医用化学 课件 6-第五章-化学反应速率与化学平衡

医用化学第五章化学反应速率与化学平衡我们可以控制化学反应速率吗？人们对不同反应的反应速度的期望是不一样的，如对于车辆、楼房、桥梁中使用的金属，希望其锈蚀的速度减慢，以最大限度的减少金属锈蚀造成的损失；对于废弃的塑料制品，希望能加快其降解的速度，减少环境污染。问题导入1.掌握化学反应速率的概念、表示方法和影响因素；化学平衡、化学平衡常数的概念和影响化学平衡移动的因素。2.熟悉化学平衡常数的数学表达式；化学平衡移动的原理。3.了解化学反应速率理论；化学平衡移动原理的应用。学习目标第一节 化学反应速率（一）平均反应速率一、化学反应速率的概念化学反应速率，是指在一定条件下，化学反应中某物质的浓度随时间的变化率，用符号υ表示。的常用单位为mol/(L·s)的常用单位为mol/L的常用单位为s、min和h平均反应速率化学反应在，某物质浓度改变量（）的绝对值。（一）平均速率一、化学反应速率的概念对于任意一个化学反应：

各物质的反应速率之间存在以下关系：说明反应过程中，反应物消耗速率与产物生成速率之间的关系。表示反应速率时，必须注明使用的是哪一种物质。（二）瞬时速率一、化学反应速率的概念当反应时间趋于零时，反应的平均速率就接近反应的真实速率，这就是瞬时速率对于任意一个化学反应：

各物质的瞬时速率之间存在以下关系：（一）碰撞理论二、影响化学反应速率的因素1.碰撞理论的主要论点为：(1)反应物分子间的碰撞是发生化学反应的前提条件。碰撞频率越高，化学反应速率就越快。(2)不是任何两个反应物分子发生碰撞都能发生反应。能够发生反应的碰撞称为有效碰撞。(3)能否发生有效碰撞，还取决于碰撞分子间的取向，这是有效碰撞发生的充分条件。（一）碰撞理论二、影响化学反应速率的因素2.活化分子与活化能化学反应的活化能越小，活化分子百分数越大，单位时间内有效碰撞的次数越多，化学反应速率就越大，反应就越快。（1）活化分子——能发生有效碰撞的分子，称为活化分子。（2）临界能（Ec）——活化分子所具有的最低能量。（3）活化能（Ea）——活化分子的临界能（Ec）与反应物分子的平均能量（E平均）之差，称为活化能（Ea）。（二）过渡态理论二、影响化学反应速率的因素1.过渡态理论的主要论点（2）活化配合物具有较高的能量，因而极不稳定，一经形成就极易分解。（3）活化配合物所具有的最低能量与反应物分子的平均能量之差称为活化能。（1）反应物分子相互碰撞时要经过一个中间过渡状态，即形成活化配合物，然后再转化为产物。（二）过渡态理论二、影响化学反应速率的因素2.反应历程由反应物转变为生成物必须逾越的一个能量障碍，也即能垒。当能垒越高，活化能越大，活化分子数越少，反应速率越小，反之，能垒越低，活化能越小，反应速率越大。（一）浓度对化学反应速率的影响三、影响化学反应速率的因素1．基元反应和复杂反应基元反应：一步直接从反应物转化为产物的化学反应。复杂反应：分步进行的化学反应，又称为非基元反应。此反应是由两个基元反应组成的复杂反应，该反应的速率将由最慢的基元反应速率决定，因此，最慢的基元反应又称为限速步骤。（一）浓度对化学反应速率的影响三、影响化学反应速率的因素2．质量作用定律在一定温度下，基元反应的反应速率与各反应物浓度的幂的乘积成正比，此规律称为质量作用定律。k为速率常数，与反应物的本性有关，与反应物的浓度无关，但受到温度、溶剂、催化剂等影响。（二）温度对化学反应速率的影响三、影响化学反应速率的因素通常情况下，温度升高会加快反应速率。温度对化学反应速率的影响可用碰撞理论解释：一是温度升高，反应物分子运动速度加快，单位时间内反应物分子的碰撞总次数增加，有效碰撞次数增加，导致反应速率增大；二是升高温度使活化分子百分比增加，有效碰撞次数大大增加，从而使反应速率大幅度增加。（三）催化剂对化学反应速率的影响三

、影响化学反应速率的因素某些物质能改变化学反应速率，而这些物质的质量和化学性质在反应前后基本不发生改变，这种现象称为催化作用，起催化作用的物质称为催化剂。催化剂能改变化学反应速率的原因是因为它参与了化学反应过程，改变了原来的反应途径，降低了反应的活化能，因而使反应速率加快。第一步：三、影响化学反应速率的因素催化剂具有以下特点：1.只改变化学反应速率，而不影响化学反应的始态和终态，即催化剂不能改变反应的方向。2.对于可逆反应，催化剂可以同等程度地加快正、逆反应的速率。（三）催化剂对化学反应速率的影响活化能为Ea1第二步：活化能为Ea2第二节 化学平衡（一）可逆反应一、化学平衡的概念同一条件下，能同时向正、逆两个方向进行的化学反应称为可逆反应。即在反应物转变为生成物的同时，生成物又可以转变为反应物的化学反应，常用“”表示。若反应一旦发生就只朝着一个方向进行到底，直到反应物完全转变为生成物，此类反应称为不可逆反应。一、化学平衡的概念（二）化学平衡当反应进行到一定程度时，正反应速率与逆反应速率相等，体系中反应物和生成物的浓度不再发生变化，此时体系所处的状态称为化学平衡。图

正逆反应速率变化示意图1.开始时，正反应速率大、逆反应速率小，正反应为主。2.随着反应的进行，反应物逐渐减少，产物逐渐增多，则正反应速率逐渐减慢，逆反应速率逐渐增加。3.当正逆反应速率相等时，系统就处于平衡状态，浓度不再发生变化。（二）化学平衡一、化学平衡的概念化学平衡具有以下特征:1.动

化学平衡是动态平衡2.静

可逆反应处于平衡时，正反应速率与逆反应速率相等3.定

平衡状态只与反应条件（如温度、浓度）有关4.变

外界条件一旦改变，正、逆反应速率将不再相等，原来的平衡即被破坏，直至建立新的平衡。（一）化学平衡常数的表示二、化学平衡常数通过实验测量平衡状态时各组分的浓度或分压而求得的平衡常数称为实验平衡常数。压力平衡常数浓度平衡常数（二）化学平衡常数的意义二、化学平衡常数1.化学平衡常数的大小是可逆反应进行程度的（限度）的标志。化学平衡常数越大，正反应进行得越完全，越彻底；反之说明反应进行越不完全。2.化学平衡常数是可逆反应的特性常数。与反应的本性和反应温度有关，对于给定的化学反应，平衡常数仅随温度而变化，而与反应物的初始浓度及反应途径无关。（三）平衡常数表达式的书写规则二、化学平衡常数1.各物质的浓度均为平衡浓度，气态物质以平衡分压表示。2.反应中有纯固体或纯液体参加时，它们的“浓度”可看作是常数。3.稀溶液中进行的反应，若有水参加，水的浓度不必写在平衡常数表达式中。4.平衡常数表达式必须与反应方程式一致。同一反应的反应式的写法不同，则平衡常数的表达式不同。（四）转化率二、化学平衡常数可逆反应达到平衡时，反应物转化为生成物的百分率，称为反应物的平衡转化率，用符号α表示。转化率与平衡常数有明显不同，α不但与温度有关，还与反应体系的起始状态有关。（五）可逆反应进行的方向二、化学平衡常数在一定温度下，可逆反应在任意状态下生成物相对浓度（相对分压）幂的乘积与反应物相对浓度（相对分压）幂的乘积之比称为反应商，用Q表示：若Q=Kc，可逆反应处于平衡状态。若Q<Kc，可逆反应向正反应方向进行。若Q>Kc，可逆反应向逆反应方向进行。（一）浓度对化学平衡的影响三、影响化学平衡的因素可逆反应达到平衡后，Q=K。改变平衡体系中任一反应物或生成物的浓度，都会使反应商发生改变，造成Q≠K，引起化学平衡发生移动。增大反应物的浓度或减小生成物的浓度，使Q<K，反应向正反应方向进行，直至反应商重新等于平衡常数。减小反应物的浓度或增大生成物的浓度，会使Q>K，反应向逆反应方向进行，直至反应达到新的平衡。（二）压强对化学平衡的影响三、影响化学平衡的因素对某一有气体参加的反应：在一定温度下达到化学平衡时：（二）压强对化学平衡的影响三、影响化学平衡的因素1．反应前后气体分子总数不相等时：当（d+e）>（a+b），其他条件不变增大压强，相应各组分分压增大，但生成物增大程度比反应物大，导致

，化学平衡向逆反应方向移动；减小压强，相应各组分分压减小，但生成物减小程度比反应物大，导致化学平衡向正反应方向移动。当（d+e）<（a+b），其他条件不变增大压强和减小压强，化学平衡移动的方向正好相反。

（二）压强对化学平衡的影响三、影响化学平衡的因素1．反应前后气体分子总数不相等时：实验：增大压强，气体颜色先变深再变浅，说明平衡向气体体积减小的方向（即向右）移动。减小压强，气体颜色先变浅再变深，说明平衡向气体体积增大的方向（即向左）移动。（二）压强对化学平衡的影响三、影响化学平衡的因素2．反应前后气体分子总数相等因为（d+e）=（a+b），增大或减小压强时，相应各组分的分压同等程度增大或减小，始终保持Q=K，因此化学平衡方向不发生移动。（二）压强对化学平衡的影响三、影响化学平衡的因素2．反应前后气体分子总数相等实验：

增大压强，反应物和生成物的浓度同等程度的变化，故不改变化学反应的平衡状态，化学平衡不发生移动。对于只有固体或液体参加的可逆反应，因压力对其体积影响很小，帮改变压力对这类反应平衡影响可忽略不计。（三）温度对化学平衡的影响三、影响化学平衡的因素对于吸热反