大學(xué)基礎(chǔ)課程無機(jī)化學(xué)p化學(xué)反應(yīng)的方向速率和限修改學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1大學(xué)大學(xué)(dxu)基礎(chǔ)課程無機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)課程無機(jī)化學(xué)p化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)的方向速率和限修改方向速率和限修改第一頁，共156頁。研究化學(xué)反應(yīng)(huxu fnyng)經(jīng)常遇到的問題1.反應(yīng)中的能量變化(binhu)(熱化學(xué))。2.化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行？3.反應(yīng)進(jìn)行的極限(化學(xué)平衡)。4.反應(yīng)進(jìn)行的速率有多大？5.反應(yīng)是如何進(jìn)行的(反應(yīng)機(jī)理)？第1頁/共155頁第二頁，共156頁。介紹活化能，平衡常數(shù)和反應(yīng)熵變及反應(yīng)吉布斯自由能變等概念，著重討論化學(xué)反應(yīng)(huxu fnyng)進(jìn)行的方向、速率和限度三大問題 。 基 本 內(nèi) 容 第2頁/共155頁第三頁，共156頁。1.能用活化分子和活化能的概

2、念 說明濃度(壓力)、溫度、催化 劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。 2.掌握化學(xué)平衡的特征、移動(dòng)規(guī) 律及化學(xué)平衡的有關(guān)(yugun)計(jì)算。3.會(huì)判斷化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向和 限度及有關(guān)(yugun)計(jì)算。 基 本 要 求 第3頁/共155頁第四頁，共156頁。目 錄2-1 化學(xué)反應(yīng)的方向(fngxing)和吉布斯自由能變2-2 化學(xué)反應(yīng)(huxu fnyng)速率2-3 化學(xué)反應(yīng)(huxu fnyng)的限度2-4 化學(xué)平衡的移動(dòng)第4頁/共155頁第五頁，共156頁。第一節(jié) 化學(xué)反應(yīng)(huxu fnyng)的方向和吉布斯自由能變第5頁/共155頁第六頁，共156頁。一、化學(xué)反應(yīng)(huxu fnyng)的自

3、發(fā)過程自發(fā)過程在一定條件下不需外界作功，一經(jīng)引發(fā)就能自動(dòng)進(jìn)行的過程。若此過程是化學(xué)(huxu)過程即化學(xué)(huxu)反應(yīng)，稱自發(fā)反應(yīng)。第6頁/共155頁第七頁，共156頁。自發(fā)過程特征：a.單向自發(fā)進(jìn)行，逆過程是非自發(fā)的。b.自發(fā)過程有一定的條件和限度。c.自發(fā)過程都可用來做功(zugng)。要使非自發(fā)過程得以進(jìn)行， 外界必須作功。d.自發(fā)過程不含有速度的意義。能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)， 并不意味著其反應(yīng)速率一定很大。第7頁/共155頁第八頁，共156頁。二、影響化學(xué)反應(yīng)(huxu fnyng)方向的因素1、化學(xué)反應(yīng)(huxu fnyng)的焓變對化學(xué)反應(yīng)，很多放熱反應(yīng)(fn r fn yng)在，標(biāo)

4、準(zhǔn)態(tài)下是自發(fā)的進(jìn)行的。例如: CH4(g) + 2O2(g) CO2(g) + 2H2O(l) rHm = -890.36 kJmol-1 自發(fā)過程一般都朝著能量降低的方向進(jìn)行。能量越低，體系的狀態(tài)就越穩(wěn)定。放熱過程或體系能量降低第8頁/共155頁第九頁，共156頁。曾試圖以反應(yīng)的焓變 (rHm) 作為(zuwi)反應(yīng)自發(fā)性的判據(jù)。最低能量原理焓變判據(jù) 1878年，法國化學(xué)家 和丹麥化學(xué)家 提出(t ch)：自發(fā)的化學(xué)反應(yīng)趨向于使系統(tǒng)放出最多的能量。認(rèn)為在等溫等壓條件(tiojin)下，當(dāng) rHm 0時(shí): 化學(xué)反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行第9頁/共155頁第十頁，共156頁。 可見，把焓變作為反應(yīng)(fny

5、ng)自發(fā)性的判據(jù)是不準(zhǔn)確、不全面的。焓和焓變是反應(yīng)(fnyng)自發(fā)過程的一種驅(qū)動(dòng)力，但不是唯一的. 必然存在著另一種驅(qū)動(dòng)力！但實(shí)踐表明(biomng):有些吸熱過程(rHm 0)亦能自發(fā)進(jìn)行。 rHm =31.05kJmol-1rHm = 14.7 kJmol-1例如 1.NH4Cl(s) NH4+(aq) + Cl-(aq)2.Ag2O(s) 2Ag(s) + O2(g)12第10頁/共155頁第十一頁，共156頁。rHm =14.7kJmol-1NH4Cl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

6、中，無論是NH4+(aq)、Cl-(aq)還是水分子，它們的分布情況(qngkung)比 NH4C1 溶解前 要混亂得多。例如(lr) 4Cl(s) NH4+(aq) + Cl-(aq)為什么有些吸熱(x r)過程亦能自發(fā)進(jìn)行呢?第11頁/共155頁第十二頁，共156頁。反應(yīng)前后, 不但物質(zhì)的種類和“物質(zhì)的量”增多(zn du), 并產(chǎn)生了熱運(yùn)動(dòng)自由度很大的氣體, 整個(gè)物質(zhì)體系的混亂程度增大。為什么有些(yuxi)吸熱過程亦能自發(fā)進(jìn)行呢?2.Ag2O(s) 2Ag(s) + O2(g)12rHm=31.05 kJmol-1再如第12頁/共155頁第十三頁，共156頁。密閉(mb)容器中氣體的擴(kuò)

7、散:非放熱，但體系混亂度增大 體系中有序運(yùn)動(dòng) 易變成無序運(yùn)動(dòng)第13頁/共155頁第十四頁，共156頁。混亂度：體系內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)以及排列(pili)的完美程度。體系傾向于取得最低能量狀態(tài)(最低能量原理) 體系傾向于混亂(hnlun)度的增加(最大混亂(hnlun)度原理) 化學(xué)反應(yīng)的方向是能量和混亂度共同作用(zuyng)的結(jié)果 ：混亂度 熵有序到無序或混亂度增大第14頁/共155頁第十五頁，共156頁。熵的概念：體系內(nèi)組成物質(zhì)粒子運(yùn)動(dòng)(yndng)的混亂程度或無序度大小的量度。符號(hào)(fho)：S 。單位: J K-12、化學(xué)反應(yīng)(huxu fnyng)的熵變熵是描述物質(zhì)混亂度大小的物理量

8、。物質(zhì)(或體系) 混亂度越大，有序性越低，對應(yīng)的熵值越大。熵是狀態(tài)函數(shù)第15頁/共155頁第十六頁，共156頁。熱力學(xué)第三定律在0K時(shí)，一個(gè)(y )純物質(zhì)的完美晶體，其組分粒子(原子、分子或離子)都處于完全有序的排列狀態(tài)，混亂度最小， 熵值最小。熱力學(xué)第三定律指出：任何純物質(zhì)的完美晶體在0K時(shí)的熵值為零(S00)。以此, 可求得在其它溫度下的熵值(ST)。例如：我們將一種(y zhn)純晶體物質(zhì)從0K升到任一溫度(T)，并測量此過程的熵變量(S)，則該純物質(zhì)在TK時(shí)的熵。S S終態(tài) S始態(tài) ST - S0 ST - 0 ST絕對熵or規(guī)定熵第16頁/共155頁第十七頁，共156頁。標(biāo)準(zhǔn)(摩爾)

9、熵某單位物質(zhì)(wzh)的量(1mol)的純物質(zhì)(wzh)在標(biāo)準(zhǔn)態(tài)給定溫度下的規(guī)定熵值稱為標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵。注意： 純凈(chnjng)單質(zhì)在時(shí)Sm0單位(dnwi)：Jmol-1K-1符號(hào)：Sm Sm (B,相態(tài),T) 第17頁/共155頁第十八頁，共156頁。影響(yngxing)因素聚集狀態(tài)(zhungti) 一般 S(固) S(液) S (CH3OCH3,g)=266.3Jmol-1 K-1d. 物質(zhì)的分子量聚集狀態(tài)相同，結(jié)構(gòu)(jigu)相似時(shí)，分子量大的物質(zhì)的熵大于分子量小的物質(zhì)的熵。例：298K，標(biāo)態(tài)下，S (HCl,g)=186.92 Jmol-1 K-1 S (HI,g)=206.62

10、Jmol-1 K-1第19頁/共155頁第二十頁，共156頁。因?yàn)殪厥且环N(y zhn)狀態(tài)函數(shù)化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)熵變 (rSm )只取決于反應(yīng)的始態(tài)和終態(tài)，而與變化的途徑無關(guān)。 rSm iSm(生成物) +iSm(反應(yīng)物)標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)熵變標(biāo)準(zhǔn)摩爾(m r)反應(yīng)熵變體系的rSm 隨溫度變化較小，可近似看作與溫度無關(guān)。 第20頁/共155頁第二十一頁，共156頁。例 計(jì)算反應(yīng)：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的rSm解： 2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)Sm/(Jmol-1K-1) 248.22 205.138 256.76 rSm2Sm(SO3)-2Sm(SO2)+Sm(O

11、2)=2(256.78)-2(248.22)+205.138 Jmol-1K-1=-188.06 Jmol-1K-1注意熵的符號(hào)(fho)和單位第21頁/共155頁第二十二頁，共156頁。(1) 反應(yīng)2H2O2 (l) 2H2O(l) + O2 (g) rHm = 196.5 kJmol-1 0 H2O2(l)分解的反應(yīng)在任何溫度下都是自 發(fā)的，因?yàn)樗艿紿 及S 兩因素的推動(dòng)(2) 反應(yīng)CO(g) C +1/2O2 (g) rHm = 110 kJmol-1 0 (吸熱) rSm = 189.72 Jmol-1 CO(g)不管在任何溫度下都不會(huì)自發(fā)(zf)地生成C和O2，這一反應(yīng)無任何推動(dòng)力

12、第22頁/共155頁第二十三頁，共156頁。(3) 反應(yīng)(fnyng)CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g) rHm = 177 kJmol-1 0 rSm = 164.69 Jmol-1 0低溫下，不能自發(fā)進(jìn)行，逆反應(yīng)(fnyng)可自發(fā)進(jìn)行； 高溫時(shí)，該反應(yīng)(fnyng)自發(fā)進(jìn)行。第23頁/共155頁第二十四頁，共156頁。(4) 反應(yīng)HCl(g) + NH3(g) NH4Cl(s) rHm = 176.89 kJmol-1 0 (放熱) rSm = 284.23 Jmol-1 0低溫下：自發(fā)進(jìn)行(jnxng)，(rHm 起推動(dòng)作用)； 高溫下：逆向反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行(jnxng)，正

13、向反應(yīng)不進(jìn)行(jnxng)。 引入G：自由(zyu)能第24頁/共155頁第二十五頁，共156頁。3、化學(xué)反應(yīng)(huxu fnyng)的吉布斯自由能變熱化學(xué)反應(yīng)(huxu fnyng)方向的判據(jù)恒溫恒壓下，在理論上或?qū)嵺`上，反應(yīng)能用來(yn li)做有用功，此反應(yīng)就能自發(fā)進(jìn)行。吉布斯自由能把體系(tx)的總能量中能夠做有用功的那部分能量叫做吉布斯自由能。單位：kJmol-1符號(hào)：G定義式：G=H-TS(1) 吉布斯自由能吉布斯自由能是狀態(tài)函數(shù)，廣度性質(zhì)，絕對值不可測第25頁/共155頁第二十六頁，共156頁。吉布斯自由(zyu)能變GG= G終態(tài) - G始態(tài)摩爾(m r)吉布斯自由能變(簡稱自

14、由能變)，以rGm表示，單位：kJmol-1。(2) 吉布斯自由(zyu)能變第26頁/共155頁第二十七頁，共156頁。在等溫、等壓的封閉體系內(nèi), 不作非體積功,rGm可作為熱化學(xué)反應(yīng)(huxu fnyng)自發(fā)過程的判據(jù)。(3) 化學(xué)反應(yīng)的吉布斯自由能變 熱化學(xué)反應(yīng)方向(fngxing)的判據(jù)rGm0 化學(xué)反應(yīng)逆向自發(fā)進(jìn)行，正向(zhn xin)非自發(fā)。 即:標(biāo)準(zhǔn)態(tài)時(shí)用rGm 判斷第27頁/共155頁第二十八頁，共156頁。等溫、等壓的封閉體系內(nèi)，不作非體積功的前提下，任何自發(fā)過程總是朝著吉布斯自由能(G)減小的方向進(jìn)行(jnxng)。rGm 0 時(shí)，體系的G降低到最小值，反應(yīng)達(dá)平衡。此即

15、為著名的最小自由能原理。第28頁/共155頁第二十九頁，共156頁。利用標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯自由能計(jì)算rGm標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯自由(zyu)能(f Gm )在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)和給定溫度下，由最穩(wěn)定的純態(tài)單 質(zhì)生成1mol該物質(zhì)時(shí)反應(yīng)的吉布斯自由(zyu)能變。 符號(hào)： fGm (B,相態(tài),T) 單位：kJmol-1三、熱化學(xué)反應(yīng)(huxu fnyng)方向的判斷1、標(biāo)準(zhǔn)摩爾吉布斯自由能變(rGm) 的計(jì)算和反應(yīng)方向的判斷 第29頁/共155頁第三十頁，共156頁。rGm只與反應(yīng)的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，與反應(yīng)的具體途徑無關(guān)。如 fGm(石墨)=0、fGm(H2)=0規(guī)定：任何最穩(wěn)定的純態(tài)單質(zhì)在任何溫度下的fGm

16、=0 rGm(T)BfGm(T)rGm(298.15K) = BfGm,B(298.15K)B標(biāo)準(zhǔn)摩爾(m r)吉布斯自由能變第30頁/共155頁第三十一頁，共156頁。(2) 利用吉布斯-赫姆霍茲公式(gngsh)計(jì)算rGmG1=H1-TS1 狀態(tài)(zhungti)1G2=H2-TS2 狀態(tài)(zhungti)2則G=G2-G1=(H2-TS2)-(H1-TS1) =(H2-H1)-T(S2-S1) =H-TSG =H-TS第31頁/共155頁第三十二頁，共156頁。吉布斯-赫姆霍茲公式(gngsh)在等溫、等壓下, 化學(xué)反應(yīng)摩爾(m r)吉布斯自由能變(rGm)與摩爾(m r)反應(yīng)焓變(rH

17、m)、摩爾(m r)反應(yīng)熵變(rSm)、溫度(T )之間有如下關(guān)系: rGm rHm TrSm標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下rGm(T) = rHm(T)-TrSm(T)Gibbs-Helmholtz公式(gngsh)體系的rSm和rHm 隨溫度變化較小，可近似看作與溫度無關(guān)。即： rHm(T) rHm (298.15K); rSm(T) rSm(298.15K)。rHm(298.15K)-TrSm(298.15K)第32頁/共155頁第三十三頁，共156頁。 公式說明(shumng)體系有取得低勢能、最大混亂度 的傾向。(2)大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)，熵變很小，焓變較大，而且反應(yīng)又在常溫下進(jìn)行，則吉布斯方程中 TS 一項(xiàng)

18、與H相比可以忽略，即G H。此時(shí)可以直接(zhji)利用H來判斷化學(xué)反應(yīng)方向。H正負(fù)號(hào)決定反應(yīng)方向。例：Zn + CuSO4(aq) ZnSO4(aq) + Cu C(石墨) + O2(g) CO2(g)所以許多放熱反應(yīng)是自發(fā)的，其原因也在于此。 對Gibbs-Helmholtz方程(fngchng)的討論第33頁/共155頁第三十四頁，共156頁。各種情況符號(hào)反應(yīng)情況rHmrSmrGm1-+-任何溫度下均為自發(fā)反應(yīng)2+-+任何溫度下均為非自發(fā)反應(yīng)3+常溫(+)高溫(-) 常溫下為非自發(fā)反應(yīng)高溫下為自發(fā)反應(yīng)4-常溫(-)高溫(+) 常溫下為自發(fā)反應(yīng)高溫下為非自發(fā)反應(yīng)(3) 溫度(wnd)對自由

19、能的影響 rGm rHm - T rSm第34頁/共155頁第三十五頁，共156頁?？梢?ky)求化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)向溫度（T轉(zhuǎn)） 對于H與S符號(hào)相同的情況，當(dāng)改變反應(yīng)溫度時(shí)，存在從自發(fā)到非自發(fā)（或從非自發(fā)到自發(fā)）的轉(zhuǎn)變(zhunbin)，我們把這個(gè)轉(zhuǎn)變(zhunbin)溫度稱為轉(zhuǎn)向溫度。 令G = 0，則G = H TS = 0 ， T = H /S = T轉(zhuǎn) 在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下 G =H-TSrmrmrmrm( )(298.15 )( )(298.15 )HTHKTSTSK轉(zhuǎn)第35頁/共155頁第三十六頁，共156頁。 試判斷在、標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下，反應(yīng)CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)能否自發(fā)(zf)進(jìn)

20、行？解：CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)fHm/(kJmol-1) -1206.92 -635.09 -393.509fGm/(kJmol-1) -1128.79 -604.03 -394.359 Sm/(Jmol-1K-1) 92.9 39.75 213.74例(1)解法rGm=fGm(CaO)+fGm(CO2)-fGm(CaCO3)=(-604.03)+(-394.359)-(-1128.79) kJmol-1=130.40 kJmol-10在、標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下,反應(yīng)不能自發(fā)(zf)分解。第36頁/共155頁第三十七頁，共156頁。解：CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)fHm/(

21、kJmol-1) -1206.92 -635.09 -393.509Sm/(Jmol-1K-1) 92.9 39.75 213.74(2)解法(ji f)rHm=fHm(CaO)+fHm(CO2)-fHm(CaCO3)=(-635.09)+(-393.509)-(-1206.92) kJmol-1=178.32 kJmol-1在、標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下，反應(yīng)不能自發(fā)(zf)分解。rSm=Sm(CaO)+Sm(CO2)-Sm(CaCO3)=(39.75+213.74)+92.9 Jmol-1K-1=106.6 Jmol-1K-1rGm(298.15K)=rHm(298.15K)-TrSm(298.15K) r

22、Gm=178.32-298.15106.610-3 kJmol-1 =130.4 kJmol-10第37頁/共155頁第三十八頁，共156頁。Sample Exercise： 已知： SO3(g) + CaO(s) CaSO4(s)fHm kJmol1Sm Jmol1K1求該反應(yīng)的轉(zhuǎn)向(zhunxing)溫度。rHm=fHm(CaSO4) fHm(CaO) fHm(SO3) = 1434.11 (635.09) (395.72) = 403.3 kJ mol1rSm=Sm(CaSO4) Sm(CaO) Sm(SO3)=106 39.75 256.65 = 189.71 J mol 1 K 1T

23、轉(zhuǎn) = rHm(298K) /rSm(298K) = 403.3 / 0.1897 = 2123（K）r Hm 0，r Sm 0， 該反應(yīng)是低溫自發(fā)的即在2123K以下，該反應(yīng)是自發(fā)的。解：第38頁/共155頁第三十九頁，共156頁。rGm的一些簡單(jindn)應(yīng)用aqNaCl(s) Na+(aq)+Cl- (aq) rGm=-9.04kJmol-1AgCl(s) Ag+(aq)+Cl- (aq) rGm=55.76kJmol-1aq易溶解難溶解判斷(pndun)鹽類溶解性第39頁/共155頁第四十頁，共156頁。判斷(pndun)化合物熱穩(wěn)定性 HI(g) HCl(g)fGm 1.3 -9

24、5.27 kJmol-1 穩(wěn)定性增加(zngji)第40頁/共155頁第四十一頁，共156頁。等溫、等壓及非標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下, 對任一反應(yīng)(fnyng)：cC + dD yY + zZ rGm=rGm+RTlnJ J：反應(yīng)(fnyng)商2、非標(biāo)準(zhǔn)摩爾吉布斯自由能變(rGm) 的計(jì)算(j sun)和反應(yīng)方向的判斷 等溫方程式例 aA(l) + bB(aq) gG (s) + dD(g)/()( )( )ln()DBmdrmrbpcpGTGTRTc 第41頁/共155頁第四十二頁，共156頁。純固態(tài)或液態(tài)處于(chy)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，在J式中不出現(xiàn)。 p(Y)/p y p(Z)/p z J = p(C)/p c

25、 p(D)/p d c(Y)/c y c(Z)/c z J = c(C)/c c c(D)/c d對于氣體(qt)反應(yīng)：水溶液中離子反應(yīng)(l z fn yn)：對于任意反應(yīng)： CDYZcdyzPPBccB返回第42頁/共155頁第四十三頁，共156頁。非標(biāo)態(tài)時(shí)：例MnO2(s) + 4H+(aq) + 2Cl-(aq) Mn2+(aq) + Cl2(g) + 2H2O (l)rGm=rGm+RTlnJ c(Mn2+)/c p(Cl2)/p =rGm+RTln c(H+)/c 4 c(Cl-)/c 2 rGm=rGm+RTlnJ第43頁/共155頁第四十四頁，共156頁。計(jì)算(j sun)723

26、K、非標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下，下列反應(yīng)的rGm，并判斷反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的方向。2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g)分壓104 1.0104 1.0108解： 2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g)Sm/(Jmol-1K-1) 248.22 205.138 256.76rHm/(kJmol-1) -296.83 0 -395.72例rHm=2fHm(SO3)-2fHm(SO2)+fHm(O2)=2(-395.72)-2(-296.83) kJmol-1=-197.78 kJmol-1 rSm=2Sm(SO3)-2Sm(SO2)+Sm(O2)=2(256.76)-2(248.22)+205.138

27、 Jmol-1K-1=-188.06 Jmol-1K-1 第44頁/共155頁第四十五頁，共156頁。 p(SO3)/p 2 RTlnJ=8.314723lnJmol-1 p(SO2)/p 2 p(O2)/p (1.0108)2 (1.0105) =8.314723ln Jmol-1 (1.0104)2 (1.0104)=124590.5 Jmol-1 rGm(723K)=rHm(723K)+TrSm(723K) rHm(298K)+TrSm(298 K)rGm(723K)=(-197.7810-3)+723(-188.06)Jmol-1 = -61813 Jmol-1rGm=rGm+RTln

28、J=(-61813+ 124590.5) Jmol-1 =62.777 kJmol-1 rGm0，反應(yīng)(fnyng)自發(fā)向左進(jìn)行。第45頁/共155頁第四十六頁，共156頁。反應(yīng)體系必須不作非體積功(或者不受外界(wiji)如“場”的影響)，反之，判據(jù)將不適用。四、使用(shyng)rGm判據(jù)的條件反應(yīng)體系必須是封閉體系，反應(yīng)過程中體系與環(huán)境之間不得(bu de)有物質(zhì)的交換，如不斷加入反應(yīng)物或取走生成物等；例如：2NaCl(s) 2Na(s) + Cl2(g),rGm 0反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行,但如果采用電解的方法(環(huán)境對體系作電功), 則可使其向右進(jìn)行。第46頁/共155頁第四十七頁，共156頁

29、。例如：2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g)、標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下, rGm 0, 反應(yīng)(fnyng)不能自發(fā)向右進(jìn)行。第47頁/共155頁第四十八頁，共156頁。例如： H2(g) +O2(g) H2O(l)rGm(298.15K) = -237.13 kJmol-1 0 反應(yīng)能自發(fā)向右進(jìn)行，但因反應(yīng)速率極小，可認(rèn)為不發(fā)生反應(yīng)；若有催化劑或點(diǎn)火引發(fā)則可劇烈反應(yīng)。rGm 0的反應(yīng)與反應(yīng)速率(sl)大小是兩回事。第48頁/共155頁第四十九頁，共156頁。 化學(xué)熱力學(xué)成功(chnggng)預(yù)測了化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的方向，如：2K(s) + 2H2O(l) 2K+(aq) + 2OH(aq) + H2

30、(g) rGm(298.15K) = 404.82 kJmol1 H2(g) +O2(g) H2O(l)rGm3 kJmol-1 0 前一類(y li)化學(xué)反應(yīng)屬于熱力學(xué)控制的反應(yīng)；后一類(y li)化學(xué)反應(yīng)屬于動(dòng)力學(xué)控制的反應(yīng)。第49頁/共155頁第五十頁，共156頁。第50頁/共155頁第五十一頁，共156頁。反應(yīng)(fnyng)進(jìn)行的快慢、條件、機(jī)理化學(xué)反應(yīng)(huxu fnyng)的現(xiàn)實(shí)性反應(yīng)能否(nn fu)發(fā)生及反應(yīng)的限度化學(xué)反應(yīng)的可能性化學(xué)動(dòng)力學(xué)化學(xué)熱力學(xué)第51頁/共155頁第五十二頁，共156頁。快:如 爆炸反應(yīng),中和反應(yīng),離子反應(yīng)。慢:如 金屬腐蝕,橡膠、塑料(slio)老化,

31、有機(jī)反應(yīng)?；瘜W(xué)反應(yīng)(huxu fnyng)有快有慢第52頁/共155頁第五十三頁，共156頁。平均速率:通常以單位時(shí)間內(nèi)某一反應(yīng)物濃度的減少(jinsho)或生成物濃度的增加來表示。習(xí)慣取正值。 一、 化學(xué)反應(yīng)(huxu fnyng)速率的定義1、傳統(tǒng)(chuntng)的定義aA + bB cC + dDt=t2-t1、c=c2-c1t1時(shí)的濃度 c(A)1 c(B)1 c(C)1 c(D)1t2時(shí)的濃度 c(A)2 c(B)2 c(C)2 c(D)2則平均速率為c(A) t(A) =-c(B) t(B) =-c(C) t(C) =c(D) t(D) =單位: molL-1s-1; molL-

32、1min-1; molL-1h-1cvt第53頁/共155頁第五十四頁，共156頁。 反應(yīng) 2N2O5 4NO2 + O2開始濃度/(molL-1) 2.10 0 0100秒濃度/(molL-1)1.95 0.30 0.075 (N2O5)= - = - c(N2O5) (1.95-2.10)molL-1 t 100s =1.510-3molL-1s-1(NO2)= = c(NO2) (0.30-0)molL-1 t 100s =3.010-3molL-1s-1(O2) = = c(O2) (0.075-0)molL-1 t 100s =7.510-4molL-1s-1不同物質(zhì)表示的反應(yīng)(fn

33、yng)速率的數(shù)值是不同的例(N2O5):(NO2):(O2)=2:4:1即等于反應(yīng)式相應(yīng)物質(zhì)分子式前的系數(shù)比 第54頁/共155頁第五十五頁，共156頁。對于(duy)任意反應(yīng) ： a A + b B = d D + e E用不同物質(zhì)(wzh)表示的平均速率之間有以下關(guān)系：1(A)1(B)1(D)1(E)ccccatbtdtet 通常采用(ciyng)其濃度變化易于測定的物質(zhì)來表示反應(yīng)速率第55頁/共155頁第五十六頁，共156頁。開始(kish)濃度/(molL-1) 2.10 0 0100秒濃度/(molL-1300秒濃度/(molL-1700秒濃度/(molL-1 反應(yīng)(fnyng)

34、2N2O5 4NO2 + O2例(N2O5)1= - = - c(N2O5) (1.95-2.10)molL-1 t 100s =1.510-3molL-1s-1 (N2O5)2= - = - c(N2O5) (1.70-1.95)molL-1 t (300-100)s =1.2510-3molL-1s-1(N2O5)3= - = - c(N2O5) (1.31-1.70)molL-1 t (700-300)s =9.7510-4molL-1s-1第56頁/共155頁第五十七頁，共156頁。當(dāng)反應(yīng)的時(shí)間(shjin)間隔無限縮短時(shí)（t 0）的反應(yīng)速率： 0limtcdcvtdt 隨著反應(yīng)的進(jìn)行

35、(jnxng),速率逐漸減小。瞬時(shí)(shn sh)速率第57頁/共155頁第五十八頁，共156頁。 反應(yīng) 2N2O5 4NO2 + O2開始濃度/(molL-1) 2.10 0 0100秒濃度/(molL-1) 1.95 0.30 0.075 例(N2O5)= - = - c(N2O5) (1.95-2.10)molL-1 t 100s =1.510-3molL-1s-1平均速率瞬時(shí)(shn sh)速率(N2O5) = lim =t0-c(N2O5) -dc(N2O5) t dt(N2O5):(NO2):(O2)=2:4:1等于(dngy)反應(yīng)式相應(yīng)物質(zhì)分子式前的系數(shù)比 在相同條件(tioji

36、n)下，反應(yīng)速率只有一個(gè)，只是表示方法不同而已。 第58頁/共155頁第五十九頁，共156頁。2、用反應(yīng)(fnyng)進(jìn)度定義的反應(yīng)(fnyng)速率定義: 單位體積內(nèi)反應(yīng)進(jìn)行程度(chngd)隨時(shí)間的 變化率。aA + bB cC + dD-1d 1 i dni 1 dni 1 dciV dt V dt i Vdt i dt= = ( )= = 0i1lim0tctt 對于一般的化學(xué)反應(yīng)：aA + bB yY + zZABYZddddddddcccca tb ty tz t 第59頁/共155頁第六十頁，共156頁。 特點(diǎn) 用反應(yīng)進(jìn)度定義(dngy)的反應(yīng)速率的量值與表示速率物質(zhì)的選擇無關(guān);

37、 但與計(jì)量系數(shù)有關(guān)，所以在表示反應(yīng)速率時(shí)，必須寫明相應(yīng)的化學(xué)計(jì)量方程式。 例反應(yīng)(fnyng) 2N2O5 4NO2 + O2d 1 dci 1dc(N2O5) 1dc(NO2) 1dc(O2) V dt idt 2 dt 4 dt 1 dt= = =- = =第60頁/共155頁第六十一頁，共156頁。二、反應(yīng)速率(sl)理論1、碰撞(pn zhun)理論分子碰撞理論認(rèn)為(rnwi)： 化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的先決條件是反應(yīng)物分子間的 相互碰撞。反應(yīng)物分子間碰撞的頻率越高， 反應(yīng)速率越快。 反應(yīng)物分子 (或原子、離子) 之間必須相互碰撞，才有可能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。 但反應(yīng)物分子之間并不是每一次碰撞都能發(fā)生

38、反應(yīng)。絕大多數(shù)碰撞是無效彈性碰撞，不能發(fā)生反應(yīng)。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)第61頁/共155頁第六十二頁，共156頁。 2HI(g) H2(g)+I2(g) 理論計(jì)算，濃度為10-3-1的HI氣體，在973K時(shí)，分子(fnz)碰撞次數(shù)約為1028L-1s-1,若每次碰撞都發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)速率約為5.8104-1.s-1,實(shí)測為1.210-8-1.s-1,有效碰撞能發(fā)生反應(yīng)的碰撞。 對一般反應(yīng)來說，事實(shí)上只有少數(shù)(shosh)或極少數(shù)(shosh)分子碰撞時(shí)能發(fā)生反應(yīng)。(2) 只有具有較高能量的分子碰撞時(shí)，才有可能 發(fā)生(fshng)化學(xué)反應(yīng)。反應(yīng)發(fā)生(fshng)的充分條

39、件。第62頁/共155頁第六十三頁，共156頁?；罨?huhu)分子Ec: 發(fā)生有效(yuxio)碰撞所必須具備的最低能量。非活化分子(或普通(ptng)分子)能量低于 Ec的分子?；罨肿拥扔诨虺^Ec的分子。活化能反應(yīng)活化能活化分子具有的平均能量(E* )與反應(yīng)物分子的平均能量(E)之差。Ea = E* - E第63頁/共155頁第六十四頁，共156頁。氣體分子能量分布(fnb)曲線在一定溫度下，活化能越小，活化分子分?jǐn)?shù)越大，單位(dnwi)時(shí)間內(nèi)有效碰撞次數(shù)越多，反應(yīng)就進(jìn)行得越快。 注意：活化(huhu)能不是活化(huhu)分子所具有的最低能量！第64頁/共155頁第六十五頁，共156

40、頁。非活化分子要吸收(xshu)足夠的能量才能轉(zhuǎn)變?yōu)榛罨肿?。Ea可以(ky)通過實(shí)驗(yàn)測出，屬經(jīng)驗(yàn)活化能。第65頁/共155頁第六十六頁，共156頁。大多數(shù)反應(yīng)(fnyng)的活化能在60250kJmol-1之間Ea420kJmol-1的反應(yīng), 反應(yīng)速率很小。如 2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) Ea=250.8kJmol-1, 反應(yīng)速率較小。第66頁/共155頁第六十七頁，共156頁。化學(xué)反應(yīng)不是通過(tnggu)反應(yīng)物分子之間簡單碰撞就能完成的，在碰撞后先要經(jīng)過一個(gè)中間的過渡狀態(tài)，即首先形成一種活性集團(tuán)(活化配合物)，然后再分解為產(chǎn)物。2、過渡(gud)狀態(tài)理論以量子化學(xué)(l

41、in z hu xu)對反應(yīng)過程中的能量變化的研究為依據(jù)被削弱但未完全斷裂新的化學(xué)鍵開始形成但尚未完全形成A+B-C反應(yīng)物(始態(tài))活化絡(luò)合物 (過渡態(tài)) 產(chǎn)物(終態(tài))A B C*A-B+C第67頁/共155頁第六十八頁，共156頁。反應(yīng)物 活化(huhu)配合物 生成物 (始態(tài)) (過渡狀態(tài)) (終態(tài))NO2 + CO ONOCONO + CO2 + + 如：第68頁/共155頁第六十九頁，共156頁?；罨苤甘狗磻?yīng)進(jìn)行(jnxng)所必需克服的勢能壘 活化絡(luò)合物處于比反應(yīng)物、生成物都高的能量狀態(tài)(形成“能壘”)。反應(yīng)物分子只有吸收足夠的能量，才能越過“能壘”轉(zhuǎn)化(zhunhu)為生成物，反應(yīng)

42、才會(huì)發(fā)生。 反應(yīng)(fnyng)的活化能大，則反應(yīng)(fnyng)進(jìn)行時(shí)所必須越過的能壘就高，反應(yīng)(fnyng)速率就慢；反應(yīng)(fnyng)的活化能小，則反應(yīng)(fnyng)進(jìn)行時(shí)所必須越過的能壘就低，反應(yīng)(fnyng)速率就快。 活化能 是決定反應(yīng)速率的內(nèi)在因素。第69頁/共155頁第七十頁，共156頁。反應(yīng)過程的能量(nngling)變化形象圖： 活化能的物理意義：活化能是反應(yīng)物變成產(chǎn)物過程的能量障礙活化能的大小代表了能峰的高低第70頁/共155頁第七十一頁，共156頁。Eb:過渡狀態(tài)理論Ea:碰撞理論活化能Eb 和Ea相差很小可 逆 反 應(yīng) ( k n -fnyng)rHm= Eb,正-Eb,

43、逆如 NO2+ CO ONOCONO + CO2 a c b acEb,正Eb,逆rHm勢能(shnn g)反應(yīng)(fnyng)進(jìn)程b第71頁/共155頁第七十二頁，共156頁。正反應(yīng)(fnyng)：吸熱 rHm0,Eb,正 Eb, 逆放熱 rHm0, Eb,正 0 Kp Kc n = 0 Kp = Kc n 0 Kp Kc Kp= Kc(RT)nn = (y+z) - (c+d)第102頁/共155頁第一百零三頁，共156頁。氣相反應(yīng): Kp = Kc(RT)nR 的取值和量綱(lin n)隨壓力所取單位而有所不同壓力單位(符號(hào))R值Kc與Kp 關(guān)系大氣壓(atm)0.0821atmdm3mo

44、l-1K-1Kp(atm)=Kc(R(atm)T)n巴(bar)0.0831bardm3mol-1K-1Kp(bar)=Kc(R(bar)T)n帕斯卡(Pa)8.314Pam3mol-1K-1Kp(Pa)=Kc(R(Pa)T)n目前化學(xué)手冊中無Kp(Pa)和Kp(bar)數(shù)據(jù),一般計(jì)算時(shí)仍可沿用Kp(atm)的數(shù)值。注意(zh y)R的取值！第103頁/共155頁第一百零四頁，共156頁。平衡常數(shù)的意義(yy)平衡常數(shù)是一定(ydng)溫度下反應(yīng)的特性常數(shù)，與濃度無關(guān)。一定(ydng)溫度下，不同的反應(yīng)各有其特定的平衡常數(shù)。平衡常數(shù)數(shù)值的大小是反應(yīng)進(jìn)行程度(chngd)的理論標(biāo)志。注意：平衡常

45、數(shù)只表現(xiàn)反應(yīng)進(jìn)行的程度，即可能性問題，而不表現(xiàn)到達(dá)平衡所需的時(shí)間，即現(xiàn)實(shí)性問題。平衡常數(shù)越大，表示正反應(yīng)進(jìn)行得越完全。第104頁/共155頁第一百零五頁，共156頁。書寫平衡常數(shù)表達(dá)(biod)時(shí)應(yīng)注意平衡常數(shù)值與溫度及反應(yīng)式的書寫形式有關(guān)，但不隨濃度、壓力而變。書寫平衡常數(shù)表達(dá)式時(shí)，固體、純液體或稀溶液的溶劑的“濃度項(xiàng)”不必列出。平衡常數(shù)表達(dá)式只適用于平衡體系，其中的濃度或分壓是平衡濃度或平衡分壓。CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g) Kc=c(CO2) Kp=p(CO2)第105頁/共155頁第一百零六頁，共156頁。CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(l) c(CO)c

46、(CO2) c(H2)Kc= p(CO)p(CO2) p(H2)Kp=例第106頁/共155頁第一百零七頁，共156頁。解： C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)平衡濃度/(10-3molL-1) 4.6 7.6 7.6Kc= = molL-1 =1.210-3molL-1 c(CO)c(H2) (7.610-3)2 c(H2O) 7.610-3 反應(yīng): C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)1000K達(dá)平衡時(shí),c(CO)=c(H2)=7.610-3molL-1,c(H2O)=4.610-3 molL-1,平衡分壓分別為p(CO)=p(H2)=6.3104Pa,p(H2O)=

47、3.8104Pa,試計(jì)算該反應(yīng)的Kc、Kp。例第107頁/共155頁第一百零八頁，共156頁。解： C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)平衡分壓/(104Pa) 3.8 6.3 6.3 Kp= = Pa =1.0105 Pa p(CO)p(H2) (6.3104)2 p(H2O) 3.8104 反應(yīng): C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)1000K達(dá)平衡時(shí),c(CO)=c(H2)=7.610-3molL-1,c(H2O)=4.610-3 molL-1,平衡分壓分別為p(CO)=p(H2)=6.3104Pa, p(H2O)=3.8104Pa,試計(jì)算該反應(yīng)的Kc、Kp。例第10

48、8頁/共155頁第一百零九頁，共156頁。2、標(biāo)準(zhǔn)(biozhn)平衡常數(shù)將平衡濃度或平衡分壓分別(fnbi)除以各自標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的數(shù)值, 即得平衡時(shí)的相對濃度或相對分壓. 相對濃度或相對分壓 標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)K相對的意義是:對于(duy)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)數(shù)值的倍數(shù) c = 1mol L-1 溶液p = 1.0 105 Pa=1bar 氣體第109頁/共155頁第一百一十頁，共156頁。例:平衡(pnghng)濃度 c(A) = 5molL-1相對(xingdu)濃度為： = = 5 c(A)c 5molL-1 1mol L-1平衡(pnghng)分壓 p(A) = 10 105 Pa=10bar 相對分壓為：

49、= = 10p(A)p 10 105 Pa 105 Pa相對濃度和相對分壓都是沒有單位的量! 第110頁/共155頁第一百一十一頁，共156頁。對于(duy)一般的化學(xué)反應(yīng)：A(g)B(aq)C(s) X(g)Y(aq)Z(l)abcxyz X /Y /A /B /xyppccKabppcc以平衡時(shí)的反應(yīng)物及生成物的相對分壓，相對濃度的數(shù)值(shz)代入到平衡常數(shù)表達(dá)式中，得到的平衡常數(shù)叫標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)(biozhn)平衡常數(shù)K :量綱為“1”。第111頁/共155頁第一百一十二頁，共156頁。 p(H2S)/p c(OH-)/c 2 K = c(S2-)/c K 只與溫度有關(guān)，與壓力所選

50、單位無關(guān)。實(shí)驗(yàn)平衡常數(shù)有量綱，并與壓力所選單位有關(guān)。例： Cr2O72 (aq) + H2O(l) 2CrO42 (aq) + 2H+ (aq) c(CrO42-)/c 2 c(H+)/c 2 K = c(Cr2O72-)/c S2-(aq) + 2H2O(l) H2S(g) + 2OH-(aq)第112頁/共155頁第一百一十三頁，共156頁。2()COpKp22-42()()()()C lM nHC lpcpcKcccc第113頁/共155頁第一百一十四頁，共156頁。由化學(xué)反應(yīng)等溫方程式導(dǎo)出rGm = rGm+ RT lnJ體系處于平衡狀態(tài) rGm0，則 J=KrGm = -RT lnK

51、 -rGmlgK = 2.303 RT -rGmlnK = RT 第114頁/共155頁第一百一十五頁，共156頁。例如： N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) rGm(atm)=-R(atm)TlnK (atm)=-33.00kJmol-1 K (atm) = 6.2105 rGm(bar)=-R(bar)TlnK (bar)= -32.97kJmol-1 K (bar) = 6.1105 K (atm)與K (bar)相差甚微。思考：同一可逆反應(yīng)其實(shí)驗(yàn)平衡常數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)數(shù)值(shz)相等嗎？第115頁/共155頁第一百一十六頁，共156頁。解： C(s) + CO2(g) 2C

52、O(g)fHm/(kJmol-1) 0 -393.509 -110.525 計(jì)算反應(yīng)：C(s)+CO2(g) 2CO(g)溫度為298.15K和1173K時(shí)的K 。例rGm=2fGm(CO)-fGm(CO2) =2(-137.168)-(394.359) kJmol-1 =120.023 kJmol-1fGm/(kJmol-1Sm/(Jmol-1K-1) 5.740 213.74 197.674rGm 120.023103 RT 8.314298.15lnK = - = -K =9.510-22第116頁/共155頁第一百一十七頁，共156頁。rSm=2(197.674)-(5.740+213

53、.74)Jmol-1K-1 =175.87 Jmol-1K-1解： C(s) + CO2(g) 2CO(g)fHm/(kJmol-1) 0 -393.509 -110.525Sm/(Jmol-1K-1) 5.740 213.74 197.674rHm=2(-110.525)-(393.509) kJmol-1 =172.459 kJmol-1rGm(1173K)= rHm-T rSm =(172.459103-1173175.87) Jmol-1 =33836.51 Jmol-1 rGm 3 3836.51 RT 8.3141173lnK(1173K ) = - = -K =32.14第117

54、頁/共155頁第一百一十八頁，共156頁。3、多重平衡(pnghng)規(guī)則根據(jù)(gnj)赫斯定律: 反應(yīng)(1)+反應(yīng)(2)反應(yīng)(3)rG1 + rG2 rG3根據(jù) rGm = - RTlnK RTlnK1 + RTlnK2 = RTlnK3則 K1 K2 K3平衡常數(shù)表達(dá)式與化學(xué)反應(yīng)方程式呈一一對應(yīng)關(guān)系。同一(tngy)化學(xué)反應(yīng)方程式的配平法不同，平衡常數(shù)的表達(dá)式就不同。 相同溫度下 (1)N2(g) + O2(g) 2NO(g) (2)2NO(g) + O2(g) 2NO2(g) (3)N2(g) + 2O2(g) 2NO2(g)第118頁/共155頁第一百一十九頁，共156頁。相同(xin

55、 tn)溫度下： (1) N2(g) + O2(g) 2NO(g) (2) 2NO(g) + O2(g) 2NO2(g) (3) N2(g) + 2O2(g) 2NO2(g)CNO2K1= CN2.CO2CNO22K2= CNO2.CO2 CNO22K3= = CN2.CO22CNO2 CN2.CO2CNO22 CNO2.CO2=K1.K2如果(rgu)反應(yīng)(1)+反應(yīng)(2)反應(yīng)(3)多重平衡規(guī)則：當(dāng)幾個(gè)反應(yīng)式相加( 相減)得到另一個(gè)(y )反應(yīng)式時(shí)，其平衡常數(shù)等于幾個(gè)反應(yīng)平衡常數(shù)之積(之商)。第119頁/共155頁第一百二十頁，共156頁。例1: 2NO(g) + O2 (g) 2NO2 K

56、1 2NO2(g) N2O4 K22NO (g) +O2(g) N2O4 (g) K = K1 K2 例2: C (s) + CO2(g) 2CO(g) K C (s) + H2O (g) CO (g) + H2 (g) K1 CO (g) +H2O (g) CO2 (g) + H2 (g) K2 K = K1 / K2第120頁/共155頁第一百二十一頁，共156頁。三、化學(xué)平衡(huxupnghng)的計(jì)算1、計(jì)算(j sun)平衡常數(shù)例 略或者求出指定條件下反應(yīng)的rGm，根據(jù)rGm=-RT lnK ，可求算出平衡常數(shù)。已知平衡時(shí)各物質(zhì)的平衡濃度或平衡分壓，根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式可求算出平衡常

57、數(shù)。第121頁/共155頁第一百二十二頁，共156頁。某反應(yīng)物已轉(zhuǎn)化(zhunhu)的量= 100% 反應(yīng)開始時(shí)該反應(yīng)物的總量2、平衡(pnghng)轉(zhuǎn)化率若反應(yīng)(fnyng)前后體積不變 反應(yīng)物起始濃度-反應(yīng)物平衡濃度= 100% 反應(yīng)物的起始濃度3、計(jì)算平衡時(shí)各物種的組成 第122頁/共155頁第一百二十三頁，共156頁。例時(shí),反應(yīng)H2(g)+I2(g)2HI(g) Kc反應(yīng)開始時(shí)H2和I2的濃度(nngd)均為l.00 molL-1, 求反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)各物質(zhì)的平衡濃度(nngd)及I2的平衡轉(zhuǎn)化率。假定平衡時(shí)要求有90I2轉(zhuǎn)化為HI, 問開始時(shí)I2和H2應(yīng)按怎樣的濃度(nngd)比混合?思

58、路(1) 根據(jù)已知的Kc和反應(yīng)式給出的計(jì)量關(guān)系,求出各物質(zhì)的平衡濃度(nngd)及I2的變化濃度(nngd), 代入平衡轉(zhuǎn)率的計(jì)算式。第123頁/共155頁第一百二十四頁，共156頁。解: (1) 設(shè)達(dá)平衡時(shí)c(HI)= x molL-1 H2(g) + I2(g) 2HI(g) 始態(tài)濃度(nngd)/(mo1L-1 1.00 0變化濃度(nngd)/(mo1L-1) -x/2-x/2 +x平衡濃度(nngd)/(mo1L-1xx/2 x則 x2 Kc xx/2)x平衡(pnghng)時(shí)各物質(zhì)的濃度為：c(HI)= molL-1 c(H2)=c(I2)=(1.00-1.54/2)molL-1=

59、mo1L-1I2的變化濃度(nngd)= -x/2 = 0.77molL-1I2的平衡轉(zhuǎn)化率 =(0.77/1.00)100%=77%第124頁/共155頁第一百二十五頁，共156頁。時(shí),反應(yīng)H2(g)+I2(g)2HI(g) Kc反應(yīng)開始時(shí)H2和I2的濃度均為l.00 molL-1, 求反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)各物質(zhì)的平衡濃度及I2的平衡轉(zhuǎn)化率。假定(jidng)平衡時(shí)要求有90I2轉(zhuǎn)化為HI, 問開始時(shí)I2和H2應(yīng)按怎樣的濃度比混合?思路 (2) 根據(jù)平衡移動(dòng)原理，增大反應(yīng)物的濃度， 可以使平衡向正向移動(dòng)。增大H2的初始(ch sh)濃 度，可以提高 I2的轉(zhuǎn)化率。例第125頁/共155頁第一百二十六

60、頁，共156頁。解:(2)設(shè)開始(kish)時(shí)c(H2)=xmolL-1,c(I2)=ymolL-1 H2(g) + I2(g) 2HI(g)始態(tài)濃度/(mo1L-1) x y 0平衡濃度/(mo1L-1) xy yy y則 y)2 Kc ( xy) (yy) x/y若開始H2和I2的濃度以混合(hnh)，I2 的平衡轉(zhuǎn)化率可達(dá)90%。第126頁/共155頁第一百二十七頁，共156頁。平衡分壓/Pa x - p x - p p始態(tài)分壓/Pa x x 0解: (1) 設(shè)始態(tài) p(PCl3)=p(Cl2)=x Pa PCl3(g) + Cl2(g) PCl5(g)在5.00L容器中裝有等物質(zhì)的量的