内容正文:
第七章 化学反应速率与化学平衡
第1讲 化学反应速率
2
化学爆炸
牛奶变质
铁桥生锈
钟乳石
一、基元反应
1.大多数的化学反应不能一步完成,在微观上是分几步完成的,每一步反应都叫一个基元反应。
2.基元反应过渡状态理论
基元反应过渡状态理论认为,基元反应在从反应物到生成物的变化过程中要经历一个中间状态,这个状态称为过渡态。
AB+C―→[A…B…C]―→A+BC
反应物 过渡态 生成物
已知反应2NO(g)+2H2(g)⇌N2(g)+2H2O(g) ΔH=-752 kJ·mol-1的反应机理如下:
①2NO(g) ⇌ N2O2(g) (快)
②N2O2(g)+H2(g) ⇌ N2O(g)+H2O(g) (慢)
③N2O(g)+H2(g) ⇌ N2(g)+H2O(g) (快)
下列有关说法错误的是 ( )
A.①的逆反应速率大于②的正反应速率
B.②中N2O2与H2的碰撞仅部分有效
C.N2O2和N2O是该反应的催化剂
D.总反应中逆反应的活化能比正反应的活化能大
C
二、化学反应速率
单位:mol·L-1·s-1 或mol/(L·s)
2、与计量系数关系及速率大小的比较
【几点注意】
①表示的是平均速率,而不是瞬时速率
②纯固体、纯液体、溶液中的溶剂浓度为常数
1、概念:
如反应:mA(g)+nB(g)=pC(g)+qD(g),
v(A):v(B):v(C):v(D)=m:n:p:q
【注意】速率的大小也可以用单位时间内物质的量、质量或体积的变化量来表示!
表达式:v=△c/△t
3、化学反应中各物质浓度的计算模式——“三段式”
(1)写出有关反应的化学方程式。
(2)找出各物质的起始量、转化量、某时刻量。
(3)根据已知条件列方程式计算。
例1、一定温度下,向容积为2L的密闭容器中通入两种气体发生化学反应,反应中各物质的物质的量变化如图所示,对该反应的推断合理的是( )
A、该反应的方程式为 3B+4D 6A+2C
B、反应进行到1s时,υ (A)=υ (D)
C、反应进行到6s时,B的平均反应
速率为0.05 mol/(L·s)
D、反应进行到6s时,各物质的反应速率相等
E、B的平衡转化率为40%
C
“三段式”计算反应速率、转化率
考点1、化学反应速率的计算与比较
例2、(1)工业制硫酸的过程中,SO2(g)转化为SO3(g)是关键的一步,550 ℃时,在1 L的恒温容器中,反应过程中部分数据见下表:
反应时间/min SO2(g) /mol O2(g) /mol SO3(g) /mol
0 4 2 0
5 1.5
10 2
15 1
若在起始时总压为p0 kPa,反应速率若用单位时间内分压的变化表示,气态物质分压=总压×气态物质的物质的量分数,则10 min内SO2(g)的
反应速率v(SO2)=____ kPa·min-1。
(2)在常温、常压、光照条件下,N2在催化剂(掺有少量Fe2O3的TiO2)表面与水发生反应,生成的主要产物为NH3,进一步研究NH3生成量与温度的关系,部分实验数据见下表(光照、N2压力1.0×105Pa、反应时间3h):
T/K 303 313 323 353
NH3生成量/
(10-6mol) 4.8 5.9 6.0 2.0
相应的热化学方程式如下:
2N2(g)+6H2O(1) ⇌ 4NH3(g)+3O2(g) ΔH= +1530.4kJ·mol-1
实验中323K时,该反应的平均反应速率为v(N2)=___________mol/h。
1.0×10-6
例3、对于反应A2 (g) +3B2 (g)⇌ 2AB3 (g)以下表示的反应速率中,速率最小的是 ( )
A.υ(A2)=0.4 mol·L-1·min-1
B.υ(B2)=0.8 mol·L-1·min-1
C.υ(AB3)=0.6 mol·L-1·min-1
D.υ(A2)=0.005 mol·L-1·S-1
B
【点拨】比较反应速率大小时:
归一法)将速率转化成用同一物质表示的速率,再进行比较。 【注意】单位要统一!
【拓展】 化学反应速率方程的计算
基元反应:aA(g) + bB (g) =cC(g) +dD (g)