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化学反应速率和化学平衡
前 言
化学反应涉及两个基本问题：
1.在指定条件下反应进行的方向和限度--- 化学热力学。
2.反应进行速率和具体步骤(反应机制)---化学动力学。
研究化学反应速率与化学反应的机制，是化学动力学的任务。
第一讲 化学反应速率
通关秘籍：掌握化学反应速率的概念，掌握浓度、温度、催化剂对反应速率的影响，了解分子碰撞理论和过渡状态理论
一、反应速率的表示方法
反应速率一般以在单位时间、单位体积中反应物的量
的减少或产物的量的增加来表示。
⒈ 平均速率
反应物取“-”， 产物取“+”
△t
△c
i
±
=
u
单位：mol/(L*s)、mol/(L*min)、mol/(L*h)
例：在298K下，将2.1 mol·L-1的N2O5充入一密闭容器中，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/ mol·L-1 2.1 0 0
100秒末浓度/ mol·L-1 1.95 0.30 0.075
试计算反应开始100秒内的平均速率.
注意
当用反应物表示反应速率时，由于反应物不断减小，浓度的变化为负值，为使反应速率为正值，需在浓度变化符号前加一符号
虽然不同物质表示同一时间内反应速率的数值不同，但其比值恰好等于反应中各物质的化学计量系数之比
实际上，大部分化学反应都不是等速率进行的，反应进行过程中，体系中各组分的浓度和反应速率随时间变化，上述所表示的反应速率实际上是在一段时间间隔内的平均速率，要确切描述某一时刻的反应速率，必须使时间间隔尽量小，反应速率趋近于瞬时速率
1918年路易斯提出了反应速率的碰撞理论。
该理论假定：反应物分子是刚性球体，认为反应物分子间的相互碰撞是反应进行的先决条件。
二、分子碰撞理论
①反应速率与反应物分子碰撞次数间的关系
在反应分子的碰撞中，只有很少的碰撞才能发生化学反应。能发生反应的碰撞被称为有效碰撞 。
②影响碰撞的方位因素
O
C
O
C
O
O
N
O
O
N
O
C
O
O
N
有效碰撞
无效碰撞
③反应速率与分子能量间的关系
活化分子：具有较高能量，能发生有效碰撞的分子。
活化能(Ea)：活化分子具有的最低能量与分子总体的平均能量差值。
※ 活化能越高，活化分子数越少，反应速率越慢；
活化能越低，活化分子数越多，反应速率越快。
结论：
活化分子的多少与该反应的活化能的大小有关，
活化能的大小是由反应物分子的性质决定。
内因
推论:
活化能越小则一般分子成为活化分子越容易，
则活化分子越多，
则单位时间内有效碰撞越多，
则反应速率越快。
归 纳 总 结
一个反应要发生一般要经历哪些过程？
普通
分子
活化能
活化
分子
合理
取向的
碰撞
有效
碰撞
新物质
能量
三、过渡态理论具有足够能量的反应物分子不是通过简单碰撞就直接生成产物，而是反应物分子相互靠近，先形成一定结构的、能量较高的活化配合物，然后活化配合物经过旧键断裂、新键生成，生成产物分子。A + BC A…B…C AB + C活化配合物过渡态 反应物转化为成活化配合物时所吸收的能量称为正反应的活化能(Ea)。
化学反应的热效应是正、逆反应的活化能之差。
活化配合物转化为产物分子时所释放的能量称为逆反应的活化能 (Ea′)。
反应坐标
能量
不同化学键的改组需要的活化能不同，因而反应速率就不同。一般化学反应的Ea：42～420kJ·mol-1，Ea﹤42 kJ·mol-1化学反应速率极快，Ea﹥420 kJ·mol-1化学反应速率又极慢，大多数化学反应的Ea在62～250 kJ·mol-1。※活化能越高，活化分子数越少，反应速率越慢；活化能越低，活化分子数越多，反应速率越快。
四、影响化学反应速率的因素
● 内因：毫无疑问，反应速率首先决定于反应物本身的性质。
● 外因： 浓度
温度
催化剂
接触面积
影响 外因 单位体积内 有效碰撞次数 化学反应速率
分子总数 活化分子数 增大浓度
增加
增加
增加
增大

反应物浓度越大，反应速率就越快
1、浓度对化学反应速率的影响
压强对反应速率的影响
影响 外因 单位体积内 有效碰撞次数 化学反应速率
分子总数 活化分子数 增大压强
增加
增加
增加
增大
碰撞理论解释
对于有气体参加的可逆反应，增大压强，正反应速率，逆反应速率都增大
影响 外因 单位体积内 有效碰撞次数 化学反应速率
分子总数 活化分子数 升高温度
不变
增加
增加
增大

2、温度对化学反应速率的影响
化学反应随着温度的升高而反应速率增大，温度每升高10℃，反应速率大约增加2~3倍
催化剂：能改变反应速率，反应前后化学组成和质量均不发生变化的物质
催化作用：催化剂对化学反应速率的影响
正催化剂：加快反应速率的催化剂
负催化剂：减慢反应速率的催化剂
催化剂之所以能提高化学反应速率，是由于催化剂改变了反应历程，降低了反应的活化能，活化分子的百分数增加，有效碰撞次数增多，从而使反应速率大大提高
3、催化剂对化学反应速率的影响
影响 外因 单位体积内 有效碰撞次数 化学反应速率
分子总数 活化分子数 正催化剂
不变
增加
增大
增加
反应物
生成物
能量
反应过程
无催化剂过渡态
Ea2
活化能
Ea1
有催化剂过渡态
Ea1
Ea2
﹤
1. 改变反应途径，降低活化能。
2. 催化剂参加反应，生成不稳定的 中间产物，中间产物再反应生成产物和原来的催化剂。

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