无机化学第3章化学反应速率详解

化学反应速率与平衡常数化学反应速率是指在化学反应中，反应物转变成产物的速度。

了解反应速率及其影响因素对于研究和控制化学反应具有重要意义。

平衡常数是反应达到平衡时，反应物和产物浓度的比值的稳定值。

本文将分别探讨化学反应速率和平衡常数的概念、影响因素以及相关计算方法。

一、化学反应速率1.1 定义和表示方式化学反应速率是指在一定时间内反应物消失的量（质量或浓度）或产物生成的量（质量或浓度）。

通常情况下，反应速率用化学反应物质的浓度变化率表示。

以一个典型的化学反应为例，记作：aA + bB → cC + dD其中，A和B是反应物，C和D是产物，a、b、c、d分别是它们的系数。

化学反应速率可表示为：v = -1/a(d[A]/dt) = -1/b(d[B]/dt) = 1/c(d[C]/dt) = 1/d(d[D]/dt)其中，[A]、[B]、[C]、[D]分别是反应物和产物的浓度，t是时间，负号表示反应物浓度下降，正号表示产物浓度增加。

1.2 影响因素化学反应速率受多个因素影响，主要包括温度、物质浓度、物质状态、催化剂和反应物粒子密度等。

1.2.1 温度：温度是影响化学反应速率最重要的因素之一。

根据理论，随着温度的升高，反应物分子的能量也增加，使得分子之间发生碰撞的概率增加，碰撞的能量也增大，从而增加反应速率。

1.2.2 物质浓度：反应速率与反应物的浓度成正比关系。

当反应物浓度增加时，反应物分子之间发生碰撞的概率增大，从而增加反应速率。

1.2.3 物质状态：固态物质的反应速率较慢，液态物质的反应速率适中，而气态物质的反应速率较快。

1.2.4 催化剂：催化剂能够提供新的反应路径，降低反应的能量峰值，从而降低了反应速率所需的能量，加速了反应速率。

1.2.5 反应物粒子密度：反应物粒子密度越大，分子之间的碰撞概率越高，从而反应速率越快。

1.3 实验测定方法为了测定反应速率，可通过观察反应物浓度或产物浓度随时间的变化来获取。

k2 Ea 1 1 lg ( k1 2 .303 R T1 T2 反之，已知T1和T2时的k1和k2也可以计算出该反应的活化能。

注意：①改变反应温度，改变了反应中活化分子的百分数，但并没有改变反应的活化能。

②无论是吸热反应还是放热反应，升高反应温度，都会使反应速率加快，只不过是吸热反应速率加快的程度大于放热反应而已。

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3、催化剂反应速率的影响• （1）催化剂是一种能改变化学反应速率，但不改变化学平衡位置，反应前后自身的化学性质和质量都不发生变化的物质。

能加快反应速率的称为正催化剂，能减慢反应速率的称为负催化剂。

• 催化剂能改变反应速率的原因是改变了化学反应途径，降低反应的活化能，提高了反应的活化分子百分数。

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多相催化（非均相催化）• 反应物与催化剂不是同一相，催化剂自成一相。

• 多相催化反应是在催化剂表面（或相界面）上进行的（又称表面催化反应）。

• 因此，当催化剂、温度、反应物的量一定时，反应速率与反应物分散度、生成物的扩散速率、催化剂的表面积大小等因素有关。

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酶催化• 酶（其化学本质是蛋白质或复合蛋白质）在生物体内所起的催化作用。

酶催化是界于均相与多相之间的催化。

• 酶催化的特点是：选择性高、催化效率高（较一般催化剂的催化效率高106~1010）、反应条件温和。

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第三章 化学反应速率总章目标：1：了解化学反应速度的概念及反应速度的实验测定 2：了解基元反应、复杂反应、反应级数、反应分子数的概念 3：掌握浓度、温度及催化剂对反应温度的影响4：了解速率方程的实验测定和阿累尼乌斯公式的有关计算 5：初步了解活化能的概念及其于反应速度的关系。

各小节目标：第一节：反应速率的定义1:掌握表示化学反应速率的两个概念。

2：学会用平均速率和瞬时速率来表示化学反应速率。

○1平均速率：2121c c r tt -=-- ○2瞬时速率:某一时刻的化学反应速率。

第二节：反应速率与反应浓度的关系○1掌握反应级数的概念，学会建立简单的速率方程。

○2掌握速率常数k 的概念及意义，可以由速率常数的单位来确定反应级数。

第三节：反应机理○1了解什么是基元反应。

○2学会从微观角度角度建立速率方程探讨反应机理。

第四节：反应物浓度与时间的关系○1熟练掌握零级、一级、二级、三级反应中反应物浓度与时间的关系。

○2学会计算零级、一级反应的半衰期，了解二级、三级反应的半衰期。

第五节：反应速率理论的简介了解解释基元反应速率方程的碰撞理论和解释阿仑尼乌斯方程的过渡态理论。

第六节：温度对化学反应速率的影响○1掌握阿仑尼乌斯公式的三种表达方式及计算○1aE RTk Ae-=○2ln ln Eak A RT =-+○3ln lg 2.303a E k A RT=-+，○2熟悉温度对化学反应速率的影响。

○3学会计算不同温度下的速率常数的关系212112lg ()2.303a E k T T k R TT -=。

第七节：催化剂与催化反应简介简单了解催化剂对化学反应速率的影响原理。

Ⅱ 习题一 选择题1.下列说法正确的是（ ）A.反应速率常数的大小即反应速率的大小B.反应级数和反应分子数是同义词C.反应级数越大，反应速率越大D.从反应的速率常数的单位可以推测该反应的反应级数2.关于催化剂的下列说法中，正确的是（ ）(《无机化学例题与习题》吉大版)A 不能改变反应的△G , △H, △S, △UB 不能改变反应的△G ，但能改变△H ，△S, △UC 不能改变反应的△G ，△H ，但能改变△S, △UD 不能改变反应的△G ，△H, △U ，但能改变△S3.对任意化学反应，其含义是（ ）A.表明它是二级反应B.表明它是双分子反应C.表明反应物与产物间的计量关系D.表明它是基元反应4.二级反应速度常数的量纲是（ ）(《无机化学例题与习题》吉大版)A. s -1B. mol ∙dm -3 C . mol ∙dm -3 ∙ s -1 D . mol -1∙dm 3∙ s -15.某化学反应进行1h ，反应完成50%，进行2h ，反应完成100%，则此反应是（ ）A.零级反应B.一级反应C.二级反应D.三级反应6.升高同等温度，反应速度增大幅度大的是（ ）(《无机化学例题与习题》吉大版)A.活化能小的反应B.双分子反应C. 多分子反应 D .活化能大的反应7.对于反应2D+E→2F，若反应机理为：（快）（快）（慢）则反应的速度方程为（）A.v=kC D2C EB.v=kC D C EC.v=kC D3/2C E D .v=kC D1/2C E8.某一级反应的速率常数为9.5×10-2min-1，则此反应的半衰期为（）(《无机化学例题与习题》吉大版)A.3.65 minB.7.29 minC.0.27 minD.0.55 min9.反应W产物的速度常数为8L2mol-2s-1，若浓度消耗一半时的速度为8L2mol-2s-1，则起始浓度为（）A.8mol/LB.4mol/LC.16mol/L D .2mol/L10.温度升高导致反应速率明显增加的主要原因是（）(《无机化学例题与习题》吉大版)A .分子碰撞几率增加 B.反应物压力增大C .活化分子数增加D .活化能降低11.有反应X＋Y＝Z。

化学中的化学反应速率（化学知识点）化学反应速率是指单位时间内反应物消失或产物生成的速率。

反应速率的快慢对于化学反应的研究和应用具有重要的意义。

本文将介绍化学反应速率的定义、影响因素以及如何测定反应速率。

一、化学反应速率的定义化学反应速率是指在一定条件下，反应物消失或产物生成的速率。

一般情况下，反应速率可以通过反应物消失的速率来描述，以此来衡量反应进行的快慢。

化学反应速率可以用如下公式来表示：速率= ΔC/Δt其中，ΔC表示反应物浓度的变化量，Δt表示时间的变化量。

速率的单位可以是摩尔/升·秒（mol/L·s）、分子/升·秒（molecules/L·s）等。

二、影响化学反应速率的因素化学反应速率受到多种因素的影响，主要包括以下几个方面。

1.反应物浓度：当反应物浓度增加时，反应物之间的碰撞频率增加，从而增加了反应的可能性，使得反应速率加快。

2.温度：提高温度会增加反应物的动能，使反应物之间的碰撞更加频繁且具有更高的能量。

因此，温度升高会加快反应速率。

3.催化剂：催化剂可以降低反应的活化能，使反应物更容易发生反应。

催化剂的存在可以提高反应速率，而不参与反应本身。

4.表面积：反应物的表面积越大，反应物颗粒之间的碰撞频率就越高，反应速率也会增加。

5.反应物的物理状态：气相反应相较于固相反应和液相反应具有更高的反应速率，因为气态分子之间的自由运动能带来更频繁的碰撞。

三、测定反应速率的方法测定反应速率是研究反应动力学的重要手段，常用的方法有以下几种。

1.逐点法：在反应过程中，定时取样，通过测定不同时间点上反应物消失或产物生成的量来计算反应速率。

2.连续监测法：利用分光光度计、电导计等仪器对反应过程进行实时监测，获得反应物浓度的变化曲线，从而计算反应速率。

3.消失溶液平行测定法：将相同溶液分装到多个容器中，分别对不同容器中的反应液进行逐点法测定并计算平均速率，以提高测定结果的准确性。

第三章化学热力学基础——反应方向与反应限度3.1 什么是化学热力学Fe 2O 3(s) + 3 CO(g) →2 Fe(l) + 3 CO 2(g)为什么不能用同样的方法进行高炉炼铝？NO ，CONO 和CO 是汽车尾气中的有毒成分，它们能否相互反应生成无毒的N 2和CO 2？2NO (g) + 2CO(g) →N 2(g) + 2CO 2 (g)石墨金刚石C (石墨) →C (金刚石)库里南1号？化学热力学的作用：●体系(System)●环境(Surrounding)(一)The system is the sample or reaction mixture in which we are interested. Outside the system are the surroundings. The system plus its surroundings is sometimes called the universe.体系环境能量敞开体系封闭体系孤立体系●封闭体系(closed system)：●敞开体系(open system)：●孤立体系(isolated system)：(二)●热(heat, Q)：Q的符号——体系吸热取正值，放热取负值。

●功(work, W)：Work = (Force) ×(Distance)体积膨胀功W的符号——环境对体系做功取正值，体系对环境做功取负值。

●体积膨胀功：The gas does work as it expands isothermally, but heat flows in torestore the energy lost as work.The gas does no work as it expands isothermally into a vacuum.W = －F ⋅d =－(P ⋅A ) ⋅h = －P ⋅ΔV W =－P ext ⋅ΔV(三)——恒压反应热(Q p)和恒容反应热(Q v)铝热剂(thermite)可引发强烈的放热反应(Al + Fe2O3)，其可熔化所产生的金属铁，并产生“铁花”。

化学反应速率化学反应速率是指反应物质在单位时间内消耗或形成的量。

反应速率的大小与化学反应进行的快慢有关，可以通过实验来确定。

本文将介绍化学反应速率的概念、影响因素以及如何测量和调控反应速率。

一、化学反应速率的定义化学反应速率是指在单位时间内反应物质的消耗或生成速度。

一般用反应物浓度的变化量来表示，可以通过下式计算：反应速率= ΔC/Δt其中，ΔC表示反应物浓度的变化量，Δt表示时间间隔。

反应速率越大，反应进行得越快，反之亦然。

二、影响化学反应速率的因素1. 浓度：反应物浓度越高，反应速率越快。

这是因为高浓度意味着反应物分子碰撞的几率增加，从而增加了反应速度。

2. 温度：温度升高会导致分子动能增加，分子碰撞频率增加，反应速率增加。

根据阿伦尼乌斯方程，温度每升高10摄氏度，反应速率会增加2倍至3倍。

3. 催化剂：催化剂是能够改变反应机理、降低活化能的物质。

添加催化剂可以提高反应速率，但催化剂本身在反应中不参与化学变化。

4. 表面积：反应物分子在固体表面上的反应速率比在液体中要快。

这是因为固体表面积大，反应物分子易于吸附在固体表面上进行反应。

三、测量和调控1. 实验测量：可以通过实验来确定反应速率。

例如，在固定温度下，测量反应物浓度随时间的变化，根据测得的数据计算反应速率。

2. 温度控制：调控反应温度可以改变反应速率。

通过改变温度，可以调节反应的快慢，实现对反应速率的控制。

3. 催化剂的使用：添加催化剂可以提高反应速率。

选择适当的催化剂，可以加快反应速度，提高反应效率。

4. 反应物浓度调节：调节反应物浓度也可以改变反应速率。

增加反应物浓度可以加快反应速率，减少浓度则相反。

结语化学反应速率是化学反应进行的快慢的量化指标，受多种因素影响。

了解化学反应速率的概念和影响因素，对于实际应用具有重要意义。

实验测量和调控反应速率是化学研究和工业生产中常用的手段，可以根据实际需要选择合适的方法来控制反应速率。

第三章 化学反应的速率一、化学反应速率的概念化学反应速率是通过单位时间间隔内某反应物或某生成物浓度的变化来表示。

物质浓度的变化可以采用化学分析和仪器分析的方法测定。

单位为31mol dm s --⋅⋅，31mol dm min --⋅⋅等。

常用平均速率和瞬时速率来表示。

化学反应的瞬时速率等于时间间隔内0t ∆→时的平均速率的极限值。

表达式为0=lim t υυ∆→。

通常通过作图法来求瞬时速率，在c t -图像中，曲线上某一点切线的斜率的绝对值就是对应于该点横坐标t 的瞬时速率υ。

最有实际意义和理论意义的瞬时速率是初始速率0υ。

用反应进度定义的反应速率——对于任意一个化学反应0=B Bv B ∑，其反应速率可定义为单位体积内反应进度随时间的变化率。

表达式为1d d V tξυ=⋅ 用反应进度定义的反应速率值与物质的选择无关，也就是一个反应只有一个化学速率值，但与计量数有关。

二、化学反应速率理论——碰撞理论和过渡状态理论1、碰撞理论化学反应的发生，总要以反应物之间的接触为前提，即反应物分子之间的碰撞是有先决条件。

有效碰撞——能够发生反应的碰撞（1）能量要足够大（2）反应物分子要定向碰撞活化能和活化分子组——将具备足够能量（碰撞后足以反应）的反应物分子组，称为活化分子组。

分子组的能量要求越高，活化分子组的数量越少，这种能量要求称之为活化能，用a E 表示。

a E 在碰撞理论中，认为和温度无关。

a E →∞，活化分子组数则越少，有效碰撞分子数越小，故反应速率越慢。

分子不断碰撞，能量不断转移，因此分子的能量不断变化，故活化分子组也不是固定不变的。

但只要温度一定，活化分子组的百分数是固定的。

2、过渡状态理论（又称活化配合物理论）过度状态理论认为：反应的首要条件仍是反应物分子必须互相碰撞，但两个具有足够能量的反应物分子相互碰撞时，原来的化学键要断裂，新的化学键要形成，原子将要重新排列，经过一个过度状态，形成一种活化配合物。