第二章化学反应速率与化学平衡优秀PPT.ppt
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1、第二章化学反应速率与化学平衡第一页,本课件共有52页一、化学反应速率的表示方法一、化学反应速率的表示方法2.1 2.1 化学反应速率化学反应速率1 平均速率 对化学反应,若在一定条件下,单位时间内反应物的减对化学反应,若在一定条件下,单位时间内反应物的减少或生成物的增加少或生成物的增加单位:mol.L-1.时间第二页,本课件共有52页它不能确切反映速率的变化情况,只提供了一个平均值,用处不大。第三页,本课件共有52页 在浓度随时间变化的图上,某时刻的速率即该时刻切线在浓度随时间变化的图上,某时刻的速率即该时刻切线的斜率。以后提到的速率均指瞬时速率。显然,反应刚开始,的斜率。以后提到的速率均指瞬
2、时速率。显然,反应刚开始,速率大,然后不断减小,体现了反应速率变化的实际情况。速率大,然后不断减小,体现了反应速率变化的实际情况。第四页,本课件共有52页l在浓度随时间变化的图上,某时刻的速率即该时刻切线的斜率。以后提到的速率均指瞬时速率。显然,反应刚开始,速率大,然后不断减小,体现了反应速率变化的实际情况。l反应是中各物质的化学计量数往往不同,用不同的反应物或生成物的浓度变化所得的反应速率,数值上可能不同。为统一起见,根据国家标准,可将所得反应速率除以各物质在反应式中的计量系数。第五页,本课件共有52页如:化学反应:如:化学反应:aA+bB=gG+dD 化学反应速率为:化学反应速率为:第六页
3、,本课件共有52页反应速率:反应速率:某一时刻的反应速率、瞬时速率;某一时刻的反应速率、瞬时速率;平均速率的极限即为瞬时速率;平均速率的极限即为瞬时速率;用反应中的任何物质表示反应速率,用反应中的任何物质表示反应速率,数值上都是一样的;数值上都是一样的;瞬时速率的测定可以由作图法得到。瞬时速率的测定可以由作图法得到。第七页,本课件共有52页1、化学反应历程(机理)、化学反应历程(机理)一个化学反应,在一定条件下,反应物变成生成物实际经过一个化学反应,在一定条件下,反应物变成生成物实际经过的途径的途径:基元反应:在反应中反应物分子直接转化成生成物的反应基元反应:在反应中反应物分子直接转化成生成物
4、的反应简单反应简单反应复杂反应:在反应中反应物分子经过多步才转化成生成物的复杂反应:在反应中反应物分子经过多步才转化成生成物的反应反应-非基元反应非基元反应第八页,本课件共有52页CO(g)+NO2(g)=CO2(g)+NO(g)基元反应基元反应非基元反应非基元反应H2(g)+I2(g)=2HI(g)I2(g)=2 I(g)H2(g)+2I(g)=2HI(g)慢慢快快第九页,本课件共有52页2 2、化学反应速率理论、化学反应速率理论 化学反应发生的必要条件是反应物分化学反应发生的必要条件是反应物分子(或原子、离子)间的碰撞。子(或原子、离子)间的碰撞。只有极少数活化分子的碰撞才能发生化学反应,
5、只有极少数活化分子的碰撞才能发生化学反应,称称“有效碰撞有效碰撞”;活化分子活化分子是反应物分子中能量是反应物分子中能量较高的分子,其比例很小;较高的分子,其比例很小;(1 1)有效碰撞理论)有效碰撞理论第十页,本课件共有52页理论要点:理论要点:有效碰撞:能发生反应的碰撞有效碰撞:能发生反应的碰撞活化分子:具有较大的动能并且能发生有效碰撞的分子活化分子:具有较大的动能并且能发生有效碰撞的分子活化能:活化分子所具有的最低能量与反应物分子的平均能量之差活化能:活化分子所具有的最低能量与反应物分子的平均能量之差其他条件相同时,活化能越低的化学反应,反应速率越高。其他条件相同时,活化能越低的化学反应
6、,反应速率越高。第十一页,本课件共有52页E Ea a=E=E(最低最低)-E E(平平)活化能是化学反应的活化能是化学反应的“能垒能垒”,E Ea a越高,反应越高,反应越慢;越慢;Ea a越低,反应越越低,反应越快。快。Ea a可以通过实验测定。可以通过实验测定。平平ECE活活E分分子子分分数数%分子的能量分布曲线分子的能量分布曲线0活化活化分子分子第十二页,本课件共有52页一般化学反应的活化能约在一般化学反应的活化能约在40400 kj.mol-1之间之间多数化学反应的活化能约在多数化学反应的活化能约在60250 kj.mol-1之间之间反应的活化能小于反应的活化能小于 40 kj.mo
7、l-1时,反应速度很快时,反应速度很快反应的活化能大于反应的活化能大于 400 kj.mol-1时,反应速度很慢时,反应速度很慢中和化学反应的活化能约在中和化学反应的活化能约在1325 kj.mol-1之间之间第十三页,本课件共有52页(2)过渡状态理论)过渡状态理论 化学反应并不是通过反应物分子的简单 碰撞完成的,在反应物到产物的转变过程中,先形成一种过渡状态,即反应物分子活化形成配合物的中间状态。如 A +BC ABC第十四页,本课件共有52页内因:内因:内因:内因:反应的活化能反应的活化能外因:外因:外因:外因:浓度、温度、催化剂浓度、温度、催化剂一、浓度或分压对反应速率的影响一、浓度或
8、分压对反应速率的影响1 1(基)元反应:(基)元反应:(基)元反应:(基)元反应:对于简单反应,反应物分子在有效碰撞对于简单反应,反应物分子在有效碰撞中经过经过一次化学变化一次化学变化就能转化为产物的反应就能转化为产物的反应。2 2(基)元反应的化学反应速率方程式:(基)元反应的化学反应速率方程式:(基)元反应的化学反应速率方程式:(基)元反应的化学反应速率方程式:可由质量作用定律描可由质量作用定律描述。述。2.3 影响化学反应速率的主要因素第十五页,本课件共有52页CO(g)+NO2(g)=CO2(g)+NO(g)基元反应基元反应非基元反应非基元反应H2(g)+I2(g)=2HI(g)I2(
9、g)=2 I(g)快快H2(g)+2I(g)=2HI(g)慢(速控步骤)慢(速控步骤)第十六页,本课件共有52页 在一定温度下在一定温度下,对某一对某一基元反应基元反应,其反其反应速率与各反应物浓度应速率与各反应物浓度(以化学方程式中以化学方程式中该物质的计量数为指数该物质的计量数为指数)的乘积成正比。的乘积成正比。如:如:aA+bB=gG+dD为为基元反应基元反应,则则:称作质量作用定律数学表达式。称作质量作用定律数学表达式。第十七页,本课件共有52页而对于而对于非基元反应非基元反应,有:,有:称作反应速率方程式。其中称作反应速率方程式。其中m m、n n要要通过实验来确定。通过实验来确定。
10、(a+ba+b)或()或(m+nm+n)称为)称为反应级数反应级数;第十八页,本课件共有52页 例1、非基元反应非基元反应 该反应为该反应为2级反应级反应。例2、该反应为该反应为1级反应级反应。第十九页,本课件共有52页k k与温度、催化剂有关与温度、催化剂有关,而与浓度无关。对于,而与浓度无关。对于n n级反应其级反应其单位单位是是(mol(mol dmdm-3-3)(n-1)(n-1)s s-1-1k k 称为称为反应速率常数反应速率常数,可用来表征反应的速可用来表征反应的速率。率。反应级数的意义反应级数的意义反应级数的意义反应级数的意义:表示了反应速率与物质的量浓度的关系;表示了反应速率
11、与物质的量浓度的关系;零级反应表示了反应速率与反应物浓度无关零级反应表示了反应速率与反应物浓度无关第二十页,本课件共有52页速率常数的单位速率常数的单位零级反应:=k(cA)0 k的量纲为moldm-3s-1一级反应:=kcA;k的量纲为s-1二级反应:=k(cA)2 k的量纲为mol3dm-1s-1 气体反应气体反应可用气体分压表示可用气体分压表示 2NO2 2NO +O2;或 ;kc kP第二十一页,本课件共有52页零级反应零级反应 在一定温度下,该反应的速率与反应物浓度无关,为一常在一定温度下,该反应的速率与反应物浓度无关,为一常数,反应速率数,反应速率 v=k。如蔗糖的水解反应:。如蔗
12、糖的水解反应:水是大量的,在反应过程中可视水的浓度不变,反应速率只与水是大量的,在反应过程中可视水的浓度不变,反应速率只与蔗糖的浓度有关,而与水的浓度无关,即反应对水是零级蔗糖的浓度有关,而与水的浓度无关,即反应对水是零级 C12H22O11+H2O C6H12O6+C6H12O6(蔗糖)(葡萄糖)(果糖)第二十二页,本课件共有52页2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)r=kc(N2O5)而不是而不是r=kc2(N2O5)机理:机理:N2O5NO3+NO2(慢)(慢)NO3NO+O2(快快)NO+NO32NO2(快)(快)第二十三页,本课件共有52页二、温度对反应速率的影响二、温度对反应
13、速率的影响 一般情况下:在一定温度范围内,对化学反应温一般情况下:在一定温度范围内,对化学反应温度每度每升高升高10度反应速率大约增加到原来的度反应速率大约增加到原来的24倍倍。温度升高使反应速率显著提高的原因是:升温度升高使反应速率显著提高的原因是:升温是反应物分子的能量增加,大量的非活化分温是反应物分子的能量增加,大量的非活化分子获得能量后变成活化分子,单位体积内活化子获得能量后变成活化分子,单位体积内活化分子的百分数大大增加,由小碰撞次数增多,分子的百分数大大增加,由小碰撞次数增多,从而反应速率明显增大。从而反应速率明显增大。范特霍夫规则范特霍夫规则第二十四页,本课件共有52页三、催化剂
14、对反应速率的影响三、催化剂对反应速率的影响催化剂能改变反应速率的作用叫催化作用。催化剂能改变反应速率的作用叫催化作用。正催化正催化:加速反应速率:加速反应速率 负催化负催化:减慢反应速率:减慢反应速率1.催化剂影响反应速率的原因催化剂影响反应速率的原因 催化作用的实质是改变了反应的机理,降低了反催化作用的实质是改变了反应的机理,降低了反应的活化能,因而提高了反应速率。应的活化能,因而提高了反应速率。不改变反应不改变反应前后前后物质的组成和质量物质的组成和质量,也不改变平衡常数,也不改变平衡常数K K;缩短平;缩短平衡到达的时间,加快平衡的到来。衡到达的时间,加快平衡的到来。第二十五页,本课件共
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