化学平衡：当正向和反向反应速率相等时，系统处于的状态称为化学平衡化学平衡状态特征：(1)前提：恒温、封闭系统、可逆反应(2)条件：正向和反向反应速率相等(3)指标：系统的组成不再随时间变化。(4)化学平衡是动态平衡。35，3.4.1.2平衡常数，1。实验平衡常数，2。写平衡常数方程的规则，3。标准平衡常数，36，1。实验平衡常数，化学平衡常数：当在一定温度下达到平衡时，无论反应的初始状态如何，每种产物的平衡浓度功率的乘积与反应物的平衡浓度功率的乘积之比都是常数。就浓度而言，它被称为浓度平衡常数(Kc)，就分压而言，它被称为压力平衡常数(Kp)。cc (g) dd (g) yy (g) zz (g)，37，pc=c rt，pd=d rtpy=y rt，pz=z rt :cC(g) dD(g)yY(g) zZ(g)，因此(y z)(c d)=n)=n，平衡常数是表示化学反应极限的特征值。平衡常数越大，正反应越完全。平衡常数值与温度和反应公式的书面形式有关，但不随浓度和压力而变化。平衡常数方程的编写规则。如果固体和纯液体参与反应，它们的浓度不应写在平衡CaCO3(s)CaO(s) CO2(g)Kc=c(CO2)稀溶液的方程式中。如果水参与，水的浓度不需要写在平衡方程cr2o 72 H2O 2 cro 422h . 39中，根据实验，当制备水煤气的反应C(s) H2O(g)一氧化碳(g) H2(g)在1000K达到平衡时，c (co)=c (H2)=7.610-3摩尔-1，c (H2O)=4.610-3摩尔-1；平衡分压分别为p (co)=p (H2)=0.63105帕，p (H2O)=0.38105帕。计算该反应的Kc、Kp。解决方案：H2O、中国、H2。40，3标准平衡常数(1)摩尔吉布斯函数在非标准状态下改变RGM (T)。对于一个化学反应：Ppqq=YZZ，RGM在恒温恒压和任何状态下与标准构型RGM有下列关系：RGM=RGM RTNJ，J称为反应商，41，如果P，Q，Y和z都是气体。如果它们都是解决方案。对于化学反应，有，rgm=rgm rtlnj，RGM=rtlnk，或(2)标准平衡常数和标准摩尔自由能变化之间的关系。当rgm=0时，反应达到平衡，所以有，S2-(AQ) 2h2o (l) H2S (g) 2oh-(AQ)，ppqq=YYZZ，43，例2。根据实施例1给出的条件，计算在1000K下制备水煤气反应的标准平衡常数。(1)每个组分的浓度(或分压)应该是平衡时的浓度(或分压)。(2)平衡常数K与化学反应的化学计量方程有关；当反应物和产物发生相同的化学反应时，化学反应化学计量方程中的K值是不同的。45，例如合成氨反应，K1=(K2)2=(K3)3，显然，46、合成氨，氨分解反应，k (co)，k (min)，相互倒数，例如。47，3.4.1.3化学平衡的计算，平衡转化率():平衡时转化的反应物的量与转化前反应物的量之比。注：化学平衡状态是反应的最大程度。在给定条件下，某一反应物在平衡状态下具有最大转化率。平衡转化率是在特定条件下的最大转化率。在3,763.8的温度下，H2(g) I2(g)2HI(g)反应的KC为45.7 (1)。如果在反应开始时，H2和I2的浓度均为1.00摩尔-1，则计算出反应达到平衡时各物质的平衡浓度和I2的平衡转化率。(2)假设达到平衡时需要将90%的I2转化为HI，那么在开始时I2和H2应该混合什么浓度比？解决方案(1)如果c (hi)=xmll-1h2 (g) I2 (g) 2hi (g)，49岁。50，则x/y=1.6/1.0，51，3.5.1浓度对化学平衡的影响3.5.2压力对化学平衡的影响3.5.3温度对化学平衡的影响3.5.4催化剂和化学平衡的一般规律3.5.5平衡运动，3.5化学平衡的转移，52，3.5.1浓度对化学平衡的影响正向移动，反向移动。当碳(反应物)增加或碳(产物)减少时，平衡向相反方向移动。53，实施例1，25，Fe2 (aq)银(aq)Fe3 (aq)银(s)的K=3.2反应。当碳(银)=1.0010-2摩尔-1，碳(铁)=0.100摩尔-1，碳(铁)=1.0010-3摩尔-1时，反应向哪个方向进行？平衡状态下银、二价铁和三价铁的浓度分别是多少？ag的转化率是多少？如果银和Fe3的初始浓度保持不变，将c(Fe2)增