基 础 化 学 课 件
2 0 0 3 年 9 月
第二章：化学反应速率与化学平
衡 （第一讲）
第一节：化学反应速率
第一节 化学反应速率
化学反应的进行快慢是化学反应速率所要讨论的
问题，反应的快慢是物质本性决定的，当然也与外部
环境也很大的关系。
一、化学反应速度的表示方法,
aA + bB == dD +eE
VA= -ΔCA/Δt
VD = ΔCD /Δt
浓度的单位常用 mol/L 时间常用单位秒 (s)、分
(min),小时 (h)，所以化学反应速率的的单位常用
mol/(L X S) mol/(L Xmin) mol/(L X h)。
例,在某条件下,将 2mol N2O5放入 1升的容器中加热分
解,4秒钟后测的的浓度是 1.2mol/L,求该反应的反应速
度,
解, 2N2O5 == 4NO2 + O2
开始时各物质的浓度 (mol/L) 2 0 0
4秒内反应的物质浓度 (mol/L) 1.2-2 1.6 0.4
平均每秒的浓度变化 (mol/(L*S)) -0.2 0.4 0.1
当用 N2O5的浓度变化来表示反应速度,则,
V N2O5 = -ΔC N2O5 /Δt = 0.2 mol/(L*S)
当用 NO2的浓度变化来表示反应速度,则,
V NO2 = ΔC NO2 /Δt = 0.4 mol/(L*S)
该反应如果用 VO2表示，则 VO2=0.1 mol/(L*S),
则 VN2O5, VNO2, VO2 == 2, 4, 1
对于一般的反应 aA + bB == dD +eE
VA/a = VB/b =VD/d = VE/e
二、反应速度理论与活化能
有效碰撞理论
（ 2）反应分子具备一定能量
（ 1）碰撞频率
反应物分子间的相互碰撞是反应进行的先决条件
碰撞频率越高，反应速率越大
活化分子, 能量超出一定值，直接作用后
能发生化学作用的分子
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的差值
活化分子
E
E1 分子的平均能量
E2 活化分子的最低能量
活化能 Ea = E2 - E1
Ea
（ 3）、碰撞有效方位
CO（ g)+NO2(g) = CO2(g)+NO(g)
总结：
能量较高，方位合适的分子的碰撞才是 有效碰撞 。
O
O
C
O
C
N
OO
O
ON
无效碰撞 有效碰撞
O
C
ON
产物
ΔH<0
反应物分子平均能量
活化分子最低能量
生成物分子平均能量
Ea
能量
反应进程
f
Ea’
ΔH=Ea –Ea’
二、影响化学反应速度的因素：
( 浓度 \温度 \压强 \催化剂 )
1、浓度对化学反应的影响。
恒温下的化学反应，其速度主要取决于反应物浓
度，反应物浓度越大，反应速度越快。
对于一般的反应 aA + bB == dD +eE
v = k CAm X CBn
E2
E
原始浓度 浓度增大大后
压强只对有气体参加的反应有影响,压强
增大,单位体积内的分子数目增多,单位体积内
的活化分子数目增多,反应速度增大,反之,减小
压强,反应速度减慢,
二、压强对化学平衡的影响
实验, H2+O2 H2O 常温反应速度很慢
H2+O2 H2O 873K时爆炸式反应
近似规律：
大量实验数据
温度每升高 10K反应速率大约增加 2~4倍
阿仑尼乌斯 (Arrhenius)1889年
温度与反应速率关系：
1、阿仑尼乌斯经验公式
2、温度对反应速率的影响
阿仑尼乌斯经验公式：
-
RT
Ea
Aek =
k—— 反应速率常数
A—— 指前因子或频率因子
Ea—— 实验活化能
T—— 热力学温度
R—— 气体常数（ 8.341J?K -1? mol-1)
E- A
RTk
a lnln +=
阿仑尼乌斯公式推论：
（ 1）反应速率与温度的关系：
在一定温度范围内，对同一个反应，活化能 Ea和频率
因子 A是常数，指数因子 e-Ea/RT随 T升高而增大,k增大 。
温度上升，反应速率增加
（ 2）反应速率 k与活化能 Ea关系
对不同反应，当温度一定时，活化能 Ea越大,lnk越小。
反应活化能越大，反应速率越小
E- A
RTk
a lnln +=
活化 分子
E
E1 分子的平均能量
E2 活化分子的最低能量
初始状态 温度升高后
EaE1’ Ea’
活化 分子
获取外界能量
后，活化分子
数量增加
温度与反应速率的关系
温度提高
单位时间内，
分子间有效碰
撞频率增加
反应速率增加
A、催化剂及催化作用
催化剂分类 正催化剂 加快化学反应速率
负催化剂 减慢化学反应速率
（ 1）定义, 在化学反应中能显著改变化学反应速率而本
身在反应前后其组成、质量和化学性质保持不变的物质。
H2 + O2 == H2O铂粉
（ 2） 基本特征
i,催化剂的作用是化学作用，化学性质不变，物
理性质可能变化
ii,催化剂只改变反应速率,不改变反应的可能性，
不能使非自发反应变成自发反应
iiii,催化剂只能缩短可逆反应达到平衡时间,不能
改变平衡状态
3, 催化剂对化学反应速率的影响
iv,催化剂有高度选择性
a、某种催化剂只对某一反应或某一类型的反应有催
化作用
b、对同一种反应物用不同的催化剂,得到不同产物
CuC
2H5OH CH3CHO +H2473k—523k
Al2O3
C2H5OH CH2CH2 +H2O623K
v,许多催化剂对杂质敏感
助催化剂
催化毒物
B,催化作用理论
催化剂加快反应速率的原因：
改变原来的反应历程,降低反应的活化能
反应物 有催化
无催化
E’a
Eac
E’ac
生成物
B
B’Ea
反应历程
能量
例如 N2 + H2 == 2 NH3 没有催化剂 Ea=326KJ/mol
N2 + H2 == 2 NH3 有催化剂 Ea=175.5KJ/mol
C,催化反应的种类
均相催化反应 催化剂和反应物同处一相
多相催化反应 催化剂和反应物不同相
（ 1） 均相催化反应
例 CH3CHO → CH4 + CO (慢 ) Ea=190.37 KJ/mol
加催化剂 I2
CH3CHO +I2 → CH 3I + HI +CO
(较快 ) Ea1=136 KJ/mol < Ea
CH3I + HI → CH 4 +I2
(快 ) Ea2< Ea
H2O2 + H2SO4 + KMnO4→ Mn2+ + O2 +H2O +K2SO4
酸碱催化反应
酯的水解 CH3COOCH3 +H2O → CH 3COOH +CH3OHH
+
H2O2的分解 H2O2 → H 2O + O2
OH-
（ 2） 多相催化反应
多相催化反应五步骤
1）反应物分子扩散到催化剂表面
2） 反应物分子吸附在催化剂表面上
3） 反应物分子在催化剂表面上进行反应，生成产物
4） 产物从催化剂表面解吸
5） 产物通过扩散，离开表面
自动催化作用
例如 合成氨的反应中，用铁作催化剂
N2 + H2 → NH 3
Fe
N2 + 2 Fe → 2N ﹉﹉ Fe
2N ﹉﹉ Fe + 3H2 → 2NH 3 + 2Fe
http://www.zsepb.gov.cn/IssueManage/uploadFile//swf63.swf
http://www.zsepb.gov.cn/IssueManage/uploadFile/swf118.swf
总结
温度、浓度、催化剂对反应速度的影响
因素 单位体积内反
应物分子数
活化能
Ea
活化分子
百分数
活化分
子总数
反应速度
v
速度常数
k
增大
反应
物浓
度
升高
温度
加催
化剂
2 0 0 3 年 9 月
第二章：化学反应速率与化学平
衡 （第一讲）
第一节：化学反应速率
第一节 化学反应速率
化学反应的进行快慢是化学反应速率所要讨论的
问题，反应的快慢是物质本性决定的，当然也与外部
环境也很大的关系。
一、化学反应速度的表示方法,
aA + bB == dD +eE
VA= -ΔCA/Δt
VD = ΔCD /Δt
浓度的单位常用 mol/L 时间常用单位秒 (s)、分
(min),小时 (h)，所以化学反应速率的的单位常用
mol/(L X S) mol/(L Xmin) mol/(L X h)。
例,在某条件下,将 2mol N2O5放入 1升的容器中加热分
解,4秒钟后测的的浓度是 1.2mol/L,求该反应的反应速
度,
解, 2N2O5 == 4NO2 + O2
开始时各物质的浓度 (mol/L) 2 0 0
4秒内反应的物质浓度 (mol/L) 1.2-2 1.6 0.4
平均每秒的浓度变化 (mol/(L*S)) -0.2 0.4 0.1
当用 N2O5的浓度变化来表示反应速度,则,
V N2O5 = -ΔC N2O5 /Δt = 0.2 mol/(L*S)
当用 NO2的浓度变化来表示反应速度,则,
V NO2 = ΔC NO2 /Δt = 0.4 mol/(L*S)
该反应如果用 VO2表示，则 VO2=0.1 mol/(L*S),
则 VN2O5, VNO2, VO2 == 2, 4, 1
对于一般的反应 aA + bB == dD +eE
VA/a = VB/b =VD/d = VE/e
二、反应速度理论与活化能
有效碰撞理论
（ 2）反应分子具备一定能量
（ 1）碰撞频率
反应物分子间的相互碰撞是反应进行的先决条件
碰撞频率越高，反应速率越大
活化分子, 能量超出一定值，直接作用后
能发生化学作用的分子
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的差值
活化分子
E
E1 分子的平均能量
E2 活化分子的最低能量
活化能 Ea = E2 - E1
Ea
（ 3）、碰撞有效方位
CO（ g)+NO2(g) = CO2(g)+NO(g)
总结：
能量较高，方位合适的分子的碰撞才是 有效碰撞 。
O
O
C
O
C
N
OO
O
ON
无效碰撞 有效碰撞
O
C
ON
产物
ΔH<0
反应物分子平均能量
活化分子最低能量
生成物分子平均能量
Ea
能量
反应进程
f
Ea’
ΔH=Ea –Ea’
二、影响化学反应速度的因素：
( 浓度 \温度 \压强 \催化剂 )
1、浓度对化学反应的影响。
恒温下的化学反应，其速度主要取决于反应物浓
度，反应物浓度越大，反应速度越快。
对于一般的反应 aA + bB == dD +eE
v = k CAm X CBn
E2
E
原始浓度 浓度增大大后
压强只对有气体参加的反应有影响,压强
增大,单位体积内的分子数目增多,单位体积内
的活化分子数目增多,反应速度增大,反之,减小
压强,反应速度减慢,
二、压强对化学平衡的影响
实验, H2+O2 H2O 常温反应速度很慢
H2+O2 H2O 873K时爆炸式反应
近似规律：
大量实验数据
温度每升高 10K反应速率大约增加 2~4倍
阿仑尼乌斯 (Arrhenius)1889年
温度与反应速率关系：
1、阿仑尼乌斯经验公式
2、温度对反应速率的影响
阿仑尼乌斯经验公式：
-
RT
Ea
Aek =
k—— 反应速率常数
A—— 指前因子或频率因子
Ea—— 实验活化能
T—— 热力学温度
R—— 气体常数（ 8.341J?K -1? mol-1)
E- A
RTk
a lnln +=
阿仑尼乌斯公式推论：
（ 1）反应速率与温度的关系：
在一定温度范围内，对同一个反应，活化能 Ea和频率
因子 A是常数，指数因子 e-Ea/RT随 T升高而增大,k增大 。
温度上升，反应速率增加
（ 2）反应速率 k与活化能 Ea关系
对不同反应，当温度一定时，活化能 Ea越大,lnk越小。
反应活化能越大，反应速率越小
E- A
RTk
a lnln +=
活化 分子
E
E1 分子的平均能量
E2 活化分子的最低能量
初始状态 温度升高后
EaE1’ Ea’
活化 分子
获取外界能量
后，活化分子
数量增加
温度与反应速率的关系
温度提高
单位时间内，
分子间有效碰
撞频率增加
反应速率增加
A、催化剂及催化作用
催化剂分类 正催化剂 加快化学反应速率
负催化剂 减慢化学反应速率
（ 1）定义, 在化学反应中能显著改变化学反应速率而本
身在反应前后其组成、质量和化学性质保持不变的物质。
H2 + O2 == H2O铂粉
（ 2） 基本特征
i,催化剂的作用是化学作用，化学性质不变，物
理性质可能变化
ii,催化剂只改变反应速率,不改变反应的可能性，
不能使非自发反应变成自发反应
iiii,催化剂只能缩短可逆反应达到平衡时间,不能
改变平衡状态
3, 催化剂对化学反应速率的影响
iv,催化剂有高度选择性
a、某种催化剂只对某一反应或某一类型的反应有催
化作用
b、对同一种反应物用不同的催化剂,得到不同产物
CuC
2H5OH CH3CHO +H2473k—523k
Al2O3
C2H5OH CH2CH2 +H2O623K
v,许多催化剂对杂质敏感
助催化剂
催化毒物
B,催化作用理论
催化剂加快反应速率的原因：
改变原来的反应历程,降低反应的活化能
反应物 有催化
无催化
E’a
Eac
E’ac
生成物
B
B’Ea
反应历程
能量
例如 N2 + H2 == 2 NH3 没有催化剂 Ea=326KJ/mol
N2 + H2 == 2 NH3 有催化剂 Ea=175.5KJ/mol
C,催化反应的种类
均相催化反应 催化剂和反应物同处一相
多相催化反应 催化剂和反应物不同相
（ 1） 均相催化反应
例 CH3CHO → CH4 + CO (慢 ) Ea=190.37 KJ/mol
加催化剂 I2
CH3CHO +I2 → CH 3I + HI +CO
(较快 ) Ea1=136 KJ/mol < Ea
CH3I + HI → CH 4 +I2
(快 ) Ea2< Ea
H2O2 + H2SO4 + KMnO4→ Mn2+ + O2 +H2O +K2SO4
酸碱催化反应
酯的水解 CH3COOCH3 +H2O → CH 3COOH +CH3OHH
+
H2O2的分解 H2O2 → H 2O + O2
OH-
（ 2） 多相催化反应
多相催化反应五步骤
1）反应物分子扩散到催化剂表面
2） 反应物分子吸附在催化剂表面上
3） 反应物分子在催化剂表面上进行反应，生成产物
4） 产物从催化剂表面解吸
5） 产物通过扩散，离开表面
自动催化作用
例如 合成氨的反应中，用铁作催化剂
N2 + H2 → NH 3
Fe
N2 + 2 Fe → 2N ﹉﹉ Fe
2N ﹉﹉ Fe + 3H2 → 2NH 3 + 2Fe
http://www.zsepb.gov.cn/IssueManage/uploadFile//swf63.swf
http://www.zsepb.gov.cn/IssueManage/uploadFile/swf118.swf
总结
温度、浓度、催化剂对反应速度的影响
因素 单位体积内反
应物分子数
活化能
Ea
活化分子
百分数
活化分
子总数
反应速度
v
速度常数
k
增大
反应
物浓
度
升高
温度
加催
化剂
