文档介绍：无机化学基础知识二
化学反应速率和化学平衡
化学反应速率
影响化学反应速率的因素
化学平衡
化学平衡的移动
化学反应速率和化学平衡
在化工生产中,人们经常关心的是如何能使产品生产周期短,即在单位时间内生产的产品多;如何使生产消耗的原料少,即反应物最大限度地转化为产品。这些内容从化学的角度看,主要涉及两个方面的问题:
一是化学反应速率
二是化学平衡
化学反应速率
反应速率就是反应进行的快慢,各种化学反应进行的快慢相差很大,有些化学反应进行得很快,如火药爆炸、酸碱中和瞬间即可完成,但许多有机反应需要几小时甚至几天才能完成,煤和石油的形成要亿万年才能实现。即使同一个反应,在不同条件下,其反应速率也可能有很大差别。可见化学反应是有一定速率的,我们以一定的方程式表示化学反应速率。
化学反应速率通常是以单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。
浓度单位是mol/L,时间单位可根据反应的快慢用h(小时)、min(分钟)、s(秒)等表示,反应速率的单位可用mol/(L•h)、mol/(L•min)、mol/(L•s)等表示。
化学反应速率
例如,在一定条件下的合成氨反应:
N2 + 3H2 = 2NH3
起始浓度(mol/L) 0
2s后的浓度(mol/L)
它的反应速率为v。若分别以N2、H2、NH3的浓度变化表示该反应的反应速率,则为:
v N2 = ( - )/2 = mol/(L•s)
v H2 = ( - )/2 = mol/(L•s)
v NH3 = ( – 0)/2 = mol/(L•s)
化学反应速率
可见,对于同一个反应,以不同浓度的变化所表示的反应速率的数值不同。但它们的比值却恰好是反应方程式中各相应物质的计量关系比。因此,用任一物质在单位时间内的浓度变化表示该反应的速率,其意义都一样,只是须指明是以哪一种物质的浓度的变化表示的。
另外,上述化学反应速率是指一定时间间隔内的平均速率。
化学反应速率
化学反应速率
在化学反应过程中,随着反应的进行,反应物浓度在不断地减小,生成物浓度在不断地增加,因此,在一段时间间隔里,每一单位时间内反应物(或生成物)浓度的改变是不同的。所以,反应速率精确地表示方法应该用瞬时速率。
影响化学反应速率的因素
化学反应速率的快慢首先决定于反应物本身的本性。例如,氢和氟在低温、暗处即可发生爆炸反应,而氢和氯则需光照或加热才能迅速化合。其次,温度、浓度、压力、催化剂等外界条件对化学反应的速率也有不可忽略的影响。
浓度对化学反应的影响
我们都知道,可燃物在氧气中燃烧比在空气中燃烧的速率快,因为氧气是助燃性气体,它比空气中氧气的浓度打,所以氧气浓度越大,燃烧反应速率越快。
大量实验之后,总结出了有关化学反应速率与反应浓度之间的定量关系:
在恒温条件下,对于简单的反应,反应速率与各反应物的浓度以反应方程式中系数为方次的乘积成正比。这一关系叫做质量作用定律。