第七章化学反应速率

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1、第七章第七章 化学反应速率化学反应速率Rate of Chemical Reaction反应进行快慢反应进行快慢化学动力学化学动力学反应能否发生反应能否发生及反应的限度及反应的限度化学热力学化学热力学及化学平衡及化学平衡1mrmolkJ237 GH2 (g)+ 1/2 O2 (g)常常 温温1023 年！年！H2O( l )如：如：dtdV1 BBdnd单位体积内反应进度随时间的变化率或单位体积内反应进度随时间的变化率或 单位时间内物质浓度的改变单位时间内物质浓度的改变dtdcdtdnVBBBB11浓度单位：浓度单位：molL-1时间单位：时间单位：s(秒秒), min(分分), h(小时小时

2、),d(天天), y (年年) 反应进度反应进度（ ）：）：表示化学反应进行的程度，单位表示化学反应进行的程度，单位mol 化学反应化学反应 eE + f F = gG + hH 定义：定义： nB(0)：反应开始，：反应开始， =0时时B的物质的量，的物质的量， nB( )：反应：反应t时刻，反应进度为时刻，反应进度为 时时B的物质的量；的物质的量；B：物质物质B的化学计量数，的化学计量数，反应物反应物B为负值为负值（如（如E = -e ）；对于产物）；对于产物B为正值。为正值。BBB)0()(nn例例 10.0mol H2和和5.0mol N2在合成塔中混合后经过在合成塔中混合后经过一定时

3、间，反应生成一定时间，反应生成2.0molNH3，反应式可写成，反应式可写成如下两种形式：如下两种形式： (1) N2 + 3H2 = 2NH3 (2) 1/2 N2 + 3/2 H2 = NH3 分别按分别按(1)和和(2)两种方程式求算此反应的两种方程式求算此反应的 。解：解： 反应在不同时刻各物质的量（反应在不同时刻各物质的量（mol）为：）为： n(N2) n(H2) n(NH3) t=0 = 0 时时 5.0 10.0 0 t=t =时时 4.0 7.0 2.0按方程式按方程式(1) N2 + 3H2 = 2NH3 求求：1.0mol20mol-2.0mol)NH()NH(33n1.

4、0mol1-5.0mol-4.0mol)N()N(22n1.0mol3-10mol-7.0mol)H()H(22n 按方程式按方程式(2) 1/2 N2 + 3/2 H2 = NH3求求：2.0mol10mol-2.0mol)NH()(NH33n2.0mol2/ 1-5.0mol-4.0mol)(N)(N22n2.0mol2/ 3-10mol-7.0mol)H( )H(22n结论：结论：对于同一反应方程式，对于同一反应方程式， 的值与选择何种物的值与选择何种物质来求算无关。质来求算无关。反应式写法不同，或者说化学反应的基本单反应式写法不同，或者说化学反应的基本单元定义不同，反应进度也不同。元定

5、义不同，反应进度也不同。注意：注意： 求算求算 时必须写出具体的反应方程式。时必须写出具体的反应方程式。变化值变化值 总是终态量减去始态量总是终态量减去始态量tc)OH(22H2O2(aq)H2O (l) +12O2(g)I- 例例 在在298K下，将下，将2.10molL-1的的N2O5充入一密闭容器充入一密闭容器中，分解反应中各物质浓度变化如下：中，分解反应中各物质浓度变化如下： 2 N2O5（g） 4NO2(g) + O2(g)起始浓度起始浓度/ molL-1 2.10 0 0100秒末浓度秒末浓度/ molL-1 1.95 0.30 0.075试计算反应开始后试计算反应开始后100秒内

6、的平均速率秒内的平均速率(以浓度变化率表以浓度变化率表示）示）1135252sLmol105 . 110010. 295. 1)ON()( tcON11322sLmol100 . 3100030. 0)ON()(tcNO11422sLmol105 . 71000075. 0)O()(tcO解：解： 2 N2O5（g）4NO2(g) + O2(g)起始浓度起始浓度/ molL-1 2.10 0 0100秒末浓度秒末浓度/ molL-1 1.95 0.30 0.075c (concentration)/molL-1t (time)AB t1 (20) t2(60)cA10.40 cA2 0.10

7、dtdcAAtt 0时，平均速率的极限时，平均速率的极限cAdtdctct0lim0.6820时时A= (0.400.68)/20恒容条件下恒容条件下edbadcdcdcdc:)( :)(EDBA A : B : D : E = a : b : d : e或或 d D + e Ea A + b B即即 速率方程式中的速率方程式中的、由实验确定。由实验确定。aA(aq) + bB(aq) C(aq)()(BcAkc例例7-1 测得下列反应的实验数据如下：测得下列反应的实验数据如下：aA(aq) + bB(aq) C(aq)序号序号 A的起始浓度的起始浓度 B的起始浓度的起始浓度 起始速率起始速率

8、 /molL-1 /molL-1 /molL-1min-1 1 1.0 10-2 5.0 10-4 2.5 10-7 2 1.0 10-2 1.0 10-3 5.0 10-7 3 1.0 10-2 1.5 10-3 7.5 10-7 4 2.0 10-2 5.0 10-4 1.0 10-6 5 3.0 10-2 5.0 10-4 2.2510-6解：比较序号解：比较序号1、2、3 实验：实验：121 ,BB,2 cc131 ,B3,B cc12121313比较序号比较序号1、4、5 实验：实验：121A,4A, cc1214214131,A5A, cc1319215cA不变：不变：cB不变：不

9、变： 则则 cA2 cB= kcA2 cB 反应物中有固体或纯液体，其浓度不写出。反应物中有固体或纯液体，其浓度不写出。 C (s) + O2 (g) CO2 (g)O( )O(2p2cpkck或 不包括稀溶液中参与反应的溶剂的浓度项。不包括稀溶液中参与反应的溶剂的浓度项。 若由实验求得的速率方程式和根据质量作用定律若由实验求得的速率方程式和根据质量作用定律 直接写出的一致，该反应不一定是元反应。直接写出的一致，该反应不一定是元反应。 如：如：H2(g)+I2(g)2HI(g) 非非元反应，元反应，kc(H2)c(I2)k与本性、温度、催化剂有关，与浓度无关。与本性、温度、催化剂有关，与浓度无

10、关。 速率方程中，各反应物浓度项的指数之和。速率方程中，各反应物浓度项的指数之和。 NO2(g)+CO(g) NO+CO2= k c(NO2) c(CO) 2NOH2222NO22ClH22OH22220ON22Au2222122222OH2NNO2H2ONO2NO2HCl2ClHOOH2OH2ON2ON2cckckcckckck一一级级反反应应零级反应零级反应级反应级反应5 . 1二级反应二级反应三级反应三级反应 kdtcdcAAAAkcdtdc设设 t = 0 时，反应物的起始浓度为时，反应物的起始浓度为cA 0tcckdtcdcA0AA0Aktcc AA0lntkcc303. 2lglg

11、0AA 或或( reaction) 反应速率与反应物浓度的一次方成正比反应速率与反应物浓度的一次方成正比 反应反应 aA 产物产物ktcc 0AAlnln1、lncA (lgcA)与与 t 成线性关系。成线性关系。 直线斜率直线斜率 = k (或或 k /2.303)；截距；截距 = ln cA 0(或或lgcA0) 2、k 的单位：的单位：时间时间 -1 如如 s-1、min-1、h-1 ln cAt3、半衰期、半衰期 t1/2 (反应物消耗一半所需时间反应物消耗一半所需时间)kcckt2lnln100A21A2/1 ktcc 0AAlnln 与与cA0无关。无关。( reaction) 例