無機(jī)與分析化學(xué) 第一篇 化學(xué)反應(yīng)原理

1、 理想氣體狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程第一章第一章 氣氣 體體 真實(shí)氣體真實(shí)氣體 氣體分子動(dòng)理論氣體分子動(dòng)理論( (無內(nèi)容無內(nèi)容) ) 1.2 氣體混合物氣體混合物 第一篇第一篇 化學(xué)反應(yīng)原理化學(xué)反應(yīng)原理1.1.1 理想氣體狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程1.1.2 理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用 理想氣體狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程整理ppt氣體的最基本特征： 具有可壓縮性和擴(kuò)散性。 人們將符合理想氣體狀態(tài)方程的氣體，稱為理想氣體。 理想氣體分子之間沒有相互吸引和排斥，分子本身的體積相對(duì)于氣體所占有體積完全可以忽略。1.1.1 理想氣體狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程整理pptpV = nRT R摩爾

2、氣體常數(shù)在STP下，p =101.325 kPa, T=273.15 Kn=1.0 mol時(shí), Vm=22.414L=22.41410-3 m3nTpVR R=8.314 kPaLK-1mol-1理想氣體狀態(tài)方程：11KmolJ 314. 8K 15.273mol 1.0m 1022.414Pa 10132533整理ppt1. 計(jì)算p，V，T，n中的任意物理量2. 確定氣體的摩爾質(zhì)量MmnM = Mr gmol-11.1.2 理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用pVmRTM RTMmpV nRTpV 用于溫度不太低，壓力不太高的真實(shí)氣體。pV = nRT整理ppt =RTpMpVmRT

3、M = m / VpRTM3. 確定的氣體密度 1.2.1 分壓定律分壓定律1.2 氣體混合物氣體混合物*1.2.2 分體積定律分體積定律整理ppt組分氣體： 理想氣體混合物中每一種氣體叫做組分氣體。分壓： 組分氣體B在相同溫度下占有與混合氣體相同體積時(shí)所產(chǎn)生的壓力，叫做組分氣體B的分壓。VRTnpBB 1.2.1 分壓定律分壓定律整理ppt分壓定律： 混合氣體的總壓等于混合氣體中各組分氣體分壓之和。 p = p1 + p2 + 或 p = pB 整理pptVnRTp ,2211VRTnpVRTnpVRTnnVRTnVRTnp2121 n =n1+ n2+ 整理ppt分壓的求解：x B B的摩

4、爾分?jǐn)?shù)VRTnpBBBBBxnnppVnRTp pxpnnpBBB整理ppt 例題：某容器中含有NH3、O2 、N2等氣體的混合物。取樣分析后，其中n(NH3，n(O2，n(N2?；旌蠚怏w的總壓p。試計(jì)算各組分氣體的分壓。解：n= n(NH3)+n(O2)+n(N2)35.5kPakPa0 .133200. 1320. 0pnnp33NH)NH(整理pptp(N2) = p p(NH3)p(O2) 20.0) kPa = 77.5 kPapnnp)O()O(220.180133.0kPa20.0kPa1.200整理ppt分壓定律的應(yīng)用整理ppt 例題：用金屬鋅與鹽酸反應(yīng)制取氫氣。在25下，用排

5、水集氣法收集氫氣，集氣瓶中氣體壓力為（25時(shí)，水的飽和蒸氣壓為），體積為。計(jì)算反應(yīng)中消耗鋅的質(zhì)量。解： T =(273+25)K = 298K p=98.70kPa V298K時(shí)，p(H2 Mr 整理pptZn(s) + 2HCl ZnCl2 + H2(g)65.39g 1molm(Zn)=? 0.0964mol -1-1(98.703.17)kPa2.50L8.314J Kmol298Kn(H2) =65.39g0.0964mol1molm(Zn) =整理ppt分體積： 混合氣體中某一組分B的分體積VB是該組分單獨(dú)存在并具有與混合氣體相同溫度和壓力時(shí)所占有的體積。*1.2.2 分體積定律分體

6、積定律pRTnVBB整理pptV = V1 + V2 + pRTnVBBBBVV或pnRTpRTnpRTnV21BBBnnVV稱為B的體積分?jǐn)?shù)ppBBVVxppBBBB,pRTnn21整理ppt 例題：天然氣是多組分的混合物，其組成為：CH4,C2H6,C3H8和C4H10。若該混合氣體的溫度為25?？倝毫?，n總。n(CH4):n(C2H6):n(C3H8):n(C4H10)。計(jì)算各組分的分體積和體積分?jǐn)?shù)。解：以CH4的分體積、體積分?jǐn)?shù)為例。解法一：思路，44(CH )(CH )nRTVp總，需先求出n(CH4)整理pptn(CH4) = x(CH4)n總47.0100mol=94.0mol

7、47.0+2.0+0.80+0.20-1-1494.0mol 8.314kPa L Kmol298K(CH )150.0kPaV3=1.55 10 L4447.0(CH )(CH )=0.9447.0+2.0+0.80+0.20 x整理ppt解法二： n RTVp總總總-1-1100.0mol 8.314kPa L Kmol298K150.0kPa3=1.65 10 L3443(CH )1.55 10 L(CH )=0.941.65 10 LVV總整理ppt 理想氣體狀態(tài)方程僅在足夠低的壓力下適合于真實(shí)氣體。 產(chǎn)生偏差的主要原因是：氣體分子本身的體積的影響；分子間力的影響。真實(shí)氣體與理想氣體的

8、偏差 真實(shí)氣體真實(shí)氣體整理pptnRTnbVVnap)(22a,b稱為van der Waals常量。(V-nb)=V理想等于氣體分子運(yùn)動(dòng)的自由空間，b為1mol氣體分子自身體積的影響。 分子間吸引力正比于(n/V)2 內(nèi)壓力 p=a(n/V)2 p理想=p實(shí)際+a(n/V)2van der Waals 方程整理ppt 表1-1 某些氣體的van der Waals 常量 a/(10-1 Pam6mol-2) b/(10-4 m3mol-1)氣體整理ppt例題：分別按理想氣體狀態(tài)方程和van der Waals方程計(jì)算1.50mol SO2在30有體積時(shí)的壓力，并比較兩者的相對(duì)誤差。如果體積減

9、少至，其相對(duì)誤差又如何？VnRTp 1解：已知：T =303K，V，n， a=0.6803Pa m6 mol-2， b10-4m3 mol-1189kPa20.0L303KmolK8.314J1.50mol11整理ppt222VannbVnRTp%61. 1%100186186189221ppp186kPa3.8kPa189.7kPa232111(20.0L)LkPa100.6803(1.50mol) 1.50molmol0.05636L20.0L303KmolK8.314J1.50molV =2.00L p1 =1.89103 kPa p2 =1.59103 kPap1 p2 (1.891.

10、59)103 p2 1.59103= 100% = 18.9%整理ppt第二章第二章 熱化學(xué)熱化學(xué) 熱力學(xué)術(shù)語和基本概念熱力學(xué)術(shù)語和基本概念2.2 熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第一定律2.3 化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng) 2.4 Hess定律定律2.5 反應(yīng)熱的求算反應(yīng)熱的求算整理ppt 熱力學(xué)術(shù)語和基本概念熱力學(xué)術(shù)語和基本概念2.1.1 系統(tǒng)和環(huán)境系統(tǒng)和環(huán)境2.1.5 化學(xué)反應(yīng)計(jì)量式和反應(yīng)進(jìn)度化學(xué)反應(yīng)計(jì)量式和反應(yīng)進(jìn)度2.1.4 相相2.1.3 過程和途徑過程和途徑2.1.2 狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù)狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù) 整理ppt2.1.1 系統(tǒng)和環(huán)境系統(tǒng)和環(huán)境系統(tǒng)：系統(tǒng)：被研究對(duì)象。被研究對(duì)象。環(huán)境：環(huán)境：系

11、統(tǒng)外與其密切相關(guān)的部分。系統(tǒng)外與其密切相關(guān)的部分。（按系統(tǒng)與環(huán)境之間的物質(zhì)和能量傳遞情況）：（按系統(tǒng)與環(huán)境之間的物質(zhì)和能量傳遞情況）：敞開系統(tǒng)敞開系統(tǒng)，封閉系統(tǒng)封閉系統(tǒng)和和隔離系統(tǒng)隔離系統(tǒng)(孤立系統(tǒng)孤立系統(tǒng))。整理ppt敞開系統(tǒng)：敞開系統(tǒng)：與環(huán)境有物質(zhì)交換也有能量交換。與環(huán)境有物質(zhì)交換也有能量交換。整理ppt封閉系統(tǒng)：封閉系統(tǒng)：與環(huán)境無物質(zhì)交換有能量交換。與環(huán)境無物質(zhì)交換有能量交換。整理ppt隔離系統(tǒng)：隔離系統(tǒng)：與環(huán)境無物質(zhì)、能量交換。與環(huán)境無物質(zhì)、能量交換。整理ppt三種系統(tǒng)與環(huán)境之間物質(zhì)和能量的交換情況三種系統(tǒng)與環(huán)境之間物質(zhì)和能量的交換情況敞開系統(tǒng)敞開系統(tǒng)封閉系統(tǒng)封閉系統(tǒng)隔離系統(tǒng)隔離系統(tǒng)有

12、物質(zhì)交換有物質(zhì)交換沒有物質(zhì)交沒有物質(zhì)交換換沒有物質(zhì)交沒有物質(zhì)交換換有能量交換有能量交換有能量交換有能量交換沒有能量交沒有能量交換換整理ppt 選擇題：選擇題：下列情況中屬于封閉體系的是（下列情況中屬于封閉體系的是（ ）A A）氫氣在盛有氯氣的密閉絕熱容器中燃燒）氫氣在盛有氯氣的密閉絕熱容器中燃燒B B）反應(yīng)）反應(yīng)N N2 2O O4 4(g(g） 2NO2NO2 2(g)(g)在密閉容器中進(jìn)行在密閉容器中進(jìn)行C C）氫氧化鈉與鹽酸在敞口的燒杯中反應(yīng)）氫氧化鈉與鹽酸在敞口的燒杯中反應(yīng)D D）用水壺?zé)_水）用水壺?zé)_水答案：答案：B整理ppt2.1.2 狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù)狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù)狀態(tài)狀態(tài)：系統(tǒng)的

13、宏觀性質(zhì)的綜合表現(xiàn)。：系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)的綜合表現(xiàn)。由壓力、溫度、體積由壓力、溫度、體積和物質(zhì)的量等物理量所確定下來的系統(tǒng)存在的形式稱為系和物質(zhì)的量等物理量所確定下來的系統(tǒng)存在的形式稱為系統(tǒng)的狀態(tài)。統(tǒng)的狀態(tài)。狀態(tài)函數(shù)狀態(tài)函數(shù)：描述系統(tǒng)狀態(tài)的物理量：描述系統(tǒng)狀態(tài)的物理量 (p,V,T)。狀態(tài)函數(shù)的關(guān)系：狀態(tài)函數(shù)的關(guān)系： 根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程：根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程：pV=nRT 狀態(tài)函數(shù)之間有一定聯(lián)系。狀態(tài)函數(shù)之間有一定聯(lián)系。 整理pptP2T2=473KV23P1T1=373KV1=2m3P3T3=373KV3=1m3 （I）加）加 壓壓（II）加壓、升溫）加壓、升溫減壓、降溫減壓、降溫始始 態(tài)態(tài)終

14、終 態(tài)態(tài)整理ppt2.1.3 過程和途徑過程和途徑過程：過程：系統(tǒng)從始態(tài)到終態(tài)發(fā)生的一系列變化。系統(tǒng)從始態(tài)到終態(tài)發(fā)生的一系列變化。定溫過程定溫過程：始態(tài)、終態(tài)溫度相等，并且過程中始終保：始態(tài)、終態(tài)溫度相等，并且過程中始終保持這個(gè)溫度。持這個(gè)溫度。T1=T2定壓過程定壓過程：始態(tài)、終態(tài)壓力相等，并且過程中始終保：始態(tài)、終態(tài)壓力相等，并且過程中始終保持這個(gè)壓力。持這個(gè)壓力。p1=p2定容過程定容過程：始態(tài)、終態(tài)容積相等，并且過程中始終保：始態(tài)、終態(tài)容積相等，并且過程中始終保持這個(gè)容積。持這個(gè)容積。V1=V2整理ppt途徑：途徑：系統(tǒng)從始態(tài)變?yōu)榻K態(tài)所經(jīng)歷的過程總和，被稱為途徑。系統(tǒng)從始態(tài)變?yōu)榻K態(tài)所經(jīng)

15、歷的過程總和，被稱為途徑。狀態(tài)函數(shù)的特點(diǎn)是：狀態(tài)函數(shù)的特點(diǎn)是： 其變化值只取決于系統(tǒng)的起始狀態(tài)和終了狀態(tài)，而與系其變化值只取決于系統(tǒng)的起始狀態(tài)和終了狀態(tài)，而與系統(tǒng)變化所經(jīng)歷的具體途徑無關(guān)。統(tǒng)變化所經(jīng)歷的具體途徑無關(guān)。整理ppt2.1.4 相相均相系統(tǒng)均相系統(tǒng)(或單相系統(tǒng)或單相系統(tǒng))非均相系統(tǒng)非均相系統(tǒng)(或多相系統(tǒng)或多相系統(tǒng)) 系統(tǒng)中物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)系統(tǒng)中物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)完全相同的且與其他部分有明確完全相同的且與其他部分有明確界面分隔開來的任何均勻部分，界面分隔開來的任何均勻部分，叫做相。叫做相。整理ppt是非題：是非題： 1 1）聚集狀態(tài)相同的物質(zhì)混在一起，一定）聚集狀態(tài)相同的物質(zhì)混在一起

16、，一定是單相體系。是單相體系。 2 2）系統(tǒng)內(nèi)相界面越多，則相越多。）系統(tǒng)內(nèi)相界面越多，則相越多。思考題：思考題： 1 1） 高爐煉鐵反應(yīng)中，高爐煉鐵反應(yīng)中， FeOFeO(s)(s)+CO+CO(g)(g)FeFe(s)(s)+CO+CO2(g) 2(g) 問該系統(tǒng)中共有幾相？問該系統(tǒng)中共有幾相？整理ppt2.1.5 化學(xué)反應(yīng)計(jì)量式和反應(yīng)進(jìn)度化學(xué)反應(yīng)計(jì)量式和反應(yīng)進(jìn)度BBB 0 ZYBAzyba物質(zhì)物質(zhì)B的化學(xué)計(jì)量數(shù)的化學(xué)計(jì)量數(shù)規(guī)定：規(guī)定：生成物為正，反應(yīng)物為負(fù)生成物為正，反應(yīng)物為負(fù)。B化學(xué)反應(yīng)計(jì)量式：化學(xué)反應(yīng)計(jì)量式：ZYBA0zyba如如 WO3(s)+6H2(g )= 6H2O(l)+W(

17、s) ( WO3) = -1, (H2)= -6, (H2O)=6, (W)=1 整理ppt反應(yīng)進(jìn)度反應(yīng)進(jìn)度():表示化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行程度的物理量。表示化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行程度的物理量。 例如例如:對(duì)化學(xué)計(jì)量方程：對(duì)化學(xué)計(jì)量方程： d = B-1 d nB 或或 = B-1 nB = B-1 nB 式中：式中：nB為為B物質(zhì)的量，物質(zhì)的量， B為為B的化學(xué)計(jì)量數(shù)，的化學(xué)計(jì)量數(shù)， 為反應(yīng)進(jìn)度為反應(yīng)進(jìn)度,單位為單位為mol 。0 0B BB BB B整理ppt gNH2gH3gN322t0時(shí) nB/mol 3.0 10.0 0 0 t1時(shí) nB t2時(shí) nB/mol 1.5 5.5 3.0 1 2 mol0

18、. 11mol)0 . 30 . 2(NN2211nmol5 . 12mol0 . 12mol)00 . 2(NHNH3311nmol0 . 13mol)0 .100 . 7(HH2211n整理ppt gNHgH23gN21322mol0 . 22/1mol)0 . 30 . 2(22NN1n時(shí)1tt 2.0 7.0 2.0 (mol) 3.0 10.0 0 (mol)0t整理ppt使用使用 時(shí)應(yīng)注意：時(shí)應(yīng)注意：（1）反應(yīng)進(jìn)度）反應(yīng)進(jìn)度()的值與選用反應(yīng)式中何種物質(zhì)的量的變化的值與選用反應(yīng)式中何種物質(zhì)的量的變化進(jìn)行計(jì)算無關(guān)。進(jìn)行計(jì)算無關(guān)。（2）同一化學(xué)反應(yīng)如果化學(xué)反應(yīng)方程式的寫法不同物質(zhì)量）同

19、一化學(xué)反應(yīng)如果化學(xué)反應(yīng)方程式的寫法不同物質(zhì)量改變相同，則改變相同，則不同。不同。( (D D) )n n( (D D) )( (C C) )n n( (C C) )( (B B) )n n( (B B) )( (A A) )n n( (A A) )整理ppt2.2 熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第一定律2.2.1 熱和功熱和功2.2.3 熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第一定律2.2.2 熱力學(xué)能熱力學(xué)能整理ppt2.2.1 熱和功熱和功 系統(tǒng)與環(huán)境之間由于存在溫差而傳遞的能量。1.熱( Q )熱不是狀態(tài)函數(shù)。規(guī)定：系統(tǒng)吸熱：Q 0； 系統(tǒng)放熱： Q 0。整理ppt 系統(tǒng)與環(huán)境之間除熱之外以其他形式傳遞的能量 。

20、分類：體積功，非體積功系統(tǒng)對(duì)環(huán)境做功，W0（得功）2.功( W )規(guī)定：功不是狀態(tài)函數(shù)整理pptlFWexpexV1l體積功的計(jì)算：Vpex12exVVplApex整理ppt2.2.2 熱力學(xué)能熱力學(xué)能熱力學(xué)能(U)： 系統(tǒng)內(nèi)所有微觀粒子的全部 能量之和，也稱內(nèi)能。 U是狀態(tài)函數(shù)。 UUU12 熱力學(xué)能變化只與始態(tài)、終態(tài)有關(guān)，與變化途徑無關(guān)。整理ppt2.2.3 熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第一定律WQU 對(duì)于封閉系統(tǒng)熱力學(xué)第一定律的數(shù)學(xué)表達(dá)是為： 熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)是能量守恒與轉(zhuǎn)化定律。U1 U2QWU2 = U1 + Q + WU2 - U1 = Q + W整理ppt2.3 化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)化學(xué)

21、反應(yīng)的熱效應(yīng)2.3.1 定容反應(yīng)熱定容反應(yīng)熱2.3.5 標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓2.3.4 熱化學(xué)方程式熱化學(xué)方程式2.3.3 rUm和和rHm 2.3.2 定壓反應(yīng)熱定壓反應(yīng)熱2.3.6 標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓整理ppt 封閉系統(tǒng)，在定容過程中QV表示。體積功QV = 在定容且非體積功為零的過程中，封閉系統(tǒng)從環(huán)境吸收的熱等于系統(tǒng)熱力學(xué)能的增加。2.3.1 定容反應(yīng)熱定容反應(yīng)熱整理ppt 封閉系統(tǒng)，在定壓過程中Qp表示。若系統(tǒng)不做非體積功，則：2.3.2 定壓反應(yīng)熱定壓反應(yīng)熱VpQUpex111222)(VpUVpUQp112212VpVpQUUp12ex12VVpQUUp整理ppt

22、0, 0HH放熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)令：U + pV = H 焓，狀態(tài)函數(shù) H = H2 H1 焓變 則：Qp = H在定壓且非體積功為零的過程中，封閉系統(tǒng)從環(huán)境吸收的熱等于系統(tǒng)焓的增加。整理ppt對(duì)于無氣體參加的反應(yīng)，W = pex V=0有氣體參加的反應(yīng)：WQUVpHUex2.3.3 rUm和和rHm rUmrHm=rUmrHm=pex VrHm n(g)RT=rHmRTB(g)=rHm整理ppt標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)： 表示化學(xué)反應(yīng)及其反應(yīng)熱(標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變)關(guān)系的化學(xué)反應(yīng)方程式。2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)氣體：T，p = p =100kPa液、固體：T，p 下，純物質(zhì)溶液：溶質(zhì)B，bB=b =1

23、molkg-1cB=c =1molL-12.3.4 熱化學(xué)方程式熱化學(xué)方程式(298.15K) = 483.64kJmol-1rHm稱為反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變。rHm整理ppt2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)2H2(g)+O2(g) 2H2O(l)H2(g)+ O2(g) H2O(g)21(298.15K) = 483.64kJmol-1rHm 聚集狀態(tài)不同時(shí)， 不同。rHm(298.15K) = 571.66kJmol-1rHm 化學(xué)計(jì)量數(shù)不同時(shí)， 不同。rHm(298.15K) = 241.82kJmol-1rHm整理ppt 在溫度T下,由參考狀態(tài)單質(zhì)生成物質(zhì)B(B=+1)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩

24、爾焓變，稱為物質(zhì)B的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓。H2(g)+ O2(g) H2O(g)212.3.5 標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓(B,相態(tài),T) ，單位是kJmol-1fHm(H2O ,g,298.15K) = 241.82kJmol-1fHmfHm(參考態(tài)單質(zhì),T)=0整理ppt 在溫度T下, 物質(zhì)B (B= 1)完全氧化成指定產(chǎn)物時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變，稱為物質(zhì)B的標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓。)g(COC2) l (OHH2)O(l2H(g)CO (g)OOH(l)CH2222332.3.6 標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓(B,相態(tài),T) ，單位是kJmol-1cHm(CH3OH ,l,298.15K) = 726.5

25、1kJmol-1cHm0), g,CO(2TcHm0), l ,OH(2TcHm整理ppt2.4 Hess定律定律 化學(xué)反應(yīng)不管是一步完成還是分幾步完成，其反應(yīng)熱總是相同的。rHm,1rHm,2rHm+=或rHm=rHm,i 整理ppt例：已知下，反應(yīng)：計(jì)算298.15K下，CO的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓。)(gCO (g)OC(s)(1)22(g)CO (g)OCO(g)(2)2221應(yīng)用：1.利用方程式組合計(jì)算rHm(1) = 393.5kJmol-1rHm(2) = 282.98kJmol-1rHm整理ppt解：解法一：解法一：利用Hess定律)(gOC(s)2)g(CO)g(O221 gCO2途

26、徑1途徑2解法二：解法二：(g)CO(g)OC(s)22222)(gCO(g)OCO(g)11CO(g)(g)OC(s)22,3rHm,1rHm,2rHm,3rHm,1rHm,2rHm= 110.53kJmol-1,1rHm,2rHm,3rHm整理ppt2.5 反應(yīng)熱的求算反應(yīng)熱的求算2.5.1 由標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓計(jì)算由標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓計(jì)算 反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變2.5.2 由標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓計(jì)算由標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓計(jì)算 反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變整理ppt(g)5O(g)4NH23(g)6H(g)O5(g)2N222 gOH6)4NO(g2=490.25+6(-241.82)

27、-4 (-46.11)-0kJmol-1= 905.4 8kJmol-12.5.1 由標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓計(jì)算由標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓計(jì)算 反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變r(jià)Hm=?fHm(NH3,g)4fHm(O2,g)5fHm(NO,g)4fHm(H2O,g)6(NO,g)+4fHm(H2O,g)6fHm(NH3,g)+-4fHm(O2,g)5fHmrHm=整理ppt結(jié)論： aA + bB yY + zZ(B,相態(tài),T)fHmBrHm(T) =整理ppt)g(CO22.5.2 由標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓計(jì)算由標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓計(jì)算 反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變cHm(C)cHm(CO)=-cHm(C)=,

28、1rHmcHm(CO)=,2rHm)(gOC(s)2)g(CO)g(O221,3rHm=-,3rHm,1rHm,2rHm整理ppt結(jié)論： aA + bB yY + zZ(B,相態(tài),T)-BrHm(T) =cHm整理ppt3.1 化學(xué)反應(yīng)速率的概念化學(xué)反應(yīng)速率的概念第三章第三章 化學(xué)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)化學(xué)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)3.5 催化劑與催化作用催化劑與催化作用3.4 反應(yīng)速率理論和反應(yīng)機(jī)理簡(jiǎn)介反應(yīng)速率理論和反應(yīng)機(jī)理簡(jiǎn)介3.3 溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響 Arrhenius方程方程3.2 濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響 速率方程速率方程整理ppt3.1 化學(xué)反應(yīng)速率的概念化學(xué)反應(yīng)速率的概

29、念 平均速率和瞬時(shí)速率平均速率和瞬時(shí)速率 定容反應(yīng)速率定容反應(yīng)速率整理ppt 平均速率和瞬時(shí)速率平均速率和瞬時(shí)速率1. 平均速率某一有限時(shí)間間隔內(nèi)濃度的變化量。 2NO2 (CCl4) + O2(g)例： N2O5(CCl4)211252152252)ON()ON()ON(ttccrtc)ON(52整理pptt/s00.0000.2003001.150.1806002.180.1619003.110.14412003.950.13018005.360.10424006.50.08430007.420.06842008.750.04454009.620.028660010.170.0187800

30、10.530.01211.20.0000mL/ )(O2STPV152Lmol/ONc11sLmol/r51029. 751046. 651080. 551021. 551069. 451079. 351004. 351003. 151044. 251059. 140，4中中N2O5的分解速率的分解速率N2O5(CCl4) 2NO2(CCl4)+ 1/2O2(g)整理pptt1= 0 s c1(N2O5) = 0.200 molL-1 t2=300 s c2(N2O5) = 0.180 molL-1s 300Lmol )ON(-152r5-1-16.67 10 mol Ls整理pptc(N2O

31、5)/(molL-1)t/s 時(shí)間間隔t趨于無限小時(shí)的平均速率的極限。0limtrr 2. 瞬時(shí)速率經(jīng)過A點(diǎn)切線斜率的負(fù)數(shù)為2700s時(shí)刻的瞬時(shí)速率。整理pptA點(diǎn)切線的斜率=5112.58 10 mol Ls s10)08 .55(Lmol)144. 00(2-15-1-125(N O )2.58 10 mol Lsrt1 = 0 s c1(N2O5)= 0.144 molL-1t2 = 5580 s c2(N2O5)= 0 molL-1整理ppt 定容反應(yīng)速率定容反應(yīng)速率 2NO2 (CCl4) + O2(g)例： N2O5(CCl4)21-125(N O ) mol L300 sct5-

32、1-16.67 10 mol Ls 24-1-11.33 10 mol L(NO )sct5-1-213.33 10 mol L)s(Oct整理pptr定容條件下的反應(yīng)速率(molL-1s-1)ddrV t定容條件下，定義：對(duì)于一般的化學(xué)反應(yīng)：BBB0BBBBddd1dddncrV tVttBBddddntt整理ppttzctyctbctacrddddddddZYBAaA(aq) + bB(aq) yY(aq) + zZ(aq)tprdd1BB對(duì)于定容的氣相反應(yīng)：溶液中的化學(xué)反應(yīng)：整理ppt3.2 濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響 速率方程速率方程 化學(xué)反應(yīng)速率方程化學(xué)反應(yīng)速率方程 濃

33、度與時(shí)間的定量關(guān)系濃度與時(shí)間的定量關(guān)系 由實(shí)驗(yàn)確定反應(yīng)速率方程的由實(shí)驗(yàn)確定反應(yīng)速率方程的 簡(jiǎn)單方法簡(jiǎn)單方法初始速率法初始速率法整理ppt40，CCl4中N2O5分解反應(yīng)的r:c( N2O5 )3.2.1 化學(xué)反應(yīng)速率方程化學(xué)反應(yīng)速率方程 N2O5的分解速率與N2O5濃度的比值是恒定的，即反應(yīng)速率r與c(N2O5)成正比?？梢姡?ON(52kcr t /st /s018003002400600300090042001200540015s/ON:2cr41065.341060.341062.341061.341059.341069. 341062. 341064. 341068. 341061.

34、315s /ON:2cr整理ppt對(duì)于一般的化學(xué)反應(yīng)：,反應(yīng)級(jí)數(shù)：若=1，A為一級(jí)反應(yīng)； =2，B為二級(jí)反應(yīng)，則+=3，總反應(yīng)級(jí)數(shù)為3。，必須通過實(shí)驗(yàn)確定其值。通常a,b。 k 反應(yīng)速率系數(shù)：零級(jí)反應(yīng) molL-1 s-1； 一級(jí)反應(yīng) s-1；二級(jí)反應(yīng) (molL -1)-1 s-1。k 不隨濃度而變，但受溫度的影響，通常溫度升高， k 增大。ZYBAzybaBAckcr 整理ppt)I ()OS(- 282ckcr)(O)NO(22cckr 22)NO(ckr 2-3-)H()BrO()Br(cckcr gCOgNO gCOgNO2500K2 gHI2gIgH22 gNO2gOgNO222a

35、qIaqSO2aqI3aqOS324282aqO3Haq3Braq6HaqBrOaqBr2235 gOHgNg2Hg2NO222)(H)NO(22cckr )I ()H(22ckcr 整理ppt例如：反應(yīng)的有關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下： gO2HgNg2Hg2NO22K10732 試驗(yàn)編號(hào)12345)Lmol/(H12c)Lmol/(NO1 -c)sLmol/(11r7109 . 76102 . 35103 . 16104 . 66102 . 33.2.2 由實(shí)驗(yàn)確定反應(yīng)速率方程的由實(shí)驗(yàn)確定反應(yīng)速率方程的 簡(jiǎn)單方法簡(jiǎn)單方法初始速率法初始速率法整理ppt該反應(yīng)的速率方程：)H(NO22cckr 對(duì)NO而言是

36、二級(jí)反應(yīng)，對(duì)H2而言是一級(jí)反應(yīng)。 試問如何求出反應(yīng)速率系數(shù)？整理ppt中的分解速率方程為：在452CClON)ON()ON(5252kcr亦可寫為：tkccd)ON()ON(d5252ktcct)ON()ON(ln52052tcctkcct05252d)O(N)ON(d0一級(jí)反應(yīng)）通式：()A()A(ln0ktcct 濃度與時(shí)間的定量關(guān)系濃度與時(shí)間的定量關(guān)系, )ON(d)ON(d5252kctc)A(ln)A(ln0cktct又：整理pptlnc-t 關(guān)系應(yīng)為直線 -4.5-3.5-2.5-1.502000400060008000t/slnc(N2O5)整理ppt 當(dāng)反應(yīng)物A的轉(zhuǎn)化率為50%

37、時(shí)所需的反應(yīng)時(shí)間稱為半衰期，用 表示。 2/ 1t對(duì)于一級(jí)反應(yīng),其半衰期為：,2102/1cct因半衰期：,ln/21021ktcctln則2121/lnktlnkkt6930221.ln/ln整理ppt零級(jí)、一級(jí)、二級(jí)反應(yīng)的速率方程總結(jié)：零級(jí)、一級(jí)、二級(jí)反應(yīng)的速率方程總結(jié)：*僅適用于只有一種反應(yīng)物的二級(jí)反應(yīng)。21kr )A(kcr 2)A(ckr )A(1)A(10cktct)A()A(0cktct)A(ln)A(ln0cktct)A(tc)A(lntc)A(1tckc2)A(0k693. 0)A(10kc*t1/2整理ppt3.3.1 Arrhenius方程方程3.3 溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響

38、溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響 Arrhenius方程方程3.3.3 對(duì)對(duì)Arrhenius方程的進(jìn)一步分析方程的進(jìn)一步分析3.3.2 Arrhenius方程方程的應(yīng)用的應(yīng)用整理ppt影響反應(yīng)速率的因素有： k和cB k與溫度有關(guān)，T增大，一般k也增大， 但kT不是線性關(guān)系。反應(yīng)速率方程BAckcr 3.3.1 Arrhenius方程方程整理ppt410235. 0410469. 0410933. 041082. 141062. 341029. 631041. 331035. 331030. 331025. 331019. 331014. 31/skT/1 kln值不同溫度下的k(g)O21)(CClN

39、O2)(CClON242452整理pptArrhenius方程：方程：（指數(shù)形式）k0指前參量Ea實(shí)驗(yàn)活化能，單位為kJmol-1。RTEkk/0ae lnk-1/T 圖 k-T 圖k-T 關(guān)系圖：整理ppt由Arrhenius方程可定義Ea：a0ln ln EkkRT對(duì)數(shù)形式：顯然lnk1/T為直線關(guān)系，a2dln dEkTRT2adln dkERTT則直線的截距為lnk0 。REa直線的斜率為 ，整理ppt1.已知T1k1， T2k2，求Ea 通?；罨艿臄?shù)值在40 400 kJmol-1 之間，多數(shù)為60250 kJmol-1 。21a1211lnTTREkk1a011/lnlnRTEk

40、kTT時(shí)，兩式相減，整理得到：3.3.2 Arrhenius方程方程的應(yīng)用的應(yīng)用2a022/lnlnRTEkkTT時(shí)，整理ppt2.由Ea計(jì)算反應(yīng)速率系數(shù)例題： N2O5(g)2NO2 (g) +1/2O2(g)已知：T1=298.15K, k1=0.46910-4s-1 T2=318.15K, k2=6.2910-4s-1求：Ea及時(shí)的k3。1 -121221amolkJ102lnkkTTTTRE解：31a1311lnTTREkk133s1012. 6k整理ppt 2. 溫度升高，k增大，一般反應(yīng)溫度每升高10，k將增大210倍；3.3.3 對(duì)對(duì)Arrhenius方程的進(jìn)一步分析方程的進(jìn)一步

41、分析 1. 在 ，Ea處于方程的指數(shù)項(xiàng)中，對(duì)k有顯著影響，在室溫下， Ea每增加4kJmol-1，k值降低約80%；RTEkk/0ae整理ppt 4. 對(duì)不同反應(yīng)，升高相同溫度， Ea大的反應(yīng) k 增大的倍數(shù)多，因此升高溫度對(duì)反應(yīng)慢的反應(yīng)有明顯的加速作用。211212TTTTREkkaln 3. 根據(jù) 對(duì)同一反應(yīng)，升高一定溫度，在高溫區(qū)值增加較少， 因此對(duì)于原本反應(yīng)溫度不高的反應(yīng) ,可采用升溫的方法提高反應(yīng)速率；整理ppt3.4.1 碰撞理論碰撞理論3.4 反應(yīng)速率理論和反應(yīng)機(jī)理簡(jiǎn)介反應(yīng)速率理論和反應(yīng)機(jī)理簡(jiǎn)介3.4.4 反應(yīng)機(jī)理與元反應(yīng)反應(yīng)機(jī)理與元反應(yīng)3.4.3 活化能與反應(yīng)速率活化能與反應(yīng)速

42、率3.4.2 活化絡(luò)合物理論活化絡(luò)合物理論 整理ppt 以氣體分子運(yùn)動(dòng)論為基礎(chǔ)，主要用于氣相雙分子反應(yīng)。例如：反應(yīng)發(fā)生反應(yīng)的兩個(gè)基本前提： 發(fā)生碰撞的分子應(yīng)有足夠高的能量發(fā)生碰撞的分子應(yīng)有足夠高的能量 碰撞的幾何方位要適當(dāng)碰撞的幾何方位要適當(dāng))g(O)g(NO)g(NO)g(O223)(ONO)(3ckcr 3.4.1 碰撞理論碰撞理論整理ppt能夠發(fā)生反應(yīng)的碰撞為有效碰撞。能夠發(fā)生有效碰撞的分子為活化分子。整理ppt氣體分子的能量分布和活化能的比值（分子分?jǐn)?shù)）總數(shù)與分子單位能量區(qū)間的分子數(shù)范圍內(nèi)表示具有能量NNEEEENN）（活化分子的能量分?jǐn)?shù)陰影面積表示活化分子分子平均能量ckEE整理pp

43、t 以量子力學(xué)對(duì)反應(yīng)過程中的能量變化的研究為依據(jù)，認(rèn)為從反應(yīng)物到生成物之間形成了勢(shì)能較高的活化絡(luò)合物，活化絡(luò)合物所處的狀態(tài)叫過渡態(tài)。例如反應(yīng)：(g)O(g)NO(g)ONO(g)223其活化絡(luò)合物為 ，具有較高的勢(shì)能Eac 。它很不穩(wěn)定，很快分解為產(chǎn)物分子NO2和O2。 N O O O O3.4.2 活化絡(luò)合物理論活化絡(luò)合物理論(過渡態(tài)理論過渡態(tài)理論)整理ppt整理ppt化學(xué)反應(yīng)過程中能量變化曲線化學(xué)反應(yīng)過程中能量變化曲線整理pptE()反應(yīng)物(始態(tài))勢(shì)能E()生成物(終態(tài))勢(shì)能正反應(yīng)的活化能 Ea(正) =Eac - E()逆反應(yīng)的活化能 Ea(逆) =Eac - E()rHm= E() -

44、 E()= Eac - Ea(逆) -Eac - Ea(正) rHm= Ea(正) - Ea(逆) Ea(正) Ea(逆)， rHm 0 ，為放熱反應(yīng)；Ea(正) Ea(逆)， rHm 0 ，為吸熱反應(yīng)。整理ppt Arrhenius活化能：由普通分子轉(zhuǎn)化為活化分子所需要的能量。3.4.3 活化能與反應(yīng)速率活化能與反應(yīng)速率Tolman活化能：k*aEEE反應(yīng)物分子平均能量活化分子的平均能量k*EE 對(duì)于氣相雙分子簡(jiǎn)單反應(yīng)，碰撞理論已推算出：Ea=Ec+1/2RTEc 。 常把Ea看作在一定溫度范圍內(nèi)不受溫度的影響。整理ppt 溫度影響：當(dāng)濃度一定，溫度升高，活化分子分?jǐn)?shù)增多,反應(yīng)速率增大。 濃度影響：當(dāng)溫度一定，某反應(yīng)的活化能也一定時(shí), 濃度增大, 分子總數(shù)增加，活化分子數(shù)隨之增多,反應(yīng)速率增大。整理ppt 意義：通過實(shí)驗(yàn)一旦證實(shí)某一有確定反應(yīng)物和生成物的反應(yīng)為元反應(yīng),就可以根據(jù)化學(xué)反應(yīng)計(jì)量方程式直接寫出其速率方程式。 反應(yīng)機(jī)理：化學(xué)反應(yīng)過程中經(jīng)歷的真實(shí)反應(yīng)步驟的集合。 元反應(yīng)：由反應(yīng)物一步生成生成物的反應(yīng)，沒有可用宏觀實(shí)驗(yàn)方法檢測(cè)到的中間產(chǎn)物。 3ONO ckcr 則 gOgNOgOgNO22K5