普通化學(xué)教學(xué) 化學(xué)反應(yīng)的基本原理與大氣污染

1、整理課件第二章 化學(xué)反應(yīng)的基本原理與大氣污染整理課件目的要求 (1)了解熵變及吉布斯函數(shù)變的意義，掌握化學(xué)反應(yīng) rGm的近似計(jì)算，能應(yīng)用 rGm 判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向。 (2)掌握rGm 與K的關(guān)系及有關(guān)計(jì)算，理解濃度、壓力和溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響。 (3)了解濃度、溫度與反應(yīng)速率的定量關(guān)系。了解元反應(yīng)和反應(yīng)級(jí)數(shù)的概念。能用阿侖尼烏斯公式進(jìn)行初步計(jì)算。能用活化能和活化分子的概念，說(shuō)明濃度、溫度、催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響。了解鏈反應(yīng)與光化學(xué)反應(yīng)的一般概念。 (4)了解大氣的主要污染物，溫室效應(yīng)、臭氧層空洞、酸雨及光化學(xué)煙霧等綜合性大氣污染及其控制。了解清潔生產(chǎn)和綠色化學(xué)的概念。整理課件學(xué)反應(yīng)的方向

2、和吉布斯函數(shù)變2.1.1 影響化學(xué)反應(yīng)方向的因素1、自發(fā)反應(yīng)在給定條件下能自動(dòng)進(jìn)行的反應(yīng)或過(guò)程叫自發(fā)反應(yīng)或自發(fā)過(guò)程，例如：氣體向真空膨脹熱量從高溫物體傳入低溫物體濃度不等的溶液混合均勻鋅片與硫酸銅的置換反應(yīng)等它們的逆過(guò)程都不能自動(dòng)進(jìn)行自發(fā)并不意味著迅速整理課件2、最低能量原理（焓變判據(jù)）： 1878年，法國(guó)化學(xué)家 M.Berthelot和丹麥化學(xué)家 J.Thomsen提出：自發(fā)的化學(xué)反應(yīng)趨向于使系統(tǒng)放出最多的能量。許多放熱反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行。例如：(298K) = -285.83kJmol-1rHmH2(g)+ O2(g) H2O(l)21(298K) = -55.84kJmol-1rHmH+(

3、aq) + OH-(aq) H2O(l)學(xué)反應(yīng)的方向和吉布斯函數(shù)變整理課件有些吸熱反應(yīng)也能自發(fā)進(jìn)行。例如： C100H2O(l) H2O(g)CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g)NH4Cl (s) NH4+(aq)+Cl-(aq)= 9.76kJmol-1rHm= 178.32kJmol-1rHm= 44.0kJmol-1rHm冰融化、NH4NO3溶解是自發(fā)又吸熱的整理課件學(xué)反應(yīng)的方向和吉布斯函數(shù)變事實(shí)證明：不能用是放熱還是吸熱來(lái)判斷化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)方向焓變只是影響反應(yīng)自發(fā)性的因素之一，但不是唯一的影響因素。整理課件例如 1.NH4Cl(s) NH4+(aq) + Cl-(aq)rHm

4、= 14.7 kJmol-1為什么有些吸熱過(guò)程亦能自發(fā)進(jìn)行呢為什么有些吸熱過(guò)程亦能自發(fā)進(jìn)行呢? ?NH4Cl晶體中NH4+ 和Cl- 的排列是整齊有序的。NH4C1晶體進(jìn)入水中后，形成水合離子(以aq表示)并在水中擴(kuò)散。在NH4Cl溶液中，無(wú)論是NH4+(aq)、Cl-(aq)還是水分子，它們的分布情況比 NH4C1 溶解前要混亂得多。整理課件為什么有些吸熱過(guò)程亦能自發(fā)進(jìn)行呢為什么有些吸熱過(guò)程亦能自發(fā)進(jìn)行呢? ?2.Ag2O(s) 2Ag(s) + O2(g)12rHm=31.05 kJmol-1再如反應(yīng)前后, 不但物質(zhì)的種類和“物質(zhì)的量”增多, 并產(chǎn)生了熱運(yùn)動(dòng)自由度很大的氣體, 整個(gè)物質(zhì)體系

5、的混亂程度增大。整理課件熵是系統(tǒng)內(nèi)物質(zhì)微觀粒子的混亂度(或無(wú)序度)的量度。S=k lnk為玻爾茲曼常數(shù)，為系統(tǒng)的微觀狀態(tài)的數(shù)目(熱力學(xué)概率或混亂度)?；旌锨皥D2.1 混合熵示意圖混合后思考思考：兩種氣體混合過(guò)程的熵變?nèi)绾?？混合過(guò)程使系統(tǒng)的混亂度增加，因此熵增加?；旌线^(guò)程使系統(tǒng)的混亂度增加，因此熵增加。3、反應(yīng)的熵變整理課件在孤立系統(tǒng)中發(fā)生的自發(fā)進(jìn)行反應(yīng)必伴隨著熵的增加，或孤立系統(tǒng)的熵總是趨向于極大值。這就是自發(fā)過(guò)程的熱力學(xué)準(zhǔn)則，稱為熵增加原理熵增加原理。S孤立 0 隔離系統(tǒng)的熵判據(jù)：4、熱力學(xué)第二定律自發(fā)過(guò)程平衡狀態(tài)(2.2)S孤立 =S系+ S環(huán)0， 過(guò)程自發(fā)S系+ S環(huán)0 ，不可能發(fā)生的過(guò)

6、程整理課件系統(tǒng)內(nèi)物質(zhì)微觀粒子的混亂度與物質(zhì)的聚集狀態(tài)和溫度等有關(guān)。在絕對(duì)零度時(shí)，理想晶體內(nèi)分子的各種運(yùn)動(dòng)都將停止，物質(zhì)微觀粒子處于完全整齊有序的狀態(tài)。人們根據(jù)一系列低溫實(shí)驗(yàn)事實(shí)和推測(cè)，總結(jié)出一個(gè)經(jīng)驗(yàn)定律5、熱力學(xué)第三定律在絕對(duì)零度時(shí)，一切純物質(zhì)的完美晶體的熵值都在絕對(duì)零度時(shí)，一切純物質(zhì)的完美晶體的熵值都等于零。等于零。( 2. 3 )S (0 K) = 0整理課件(1) 對(duì)于同一種物質(zhì)： Sg Sl Ss(3) 對(duì)于不同種物質(zhì)： S復(fù)雜分子 S簡(jiǎn)單分子(4) 對(duì)于混合物和純凈物： S混合物 S純物質(zhì) (2) 同一物質(zhì)在相同的聚集狀態(tài)時(shí)，其熵值隨溫度的升高而 增大。 S高溫S低溫6、標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵：

7、單位物質(zhì)的量的純物質(zhì)在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的規(guī)定熵，Sm ,單位為J.moL-1 K-1 ，附錄三可查。整理課件(HF)Sm(HCl)Sm(HBr)Sm(HI)Sm(CH3OCH3,g)Sm(CH3CH2OH,g)Sm(6)、相對(duì)分子質(zhì)量相近，分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜的，其Sm大。(5)、結(jié)構(gòu)相似，相對(duì)分子質(zhì)量不同的物質(zhì)， Sm隨相對(duì)分子質(zhì)量增大而增大。一個(gè)導(dǎo)致氣體分子數(shù)增加的過(guò)程或反應(yīng)總伴隨著熵一個(gè)導(dǎo)致氣體分子數(shù)增加的過(guò)程或反應(yīng)總伴隨著熵值增大值增大。即： S 0；如果氣體分子數(shù)減少，S 0。整理課件熵變的計(jì)算 7、熵變的計(jì)算 化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵變m A + n B x C + y D rSm S ,(生成物生

8、成物) - S ,(反應(yīng)物反應(yīng)物) x S ,C + y S ,D m S ,A + n S ,B r ( T ) r ( 298.15 K ) SmSm整理課件例：例：試計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下石灰石熱分解反應(yīng)的熵變和焓變，并初步分析該反應(yīng)的自發(fā)性 r (298.15 K) =BB (B) = (39.75 + 213.74) - 92.9 59J. .mol-1. .K-1= 160.59 J.mol-1SmSm解解：CaCO3(s)CaO(s)CO2(g)+ f (298.15 K)/(kJ. mol-1) -1206.92 -635.09 -393.509 (298.15 K)/(J. mol-1

9、 . K-1) 92.9 39.75 213.74SmHm=(-635.09)+(-393.509)-(-1206.92) kJ. .mol-1= 178.32 kJ. .mol-1 r (298.15 K)BB f Hm,B (298.15 K) =Hm整理課件1875年，美國(guó)化學(xué)家吉布斯吉布斯(Gibbs)首先提出一個(gè)把焓和熵歸并在一起的熱力學(xué)函數(shù)G (現(xiàn)稱吉布斯自由能或吉布斯函數(shù))，并定義：G = H TS對(duì)于等溫過(guò)程:吉布斯：美國(guó)物理學(xué)家、化學(xué)家(18391903)，1958年入選美國(guó)名人紀(jì)念館。8、反應(yīng)的吉布斯函數(shù)變G = H TS式(2.6)稱為吉布斯等溫方程吉布斯等溫方程或?qū)懗桑?/p>

10、r Gm = r Hm Tr Sm(2.6)整理課件學(xué)反應(yīng)的方向和吉布斯函數(shù)變 2.1.2、反應(yīng)自發(fā)性的判斷 1、以G 為判斷標(biāo)準(zhǔn) 若反應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下進(jìn)行，則： rG m 0 ，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下反應(yīng)逆向自發(fā)； rGm = 0， 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下反應(yīng)處于平衡狀態(tài)自發(fā)）自發(fā)）不能自發(fā)進(jìn)行(逆過(guò)程不能自發(fā)進(jìn)行(逆過(guò)程平衡狀態(tài)平衡狀態(tài)自發(fā)進(jìn)行自發(fā)進(jìn)行 0G 0G 0G整理課件應(yīng)當(dāng)指出，如果化學(xué)反應(yīng)在恒溫恒壓條件下，除體積功外還做非體積功 w，則吉布斯函數(shù)判據(jù)就變?yōu)?熱力學(xué)可推導(dǎo)出）：此式的意義是在等溫、等壓下，一個(gè)封閉系統(tǒng)所能做的最大非體積功 (- w ) 等于其吉布斯自由能的減少 (- G ) 。-G - w

11、自發(fā)過(guò)程-G = - w 平衡狀態(tài)-G 0結(jié)論結(jié)論rGm(383 K)= rGm(383 K) + RT lnp(CO2)/p = 82.24 - 3830.1676 kJ. .mol-1 + 0.008.314kJ. .mol-1.K-1383 Kln(30Pa/105Pa) = (18.05-25.83) kJ. .mol-1 = -7.78 kJ. .mol-1整理課件 1、可逆反應(yīng) 在同樣的條件下，既可向正反應(yīng)方向進(jìn)行又可向逆反應(yīng)方向進(jìn)行的反應(yīng)稱為可逆反應(yīng)。原則上所有的化學(xué)反應(yīng)都具有可逆性，只是可逆程度不同。在反應(yīng)式中常用“ ”來(lái)代替“”。 例如：H2 + I2 2HI 整理課件 2、

12、 化學(xué)平衡 在一定條件下，當(dāng)可逆反應(yīng)處于化學(xué)平衡狀態(tài)： 化學(xué)平衡的特征：（1）系統(tǒng)的組成（分壓、濃度）不隨時(shí)間而變，但不一定相等。（2）化學(xué)平衡是動(dòng)態(tài)平衡，正、逆反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行。（3）平衡組成與達(dá)到平衡的途徑無(wú)關(guān)。（4）當(dāng)外界條件稍有變化，平衡即打破，建立新的平衡。（5）化學(xué)平衡是rG=0的狀態(tài) 0正逆整理課件1、實(shí)驗(yàn)平衡常數(shù)在一定溫度下，對(duì)任何可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，化學(xué)反應(yīng)方程式中生成物濃度或分壓以化學(xué)計(jì)量數(shù)的絕對(duì)值為冪指數(shù)的乘積與反應(yīng)物濃度或分壓以化學(xué)計(jì)量數(shù)的絕對(duì)值為冪指數(shù)的乘積相除，其值為一常數(shù)，叫實(shí)驗(yàn)平衡常數(shù)（或經(jīng)驗(yàn)平衡常數(shù)）,以Kc或Kp表示，單位不能確定，它的大小表示化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的程度

13、。整理課件有關(guān)平衡常數(shù)的幾點(diǎn)說(shuō)明：(1) 氣體反應(yīng)(2) 溶液反應(yīng)(3) 復(fù)相反應(yīng)（固體和純液體、水不寫入式中）)(H)pp(N)(NHpK (g) 2NH(g)3H(g)N 23232p322 如如O(l)H(g)CO(aq)Ca (aq)2H(s)CaCO2223 )(Hc)c(Cap(COK222 bBaAeEdDpppppK bBaAeEdDcccccK 如 Sn2+(aq)+2Fe3+(aq) Sn4+ (aq)+2Fe2+(aq)23Fe2Sn22Fe4SnccccK整理課件(4) 平衡常數(shù)表達(dá)式和數(shù)值與反應(yīng)式的書(shū)寫有關(guān))p(Hp(I(HI)pK (g) 2HI(g)I(g)H22

14、2p22 )(H)p(Ipp(HI)K HI(g) (g)I21(g)H2121/221/2p22 2pp)(KK 整理課件 2、標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)K 平衡常數(shù)表達(dá)式中，有關(guān)組分的濃度(或分壓)用相對(duì)濃度(或相對(duì)分壓)來(lái)表示，即c/c或p/p，(其中 )，標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)是量綱為一的量，無(wú)單位，K的大小反映化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的程度。K越大，說(shuō)明改反應(yīng)進(jìn)行的越徹底，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越高。K的大小決定于反應(yīng)的本性、溫度以及標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的選擇，與壓力或組成無(wú)關(guān)。1L1molc 100kPap 整理課件32223322)/pp(H)/pp(N)/pp(NHK (g)H 2N(g)3H(g)N 如如2222223)/cc(H)

15、/cc(Ca)/pp(COK O(l)H(g)CO(aq)Ca (aq)2H(s)CaCO O(l)2H(g)Cl(aq)Mn (aq)4H(aq)2Cl(s)MnO2222 又又如如2422)/cc(Cl)/cc(H)/cc(Mn)/pp(ClK 整理課件(1). 表達(dá)式的書(shū)寫方式不同；(2). 單位不同； (3). 大小均反應(yīng)一定溫度下的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的程度； (4).不不同同。與與數(shù)數(shù)值值上上相相同同，而而與與pcKKKK掌握標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的求算方法掌握標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的求算方法3、標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)與經(jīng)驗(yàn)平衡常數(shù)的區(qū)別整理課件當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí) rGm(T) = 0，則熱力學(xué)等溫方程式可寫成KRTTG

16、ln)(mr或RTTGK)(lnmrrGm(T)=rGm(T) + RTlnQ =04、標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)熱力學(xué)函數(shù)的關(guān)系Qeq=K整理課件5、轉(zhuǎn)化率的概念以及應(yīng)用在化工生產(chǎn)中常用轉(zhuǎn)化率來(lái)衡量化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的程度100%某反應(yīng)物的總量某反應(yīng)物的總量某反應(yīng)物已轉(zhuǎn)化的量某反應(yīng)物已轉(zhuǎn)化的量的平衡轉(zhuǎn)化率。的平衡轉(zhuǎn)化率。 時(shí)時(shí)平衡總壓為平衡總壓為，求該溫度下當(dāng)系統(tǒng)的，求該溫度下當(dāng)系統(tǒng)的 時(shí)的時(shí)的，該反應(yīng)在，該反應(yīng)在 的分解反應(yīng)為的分解反應(yīng)為 例例(g)ON 200kPa 0.116K298K (g)2NO (g)ON (g)ON4224242整理課件起始時(shí)物質(zhì)的量起始時(shí)物質(zhì)的量/mol10平衡時(shí)物質(zhì)的量平

17、衡時(shí)物質(zhì)的量/mol平衡時(shí)總物質(zhì)的量平衡時(shí)總物質(zhì)的量/mol平衡分壓平衡分壓/kPa(g)O 2N(g)ON2421 2121n 總總總總p11 總總p12 解解)/pOp(N)/pp(NOK4222 0.116pp)11/(pp)12(2 總總總總12%0.12 整理課件6、多重平衡規(guī)則 一個(gè)給定化學(xué)反應(yīng)計(jì)量方程式的平衡常數(shù)，無(wú)論反應(yīng)分幾步完成，其平衡常數(shù)表達(dá)式完全相同，也就是說(shuō)當(dāng)某總反應(yīng)為若干個(gè)分步反應(yīng)之和（或之差）時(shí)，則總反應(yīng)的平衡常數(shù)為這若干個(gè)分步反應(yīng)平衡常數(shù)的乘積（或商）。 rG3 =rG1+rG2 即-RTlnK3= -RTlnK1+ （-RTlnK2）lnK3= lnK1+lnK

18、2 所以，K3=K1. K2整理課件。：2223221412K1123K(g)2Cl(g)COC (g) 2COCl(3) 106.0K COCl(g) (g)1/2ClCO(g) (2) 101.3K (g) 2CO(g)COC (1) 1123K時(shí)的時(shí)的在在石墨石墨計(jì)算反應(yīng)計(jì)算反應(yīng) 石墨石墨時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)：時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)：例：已知下列反應(yīng)在例：已知下列反應(yīng)在 )()(整理課件(g)OCl 2C(g)2Cl(g)COC( (4) (1)2(2) 222 )石墨石墨得得1224K)(KK 43K1K 解解整理課件(2)當(dāng)涉及各物質(zhì)的初始量、變化量、平衡量時(shí)，關(guān)鍵是搞清楚各物質(zhì)的變化量之比即

19、為反應(yīng)式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。有關(guān)平衡計(jì)算中，應(yīng)特別注意：有關(guān)平衡計(jì)算中，應(yīng)特別注意：(1)寫出配平的化學(xué)反應(yīng)方程式，并注明物質(zhì)的聚集狀態(tài)(如果物質(zhì)有多種晶型，還應(yīng)注明是哪一種)。整理課件例：例：C(s) + CO2(g) = 2CO(g)是高溫加工處理鋼鐵零件時(shí)涉及脫碳氧化或滲碳的一個(gè)重要化學(xué)平衡式。試分別計(jì)算該反應(yīng)在298.15 K 和1173 K 時(shí)的平衡常數(shù)，并簡(jiǎn)要說(shuō)明其意義。解解：C(s,石 墨 )+ CO2(g)2CO(g) f Hm (298.15 K)/(kJ. mol-1) 0 -393.509 -110.525 Sm (298.15 K)/(J. mol-1 . K-1

20、) 5.74 213.74 197.674(1)298.15 K時(shí)= 2(-110.525)- 0 -(-393.509) kJ. mol-1= 172.459 kJ. mol-1rHm (298.15 K ) = f Hm (B，298.15 K)BBv= ( 2 197.674 - 5.740 - 213.74 ) J.K-1. .mol-1= 175.87 J. K-1. . mol-1BBvSm (298.15 K)rSm (298.15 K) =整理課件(2) 1173 K時(shí)= 172.5 - 2980.1759 kJ. mol-1 = 120.1 kJ. mol-1 rGm (29

21、8.15 K) = r Hm (298.15 K) T . r Sm (298.15 K)ln K = - rGm (298.15 K) /RT45.48K 15.298KmolJ 314. 8molJ 10001 .120111K = 9.1 10-22 rGm (1173 K) r Hm (298.15 K) T . r Sm (298.15 K)= 172.5 - 11730.1759 kJ. mol-1 = -33.83 kJ. mol-1 ln K = - rGm (298.15 K) /RT469. 3K 1173KmolJ 314. 8molJ 1000)83.33(111K 3

22、2整理課件結(jié)果討論T (K) rGm / kJ. mol-1KC + CO2 = 2CO298.15120.19.1 10-22逆向自發(fā) 鋼鐵滲碳1173-33.8332正向自發(fā) 鋼鐵脫碳 從計(jì)算結(jié)果可以看出，在常溫下堆放的煤炭是不會(huì)轉(zhuǎn)化成有毒的CO；反之在高溫條件下，則將有利于CO的生成。整理課件解解：起始時(shí)物質(zhì)的量/mol 1.2 2.0 0平衡時(shí)物質(zhì)的量/2SO2(g) + O2(g)2SO3(g)平衡時(shí)的摩爾分?jǐn)?shù) x 例：例：將 1.2 mol SO2 和 2.00 mol O2 的混合氣體，在 800K 和101.325 kPa 的總壓力下，緩慢通過(guò) V2O5 催化劑使生成SO3 在

23、恒溫恒壓下達(dá)到平衡后，測(cè)得混合物中生成的 SO3 為1.10 mol。試?yán)蒙鲜鰧?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求該溫度下反應(yīng) 2SO2 + O2 = 2SO3 的K， rGm 及SO2 的轉(zhuǎn)化率，并討論溫度、總壓力的高低對(duì)SO2 轉(zhuǎn)化率的影響。整理課件平衡分壓/kPakPa 82. 3)65. 2/10. 0(kPa 325.101)SO()SO(22eqxppkPa 4 .55)65. 2/45. 1 (kPa 325.101)O()O(22eqxppkPa 1 .42)65. 2/10. 1 (kPa 325.101)SO()SO(33eqxpp2194 .55)82. 3(100) 1 .42(22%100

24、SO SO SO222的起始量已轉(zhuǎn)化的量平衡時(shí)的轉(zhuǎn)化率%7 .91%10020. 110. 1/)O(/)SO(/)SO(2eq22eq23eqppppppK)O()SO()SO(2eq22eq23eqpppprGm (800 K) = -RT ln K = -8.314 J. K-1. mol-1800 Kln 219 = -3.58104 J. mol-1 整理課件此反應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，可判斷rS 0，而從上面計(jì)算已得rGm 0 ，則根據(jù)吉布斯等溫方程式 G = H T . S 可判斷必為 r Hm 0 的放熱反應(yīng)，根據(jù)平衡移動(dòng)原理，高壓低溫有利于提高 SO2 的轉(zhuǎn)化率。（在接觸法

25、制硫酸的生產(chǎn)實(shí)踐中，為了充分利用SO2 ，采用比本題更為過(guò)量的氧氣，在常壓下 SO2 的轉(zhuǎn)化率可高達(dá)9698%，所以實(shí)際上無(wú)需采取高壓。）討論：整理課件1、化學(xué)平衡的移動(dòng) 化學(xué)平衡的移動(dòng)：當(dāng)外界條件改變時(shí)，化學(xué)反應(yīng)從一種平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)變到另一種平衡狀態(tài)的過(guò)程。 影響化學(xué)平衡的因素：濃度、壓力和溫度原理 任何一個(gè)處于化學(xué)平衡的系統(tǒng)，當(dāng)某一確定系統(tǒng)平衡的因素（如濃度、壓力、溫度等）發(fā)生改變時(shí)，系統(tǒng)的平衡將向著減弱外界因素的改變的方向移動(dòng)。整理課件3、化學(xué)平衡移動(dòng)的定量說(shuō)明 rG=rG + RTlnQ，又rG=-RTlnKrG=-RTlnK + RTlnQ=RTln(Q/K) 當(dāng) QK時(shí)，rGK時(shí)，rG

26、0，反應(yīng)逆向進(jìn)行。斷此時(shí)的反應(yīng)方向斷此時(shí)的反應(yīng)方向 ，判，判系統(tǒng)中系統(tǒng)中 。若此時(shí)。若此時(shí)時(shí)的時(shí)的在在計(jì)算反應(yīng)計(jì)算反應(yīng) 例例1.01kPag),p(Ig),p(H40.5kPag)p(HI,K320K(g)H21(g)I21 HI(g)2222 ，整理課件13mol8.18kJ10206.549)(130.684/2(260.9/2)32026.48)(62.438/2 23mrmr104.6K3.08320)/(8.314108.18/RTGlnKRTlnKG 得得由由(298.15K)ST(298.15K)H(TK)G mrmrmr 解解該反應(yīng)正向進(jìn)行該反應(yīng)正向進(jìn)行 21/221/22KQ

27、102.4940.5/1001.01/100p(HI)/pg)/p,p(Hg)/p,p(IQ整理課件化學(xué)平衡移動(dòng)原理4、濃度（或氣體分壓）對(duì)化學(xué)平衡的影響：濃度改變不會(huì)影響K而只會(huì)改變Q，因此利用K可以對(duì)平衡移動(dòng)程度做定量計(jì)算。恒溫下，增加反應(yīng)物的濃度或者減少生產(chǎn)物的濃度，平衡正向移動(dòng)；而減少反應(yīng)物的濃度或者增大生產(chǎn)物的濃度，平衡逆向移動(dòng)。就公式來(lái)說(shuō)，當(dāng)反應(yīng)物濃度增大時(shí)，Q的數(shù)值會(huì)因?yàn)榉帜冈龃蠖冃?，因而?huì)使得QK，平衡正向移動(dòng)，原有的平衡被破壞。整理課件 5、壓力（總壓）對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響： 壓力的變化對(duì)沒(méi)有氣體參加的反應(yīng)影響不大。恒溫下，增大壓力，平衡向氣體分子數(shù)目減少的方向移動(dòng)；減小壓

28、力，平衡向氣體分子數(shù)目增加的方向移動(dòng)。該處的壓力指的是總壓力。 。的的平平衡衡轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化化率率時(shí)時(shí)相相同同溫溫度度、壓壓力力為為 該該反反應(yīng)應(yīng)的的，試試求求：的的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化化率率為為時(shí)時(shí)達(dá)達(dá)平平衡衡，溫溫度度為為 和和在在總總壓壓為為已已知知反反應(yīng)應(yīng)： 例例(g)ON101.3kPa5 K 50.2%(g)ON325K101.3kPa(g)O 2N(g)ON4242242 (2) (1) ；整理課件(g)ON1mol,)On(N 4242的的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化化率率設(shè)設(shè)反反應(yīng)應(yīng)起起始始時(shí)時(shí)， (1)起始時(shí)物質(zhì)的量/mol10平衡時(shí)物質(zhì)的量/mol平衡時(shí)總物質(zhì)的量/mol平衡分壓/kPa(g)O 2N(g)ON24

29、21 2121n 總總101.311 101.312 解解)/pOp(N)/pp(NOK4222 1.37100101.30.52010.5024100101.3)11/(100101.3)12(222 25.1%0.251 1.37100101.3514K K22 不變不變溫度不變，溫度不變， (2)整理課件濃度、壓力改變并不改變平衡常數(shù)，而溫度對(duì)平衡的影響是通過(guò)對(duì)平衡常數(shù)的改變而達(dá)到的。mrmrmrmrSTHG RTlnKG mrmrSTHRTlnK 6、溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響RSRTHKmrmrln整理課件2211KTKT時(shí)時(shí)平平衡衡常常數(shù)數(shù)為為溫溫度度 時(shí)時(shí)平平衡衡常常數(shù)數(shù)為為設(shè)設(shè)溫溫度

30、度) ()11(ln2112mr12mr12TTTTRHTTRHKK式(2.28)稱為范特霍夫 (vant Hoff )等壓方程式。J. H. vant Hoff (18521911) 荷蘭物理化學(xué)家，因發(fā)現(xiàn)溶液中化學(xué)動(dòng)力學(xué)法則和滲透壓的規(guī)律榮獲1901年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。整理課件K/TRSRTHKmrmrlnln K rHm 0吸熱反應(yīng)圖2.2 不同熱效應(yīng)時(shí) ln K 與 1/T 關(guān)系圖整理課件例：在下列的平衡體系中3H2(g) + N2(g) 2NH3(g) rH = -92.2kJmol-1增加H2的濃度或分壓減小NH3的濃度或分壓增加體系總壓力增加體系溫度加催化劑加He平衡向右移動(dòng)平衡向右

31、移動(dòng)平衡向右移動(dòng)平衡向左移動(dòng)平衡不移動(dòng)平衡不移動(dòng)整理課件化學(xué)平衡的移動(dòng)或化學(xué)反應(yīng)的方向是考慮反應(yīng)的自發(fā)性，決定于rGm是否小于零；而化學(xué)平衡則是考慮反應(yīng)的限度，即平衡常數(shù)，它取決于 rGm (注意不是rGm)數(shù)值的大小。整理課件 影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素：反應(yīng)物的本性，反應(yīng)物的濃度和系統(tǒng)的溫度、壓力、催化劑 等宏觀量，光、電磁等外場(chǎng)。整理課件1、反應(yīng)速率：對(duì)于化學(xué)反應(yīng)BBB0vtddV1即用單位時(shí)間單位體積內(nèi)發(fā)生的反應(yīng)進(jìn)度來(lái)定義反應(yīng)速率。根據(jù)d= vB1dnB，對(duì)于恒容反應(yīng) dcB=dnB/V，上式可寫成反應(yīng)速率的常用定義式：tcvdd1BB的 SI單位：moldm-3 s-1整理課件t)c(t

32、ctcdHd31d)N(dd)NH(d21223N2(g)+3H2(g)2NH3(g)例如例如：對(duì)于合成氨反應(yīng)其反應(yīng)速率：整理課件時(shí)01BBttc2、平均速率某一有限時(shí)間間隔內(nèi)濃度的變化量。整理課件t1= 0 s c1(N2O5) = 0.200 molL-1 t2=300 s c2(N2O5) = 0.180 molL-11 -1 -5-1sLmol103 . 3s 3002Lmol2N2O4 (CCl4) + O2(g)例：2N2O5(CCl4)整理課件 1、基元反應(yīng) 1.1、基元反應(yīng)：把反應(yīng)物分子在碰撞中一步直接轉(zhuǎn)化為生成物分子的反應(yīng)。通常遇到的化學(xué)反應(yīng)大都是非基元反應(yīng)，基元反應(yīng)很少。

33、1.2、質(zhì)量作用定律：基元反應(yīng)的反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度以方程式中化學(xué)計(jì)量數(shù)的絕對(duì)值為冪指數(shù)的連乘積成正比。此處的“質(zhì)量”實(shí)際上指的是“濃度”。 整理課件.eEdD .bBaA 速速率率方方程程式式為為根根據(jù)據(jù)質(zhì)質(zhì)量量作作用用定定律律：其其 bBaAckcv設(shè)下面反應(yīng)為基元反應(yīng)設(shè)下面反應(yīng)為基元反應(yīng)222CONOCONO (3)22O2NO2NO (2)2222ClSOClSO (1)Clkc(SOv22 )(NOkcv22 )c(CO)kc(NOv2 速率常數(shù):k基元反應(yīng)速率方程一級(jí)反應(yīng)二級(jí)反應(yīng)三級(jí)反應(yīng)整理課件 bBaAckcv反應(yīng)速率常數(shù) 反應(yīng)速率常數(shù)和反應(yīng)級(jí)數(shù)k 的物理意義：在一定的條件下(溫

34、度、催化劑)，反應(yīng)物濃度均為1mol/L時(shí)的反應(yīng)速率。 k 不隨濃度而變，但受溫度的影響，通常溫度升高， k 增大。k隨催化劑而改變，其單位隨反應(yīng)級(jí)數(shù)改變。速率方程A的級(jí)數(shù)B的級(jí)數(shù)整理課件速率方程 對(duì)于非基元反應(yīng)（復(fù)雜反應(yīng)），其速率方程式不可由質(zhì)量作用定律得出，而是由實(shí)驗(yàn)測(cè)定得，因此其反應(yīng)級(jí)數(shù)不一定與化學(xué)方程式系數(shù)一致。其值可以是整數(shù)、分?jǐn)?shù)或零。O2HN2H 2NO1073K222 時(shí)時(shí)如如：在在)(H(NO)ckcv)(NO)c(Hkcv22222 而而不不是是： 為為：實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)測(cè)測(cè)得得其其速速率率方方程程式式整理課件由兩個(gè)或兩個(gè)以上元反應(yīng)構(gòu)成的化學(xué)反應(yīng)稱為復(fù)合反應(yīng)對(duì)于反應(yīng)： 2NO + 2

35、H2 N2 + 2H2O根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出速率方程為 = k c(NO)2 . c(H2)則可肯定此反應(yīng)決非元反應(yīng)。進(jìn)一步的反應(yīng)機(jī)理反應(yīng)機(jī)理研究認(rèn)為這個(gè)反應(yīng)按照下列連續(xù)的過(guò)程進(jìn)行的：確定非基元反應(yīng)的速率方程式 初始速率法反應(yīng)機(jī)理反應(yīng)機(jī)理為2NO + H2 N2 + H2O2 （慢） H2 + H2O2 2H2O（快）整理課件整理課件整理課件元素的放射性衰變，蔗糖水解， H2O2 分解等屬于一級(jí)反應(yīng)。kcdtdctcckdtcdc00ktcc0ln將上式進(jìn)行整理并積分可得：或lnc = - kt + lnc04、 一級(jí)反應(yīng)當(dāng)反應(yīng)物消耗一半所需的時(shí)間，稱為半衰期半衰期，符號(hào)為 t1/2。kkt693

36、. 02ln21整理課件60Co 的 t1/2 14C 的 t1/2 = 5730 年238U 的 t1/2 = 4.5109年232Th 的 t1/2 = 1.41010年14C 常用于文物的年代測(cè)定238U常用于地球的年齡測(cè)定232Th是半衰期最長(zhǎng)的同位素60Co是醫(yī)用放射性同位素例如整理課件時(shí)間 tln c一級(jí)反應(yīng)的三個(gè)特征：lnc對(duì)t作圖為一直線t1/2與反應(yīng)物起始濃度無(wú)關(guān)速率常數(shù) k 的量綱為(時(shí)間)1例：例：從考古發(fā)現(xiàn)的某古書(shū)卷中取出的小塊紙片，測(cè)得其中 14C/12C 的比值為現(xiàn)在活的植物體內(nèi) 14C/12C 的比值的0.795 倍。試估算該古書(shū)卷的年代。已知該反應(yīng)為一級(jí)反應(yīng)，半

37、衰期為5730a。整理課件14a1021. 1a 5730693. 0kttkcccc )a1021. 1 ( 26. 1ln 795. 0lnln14000可求得此一級(jí)反應(yīng)速率常數(shù)k根據(jù)c = 0.795 c0，可得：t = 1900 a解：解：已知a573021t，147C147N0-1e-+整理課件溫度的影響和阿侖尼烏斯公式 一般說(shuō)來(lái)，溫度升高，反應(yīng)速率增大。溫度升高10K，反應(yīng)速率大概增大至原來(lái)的2到4倍，即 原因： (1) 升高溫度，分子的運(yùn)動(dòng)速度加快，單位時(shí)間內(nèi)的碰撞頻率增加； (2) 系統(tǒng)的平均能量增加，增加了活化分子百分?jǐn)?shù)。4210TTkk整理課件阿侖尼烏斯阿侖尼烏斯根據(jù)大量實(shí)

38、驗(yàn)和理論驗(yàn)證，提出反應(yīng)速率與溫度的定量關(guān)系式：RTEAek/aOT/Klnk(a)(b)K/ TO圖2.3 常見(jiàn)反應(yīng)的速率常數(shù)k與T的關(guān)系S. A. Arrhenius (18591927)，瑞典物理化學(xué)家，因提出電解質(zhì)溶液理論，首創(chuàng)電離學(xué)說(shuō)獲 1903 年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。k整理課件A常數(shù)，指前因子, R摩爾氣體常數(shù)；T熱力學(xué)溫度；Ea活化能, 對(duì)某一給定反應(yīng)，Ea為定值，在反應(yīng)溫度區(qū)間變化不大時(shí)，Ea和A不隨溫度而改變。 整理課件21a1T1T1REk2klnlnARTEalnk T111 當(dāng)當(dāng)溫溫度度為為lnARTEalnk T222 當(dāng)當(dāng)溫溫度度為為(1) 可求算不同溫度下的反應(yīng)速率常數(shù)(

39、2) 可求算一個(gè)反應(yīng)的活化能整理課件應(yīng)當(dāng)注意：應(yīng)當(dāng)注意：)()11(ln2112a12a12TTTTRETTREkk)()11(ln2112mr12mr12TTTTRHTTRHKK例：例：在 301 K (28)時(shí),新鮮牛奶約 4 h 變酸，但在278 K(5)的冰箱內(nèi)，鮮牛奶可保持48 h 才變酸。設(shè)在該條件下牛奶變酸的反應(yīng)速率與變酸時(shí)間成反比，試估算在該條件下牛奶變酸反應(yīng)的活化能。若室溫從 288 K (15)升到 298 K (25)，則牛奶變酸反應(yīng)速率將發(fā)生怎樣的變化。整理課件) (lnln2112a1212TTTTREkkh 4h 482112tt485. 2448lnK 301K

40、278KmolJ 314. 8)K 278K 301(ln11a12E14amolJ 105 . 7E解：解：(1)反應(yīng)活化能的估算整理課件051. 1K 298K 288KmolJ 314. 8K )288298(molJ 105 . 7 )( ln11142112a12TTRTTE9 . 212(2) 反應(yīng)速率隨溫度升高而發(fā)生的變化溫度從288 K升高到298 K，由公式可得：所以反應(yīng)速率增大到原來(lái)速率的2.9倍。整理課件 反應(yīng)的活化能和催化劑在不同的理論中，活化能活化能的定義是不相同的。被人們廣泛接受的化學(xué)反應(yīng)速度理論有碰撞理論碰撞理論和過(guò)渡態(tài)理論過(guò)渡態(tài)理論。1、 活化能的概念2、碰撞理

41、論只有具有足夠能量的反應(yīng)物分子的碰撞才有可能發(fā)生反應(yīng)。這種能夠發(fā)生反應(yīng)的碰撞叫有效碰撞有效碰撞。發(fā)生反應(yīng)的有效碰撞的分子，還必須沿著特定的方向碰撞。那些具有足夠高能量，能發(fā)生有效碰撞的分子稱為活化分子活化分子，要使普通分子成為活化分子所需最小能量稱為活化能活化能。整理課件反應(yīng)速率理論NO2與O3反應(yīng)的示意圖整理課件3、過(guò)渡態(tài)理論具有足夠能量的分子彼此以適當(dāng)?shù)目臻g取向相互靠近到一定程度時(shí)，會(huì)引起分子或原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的連續(xù)性變化，使原來(lái)以化學(xué)鍵結(jié)合的原子間的距離變長(zhǎng)，而沒(méi)有結(jié)合的原子間的距離變短，形成了過(guò)渡態(tài)的構(gòu)型，稱為活化絡(luò)合物活化絡(luò)合物。例如：OC + ONOOCONOOCO + NO活化絡(luò)合物

42、(過(guò)渡態(tài))反應(yīng)物(始態(tài))生成物(終態(tài))整理課件反應(yīng)過(guò)程能量EIE#EIIEa (正)Ea (逆)E終態(tài)始態(tài)(過(guò)渡態(tài))III圖2.4 反應(yīng)系統(tǒng)中活化能示意圖mraa(HEE）逆正Ea (正) = E# - EIEa (逆) = E# - EII整理課件例：例： 已知下列氨分解反應(yīng)已知下列氨分解反應(yīng) 的活化能的活化能約為約為300 kJ. mol-1試?yán)脴?biāo)準(zhǔn)熱力學(xué)函數(shù)估算合成氨反應(yīng)的活化能。試?yán)脴?biāo)準(zhǔn)熱力學(xué)函數(shù)估算合成氨反應(yīng)的活化能。解解：N2(g)12+32H2(g)NH3(g)(1) 先計(jì)算出該反應(yīng)的r Hm (298.15 K)113mf2mf2mfmrmolkJ 11.46 molkJ

43、)11.46(00 )K 298.15 g, ,NH( )K 298.15 g, ,H(23)K 298.15 g, ,N(21)K 15.298(HHHH(2) 設(shè)氨分解反應(yīng)為正反應(yīng)，已知其活化能 Ea(正) 300 kJ.mol-1，則合成氨為逆反應(yīng)，其活化能為Ea(逆) 。根據(jù)式 (2.37)，作為近似計(jì)算， rHm可用rHm (298.15 K)代替，則可得：)K 15.298(mraaHEE）逆正111mraamolkJ 254molkJ 11.46molkJ 300 )K 15.298(HEE）正逆N2(g)12+32H2(g)NH3(g)整理課件 穩(wěn)定性可分為熱力學(xué)穩(wěn)定性和動(dòng)力學(xué)

44、穩(wěn)定性兩類。一個(gè)熱力學(xué)穩(wěn)定系統(tǒng)必然在動(dòng)力學(xué)上也是穩(wěn)定的。但一個(gè)熱力學(xué)上不穩(wěn)定的系統(tǒng)，由于某些動(dòng)力學(xué)的限制因素(如活化能太高)，在動(dòng)力學(xué)上卻是穩(wěn)定的(如合成氨反應(yīng)等)。2、 熱力學(xué)穩(wěn)定性與動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性例如： 在常溫下，空氣中的 N2 和 O2 能長(zhǎng)期存在而不化合生成 NO。且熱力學(xué)計(jì)算表明 N2(g) + O2(g) = 2NO(g) 的 rGm (298.15 K) 0，則N2 與 O2 混合氣必定也是動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定系統(tǒng)。又如：已知 CCl4 不會(huì)與 H2O 反應(yīng)，但反應(yīng)CCl4(l) + 2H2O(l) = CO2(g) + 4HCl(aq)的 rGm (298.15 K) = 379.93 k

45、J. mol1，則必定是熱力學(xué)不穩(wěn)定而動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定的系統(tǒng)。整理課件濃度影響：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。3 加快反應(yīng)速率的方法整理課件溫度影響：溫度升高，大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)的速度加快 分子運(yùn)動(dòng)速率加快,反應(yīng)物分子間碰撞頻率增大 活化分子百分?jǐn)?shù)增大原因：整理課件4-1、催化劑：存在少量就能加快反應(yīng)而本身最后并無(wú)損耗的物質(zhì)。整理課件催化劑的主要特征（1）改變反應(yīng)途徑，降低活化能，使反應(yīng)速率增大（2）只能改變達(dá)到平衡的時(shí)間而不能改變平衡的狀態(tài)（3）有特殊的選擇性（4）對(duì)某些雜質(zhì)特別敏感助催化劑 合成氨的鐵催化劑-Fe Al2O3 K2O

46、中- Fe是主催化劑主催化劑， Al2O3 、K2O等是助催化劑。助催化劑。催化劑毒物 如CO可使合成氨鐵催化劑中毒整理課件催化劑對(duì)反應(yīng)活化能的影響整理課件 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，催化劑參與的分解反應(yīng)，改變了反應(yīng)機(jī)理，降低了反應(yīng)活化能，增大了活化分子分?jǐn)?shù)，反應(yīng)速率顯著增大?；罨芙档褪够罨肿訑?shù)增加整理課件例：例：計(jì)算合成氨反應(yīng)采用鐵催化劑后在 298 K和773 K時(shí)反應(yīng)速率各增加多少倍？設(shè)未采用催化劑時(shí) Ea1 = 254 kJ.mol-1,采用催化劑后 Ea2 = 146 kJ. mol-1。解：解：設(shè)指前因子 A 不因采用鐵催化劑而改變，則根據(jù)阿侖尼烏斯公式可得：TREEkk lnln2 a,

47、1 a,12121811112100 . 857.43K 298KmolJ 314. 8molJ 1000)146254(ln1812100 . 8當(dāng) T = 298 K，可得：如果 T = 773 K(工業(yè)生產(chǎn)中合成氨反應(yīng)時(shí)的溫度），可得：712100 . 2整理課件塑料中各種防老化劑大多屬于負(fù)催化劑負(fù)催化劑。汽車尾氣凈化催化劑多孔陶瓷為載體Pt、Pd、Ru為主催化劑CeO2為助催化劑少量的鉛即可使其中毒，從而失去催化活性。因此，安裝這種尾氣凈化催化劑的汽車是不能夠使用含鉛汽油的。4-2、汽車尾氣凈化催化劑整理課件從活化分子和活化能的觀點(diǎn)來(lái)看，增加單位體積內(nèi)活化分子總數(shù)可加快反應(yīng)速率。 活化

48、分子總數(shù)活化分子總數(shù) = = 活化分子分?jǐn)?shù)活化分子分?jǐn)?shù)分子總數(shù)分子總數(shù)分子總數(shù)活化分子分?jǐn)?shù)活化分子總數(shù)反應(yīng)速率增大濃度（或壓力） 升高溫度使用催化劑（降低活化能）整理課件 大氣污染及其控制近半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，隨著工業(yè)和交通運(yùn)輸?shù)难杆侔l(fā)展，向大氣中大量排放煙塵、有害氣體、金屬氧化物等，使某些物質(zhì)的濃度超過(guò)它們的本底值本底值并對(duì)人及動(dòng)植物產(chǎn)生有害的效應(yīng)，這就是大氣污染大氣污染。主要熱點(diǎn)問(wèn)題： 全球性的酸雨全球性的酸雨 溫室效應(yīng)溫室效應(yīng) 臭氧層的破壞臭氧層的破壞 光化學(xué)煙霧光化學(xué)煙霧整理課件 環(huán)境化學(xué)與重要大氣污染事件1. 1. 環(huán)境化學(xué)與環(huán)境污染物環(huán)境化學(xué)與環(huán)境污染物環(huán)境科學(xué)是以實(shí)現(xiàn)人和自然和諧為目的

49、,研究以及調(diào)整人與自然關(guān)系的科學(xué)。它是 20 世紀(jì) 70 年代初由多學(xué)科交叉滲透而形成的綜合性新學(xué)科。環(huán)境化學(xué)既是環(huán)境科學(xué)的核心組成部分，也是化學(xué)學(xué)科的一個(gè)新的重要分支。它是以化學(xué)物質(zhì)在環(huán)境中出現(xiàn)而引起的環(huán)境問(wèn)題為研究對(duì)象，以解決環(huán)境問(wèn)題為目標(biāo)的一門新興的交叉學(xué)科。它主要研究有害化學(xué)物質(zhì)在環(huán)境介質(zhì)中存在的濃度、形態(tài)和危害等問(wèn)題。整理課件三廢三廢：廢氣、廢液和廢渣三致三致：致突變、致癌、致畸環(huán)境污染物的來(lái)源： 工業(yè)：三廢，量大、成分復(fù)雜、毒性強(qiáng) 農(nóng)業(yè)：農(nóng)藥、化肥、農(nóng)業(yè)廢棄物等 交通運(yùn)輸：噪音、燃料燃燒的排放物等 生活：生活中的“三廢” 等。整理課件對(duì)流層頂對(duì)流層頂對(duì)流層對(duì)流層平流層頂平流層頂平流

50、層平流層中間層中間層中間層頂中間層頂熱層熱層( (電離層電離層) )N2、O2、ArCO2、H2ON N2 2、O O2 2、O O3 3N2、O2+、O+、NO+、O2、e - -N2、O2、O2+、NO+0110100908070605040302010離地面高度 z/ km160 200 240 280 320溫度 T/K2 大氣圈的結(jié)構(gòu)與組成整理課件表表 干燥清潔空氣的組成干燥清潔空氣的組成( (體積分?jǐn)?shù)體積分?jǐn)?shù)) )氣體類別 氣體類別氮(N2)78.09氦(He)5.2410-4氧(O2)20.95氪(Kr)1.010-4氬(Ar)0.93氫(H2)0.510-4二氧化碳(CO2)0

51、.03氙(Xe)0.0810-4氖(Ne)1810-4臭氧(O3)0.0110-4/%/%整理課件原因是冬季燃煤所致，主要污染物為顆粒物、SO2 等黃色煙霧。12月10日大霧散去，4000 人死亡，其中大部分是老人，感染支氣管炎和有關(guān)肺部疾病的患者達(dá)數(shù)千人。倫敦的警察舉著火把讓自己看清別人，也讓別人看清自己。倫敦?zé)熿F 1952.12.593 重要的大氣污染事件整理課件原因是汽車排放的廢氣造成的，主要污染物是O3、PAN、醛類、NOx 等蘭色煙霧，死亡 400 人。這類污染容易在夏秋季、氣溫較高的氣象條件下形成。整理課件 大氣的主要污染物及控制1. 1. 大氣的主要污染物及危害大氣的主要污染物及

52、危害 大氣污染物一般分為兩類：一次一次( (原生原生) )污染物污染物，即由污染物直接排入大氣的；二次二次( (次生次生) )污染物污染物，是由一次污染物在大氣中進(jìn)行熱和光化學(xué)反應(yīng)后的產(chǎn)物。后者往往危害性更大。整理課件 氮氧化物氮氧化物：NO、NO2等等NOx是形成硝酸酸雨的主要?dú)怏w，其毒性比CO高10倍左右。 硫氧化物：硫氧化物：SO2、SO3 (SOx)硫氧化物主要來(lái)自于燃煤，是形成硫酸酸雨的主要?dú)怏w。 顆粒物：顆粒物：大氣顆粒物包括塵（飄塵、落塵）、煙、霧等。 烴類烴類CxHy( (或簡(jiǎn)寫為或簡(jiǎn)寫為 HC)主要來(lái)源有煉油廠排放氣、油品的不完全燃燒。 CO和和CO2人類排放量最大的污染物，

53、主要來(lái)自于燃料的不完全燃燒。其毒害是使血液失去輸氧能力。整理課件NOxCxHyO2紫外光逆溫層O3 85%PAN 10%醛等光化學(xué)煙霧引發(fā)反應(yīng)引發(fā)反應(yīng)O NO NOnm 3922hv成因總反應(yīng)成因總反應(yīng)危害危害 強(qiáng)氧化性、強(qiáng)刺激性，會(huì)引起紅眼病等。光化學(xué)煙霧整理課件小高爐煉鋼土法煉鋅貴州威寧彝族回族苗族自治縣二塘鎮(zhèn)整理課件 工人所在的金屬表帶磨光部有130多名工人，他們每天都要接觸二氧化硅、重二氧化硅、重金屬、三氯乙烯金屬、三氯乙烯等可能導(dǎo)致職業(yè)病的有害物質(zhì)。 一名工人展示自己體檢的胸片3030歲的人歲的人6060歲的肺歲的肺 工人工人“重金屬中毒重金屬中毒” 北京青年報(bào) 2002年12月23

54、日 整理課件山窩里的冶煉廠修了一條200多米的煙道直通向山頂?shù)臒焽?。廣西壯族自治區(qū)柳州金秀瑤族自治縣的七建鄉(xiāng)和三角鄉(xiāng)之間。人民網(wǎng)，2002年12月15日04:15 土法生產(chǎn)砒霜天真的孩子還不知道自己身上這些會(huì)發(fā)痛發(fā)癢的斑點(diǎn)意味著什么。整理課件 (1) 固定源排放的廢氣比例較高、污染嚴(yán)重 (2) 燃煤大國(guó)，屬煤煙型污染。 (3) 機(jī)動(dòng)車污染日益嚴(yán)重。2 我國(guó)空氣污染的主要特征原因：原因：煤為主要能源，廢氣一般雖經(jīng)除塵但未脫硫民用煤比例過(guò)高燃煤設(shè)備熱效率低發(fā)展中國(guó)家整理課件(1) 消除煙塵(2) 二氧化硫的控制2Ca(OH)22SO22CaSO3H2O12+.+H2O12.SO2H2OCa(HSO

55、3)2H2O12CaSO3+Ca(HSO3)212O2+H2OCaSO4.2H2O+H2SO4(石膏)石灰乳法：主要技術(shù)措施：主要技術(shù)措施： 改進(jìn)產(chǎn)生污染源的生產(chǎn)工藝和設(shè)備 更換燃料或使用清潔能源 凈化排出的廢氣3 大氣污染的控制和防治原理整理課件(3) 汽車廢氣治理六環(huán)牌 HX-OEM-3C-I 型三元催化劑CO +NON2CO212+CO +C8H18+13O29CO29H2O+當(dāng)前 Pt、Pd、Ru 催化劑 (CeO2 為助催化劑、耐高溫陶瓷為載體) 可使尾氣中有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化率超過(guò) 90%。整理課件 全球性大氣污染1. 1. 酸雨酸雨酸雨、全球氣候變暖與臭氧層的破壞是當(dāng)前困擾世界的三大全球

56、性大氣污染問(wèn)題。酸雨又稱酸沉降，它是指 pH5.6的天然降水（濕沉降）和酸性氣體及顆粒物的沉降（干沉降）。當(dāng)前世界最嚴(yán)重的三大酸雨區(qū)是西北歐、北美和中國(guó)。我國(guó)酸雨 H2SO4/HNO3 10/1，而發(fā)達(dá)國(guó)家為 (12)/1。1999年度全國(guó)降水污染狀況整理課件(1) SO2 + H2O = H2SO3 2H2SO3 + O2 = H2SO4SO3 + H2O = H2SO4(2) 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO酸雨對(duì)水體、森林和土壤都有重要影響，如使石灰?guī)r溶酸雨對(duì)水體、森林和土壤都有重要影響，如使石灰?guī)r溶解，海岸線后退，樹(shù)木枯死，造成的損失很大。解，海岸線后退，樹(shù)木枯死，造成的

57、損失很大。1998年年我國(guó)劃定我國(guó)劃定“兩控區(qū)兩控區(qū)”，要求嚴(yán)控酸雨和，要求嚴(yán)控酸雨和SO2排放。排放。酸雨的形成酸雨的形成整理課件整理課件Acidic rain deteriorates ancient marble sculpture整理課件destruction of materials due to the chemical, electrochemical and physical attack of the media整理課件大氣層中的某些微量組分，能讓太陽(yáng)的短波輻射透過(guò)，加熱地面，而地面增溫后所放出的熱輻射（屬長(zhǎng)波紅外輻射），卻被這些組分吸收，使大氣增溫，這種現(xiàn)象稱為溫室效應(yīng)溫室

58、效應(yīng)。溫室氣體主要有 CO2、CH4、N2O、CFC、O3 等多原子分子。2 溫室效應(yīng)與全球氣候變暖整理課件10080 60 40 20 0透射率 T/%2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15波長(zhǎng)m/(b) CF2Cl2(a) CH4圖2.8 CH4 及 CFC-12 的紅外光譜圖整理課件表2.6 大氣中溫室氣體的現(xiàn)有濃度、增長(zhǎng)率及對(duì)增溫的作用名 稱現(xiàn)有濃度/(mLm-3)估計(jì)年增長(zhǎng)率%對(duì)增溫的作用 %CO23500.455平流層O30.110(隨高度變化)0.5對(duì)流層O30.020.1(隨高度變化)00.7CH41.71215N2O0.30.26CFC-11(CF

59、Cl3)2.310-45.024CFC-12 (CF2Cl2)410-45.0整理課件龍卷風(fēng)泥石流整理課件洪澇沙漠化控制全球變暖的基本對(duì)策控制全球變暖的基本對(duì)策基本控制對(duì)策 能源對(duì)策 綠色對(duì)策(2) 發(fā)達(dá)國(guó)家負(fù)有減少溫室氣體排放的主要責(zé)任整理課件破壞臭氧層的化學(xué)物質(zhì)主要破壞臭氧層的化學(xué)物質(zhì)主要?dú)w納為三個(gè)方面歸納為三個(gè)方面(1) 制冷劑氟利昂和滅火劑哈龍(2) 大型噴氣飛機(jī)的高空飛行 2x廢氣。(3) 核爆炸1984年英國(guó)科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)南極上空出現(xiàn)了“臭氧空洞”，1985年美國(guó)的人造衛(wèi)星“雨云7號(hào)”測(cè)到這個(gè)“洞”，其面積與美國(guó)領(lǐng)土相等，深度相當(dāng)于珠穆朗瑪峰的高度。公認(rèn)的看法是：人類活動(dòng)排入大氣的

60、某些化學(xué)物質(zhì)與臭氧發(fā)生作用，導(dǎo)致了臭氧的損耗。3 臭氧層空洞整理課件美國(guó) Rowland 于 1974 年首先提出氟利昂等物質(zhì)破壞臭氧層的理論。氟利昂等物質(zhì)在短波紫外線的作用下分解成 Cl、Br、HO 等活潑自由基，可作為催化劑引起連鎖反應(yīng)，促使 O3 分解。OOO2nm 290210 3hvCl CFCl CFCl2nm 226 3hvClClCFClCF2nm 221 22hv其中 O 也是 O3分解產(chǎn)物：現(xiàn)已明了氯原子來(lái)自氟利昂的光化學(xué)分解：Cl +O3ClOO2ClO+OCl +O2總反應(yīng)O3+O2O2整理課件1925年美國(guó)化學(xué)家托馬斯托馬斯. 米德奇雷米德奇雷 (Thoms Midg