第二章化學(xué)反應(yīng)的方向、速率和限度

1、上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-6-15思考題思考題P56 -58: 2， 3 ， 4（2,4），），5， 6， 12，15，16作作 業(yè)業(yè)P54-56 : 1 ， 2，4，5， 6， 7，8，9，10，13P56 -57: 3 ， 13作作 業(yè)業(yè)上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-6-15基本內(nèi)容和要求基本內(nèi)容和要求基本內(nèi)容基本內(nèi)容 化學(xué)反應(yīng)的方向和化學(xué)反應(yīng)的方向和Gibbs自由能變：自由能變：化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)性化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)性和熵變；和熵變；Gibbs自由能和化學(xué)反應(yīng)的方向和化學(xué)反應(yīng)限自由能和化學(xué)反應(yīng)的方向和化學(xué)反應(yīng)限度的判據(jù)；度的判據(jù)； 化學(xué)反應(yīng)速率：化學(xué)反應(yīng)速率：化學(xué)反應(yīng)速率

2、的概念和表示方法，反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)速率的概念和表示方法，反應(yīng)速率理論（分子碰撞理論、過渡狀態(tài)理論、簡(jiǎn)介活化能速率理論（分子碰撞理論、過渡狀態(tài)理論、簡(jiǎn)介活化能與反應(yīng)熱的關(guān)系），影響反應(yīng)速率的因素（與反應(yīng)熱的關(guān)系），影響反應(yīng)速率的因素（c或或p、T、催化劑），影響多相反應(yīng)速率的因素）；催化劑），影響多相反應(yīng)速率的因素）； 化學(xué)反應(yīng)的限度：化學(xué)反應(yīng)的限度：可逆反應(yīng)和化學(xué)平衡，化學(xué)平衡常數(shù)可逆反應(yīng)和化學(xué)平衡，化學(xué)平衡常數(shù),多重平衡規(guī)則，化學(xué)平衡的計(jì)算；多重平衡規(guī)則，化學(xué)平衡的計(jì)算； 化學(xué)平衡的移動(dòng)：化學(xué)平衡的移動(dòng)：濃度、壓力、溫度、催化劑對(duì)化濃度、壓力、溫度、催化劑對(duì)化學(xué)平衡的影響）。學(xué)平衡的影響）。上一

3、內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-6-15基本內(nèi)容和要求基本內(nèi)容和要求 基本要求基本要求 掌握熵變、吉布斯自由能變計(jì)算式，學(xué)會(huì)用掌握熵變、吉布斯自由能變計(jì)算式，學(xué)會(huì)用rGm判斷化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向；判斷化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向； 理解反應(yīng)速率、反應(yīng)級(jí)數(shù)和反應(yīng)速率方程式等概理解反應(yīng)速率、反應(yīng)級(jí)數(shù)和反應(yīng)速率方程式等概念，掌握活化能、活化分子的概念并能用其說明濃念，掌握活化能、活化分子的概念并能用其說明濃度、分壓、溫度、催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響，了解度、分壓、溫度、催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響，了解影響多相反應(yīng)速率的因素；影響多相反應(yīng)速率的因素； 掌握化學(xué)平衡概念和平衡移動(dòng)規(guī)律，熟練應(yīng)用標(biāo)掌握化學(xué)平衡概念和平衡移

4、動(dòng)規(guī)律，熟練應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)準(zhǔn)平衡常數(shù)K計(jì)算化學(xué)平衡組成及其移動(dòng)。計(jì)算化學(xué)平衡組成及其移動(dòng)。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-6-15指定條件下能否發(fā)生反應(yīng)？指定條件下能否發(fā)生反應(yīng)？反應(yīng)進(jìn)行的方向如何？反應(yīng)進(jìn)行的方向如何？ 反應(yīng)可以進(jìn)行到什么程度？反應(yīng)可以進(jìn)行到什么程度？反應(yīng)進(jìn)行的快慢如何？反應(yīng)進(jìn)行的快慢如何？本章解決的問題本章解決的問題上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-6-152.1.1 化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)過程化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)過程 自發(fā)過程自發(fā)過程( (自發(fā)反應(yīng)自發(fā)反應(yīng)) )在一定條件下不需外力作在一定條件下不需外力作用就能自動(dòng)進(jìn)行的過程叫作用就能自動(dòng)進(jìn)行的過程叫作自發(fā)過程自發(fā)過程sp

5、ontaneous processspontaneous process，對(duì)化學(xué)反應(yīng)來說就叫對(duì)化學(xué)反應(yīng)來說就叫自發(fā)反應(yīng)自發(fā)反應(yīng)spontaneous reactionspontaneous reaction；反；反之叫非自發(fā)過程之叫非自發(fā)過程non-spontaneous processnon-spontaneous process、非自發(fā)反應(yīng)、非自發(fā)反應(yīng)non-non-spontaneous reactionspontaneous reaction。 ：自發(fā)的反應(yīng)不一定是迅速的自發(fā)的反應(yīng)不一定是迅速的 基本規(guī)律基本規(guī)律：物質(zhì)體系傾向于最低能量（能量最低原：物質(zhì)體系傾向于最低能量（能量最低原

6、理理Lowest Energy PrincipleLowest Energy Principle）；）； 物質(zhì)體系傾向于取得最大混亂度物質(zhì)體系傾向于取得最大混亂度ChaosChaos。 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-6-152.1.2 影響化學(xué)反應(yīng)方向的因素影響化學(xué)反應(yīng)方向的因素 一一.化學(xué)反應(yīng)的焓變化學(xué)反應(yīng)的焓變 (能量最低原理能量最低原理) )舉例：舉例：CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)轉(zhuǎn)變溫度轉(zhuǎn)變溫度1121K H298.15=178.3kJ.mol-1 H1121 rHm0時(shí)時(shí),非自發(fā)進(jìn)行非自發(fā)進(jìn)行;結(jié)論結(jié)論:嘗試嘗試H不能作自發(fā)反應(yīng)的普遍判據(jù)不能作自發(fā)反應(yīng)的普遍判

7、據(jù)能解釋的現(xiàn)象！能解釋的現(xiàn)象！不能解釋的現(xiàn)象！不能解釋的現(xiàn)象！上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-6-152.1.2 影響化學(xué)反應(yīng)方向的因素影響化學(xué)反應(yīng)方向的因素 混亂度混亂度: (見圖示見圖示) # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # % % % % % % % % % % % % %# % # % # % # % # % # % # % # % # % # % # % # % # % # % # % # % # % # % 始態(tài)始態(tài)終態(tài)終態(tài)玻爾茲曼公式玻爾茲曼公式 S=kln，k為玻爾茲曼常數(shù)為玻爾茲曼常數(shù)，1.3810-23 11二二. 化學(xué)反

8、應(yīng)的熵變化學(xué)反應(yīng)的熵變(物質(zhì)體系傾向于取得最大混亂度物質(zhì)體系傾向于取得最大混亂度) )CaCO3（s）=CaO（s）CO2（g）； H0 “”表示一個(gè)體系內(nèi)的微觀粒子的微觀狀態(tài)總數(shù)，表示一個(gè)體系內(nèi)的微觀粒子的微觀狀態(tài)總數(shù)， “S”表示宏觀物質(zhì)的混亂度（該詞表示體系的不規(guī)則表示宏觀物質(zhì)的混亂度（該詞表示體系的不規(guī)則性和無(wú)序性性和無(wú)序性)，稱之為熵，稱之為熵entropy(單位為單位為J.mol-1.K-1)，S就稱之為熵變。就稱之為熵變。 注意單位注意單位上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-6-152.1.2 影響化學(xué)反應(yīng)方向的因素影響化學(xué)反應(yīng)方向的因素 熵熵(entropy S):是體系混

9、亂度的量度，它與熱力是體系混亂度的量度，它與熱力學(xué)能及焓一樣是體系的一個(gè)重要的熱力學(xué)性質(zhì)，是學(xué)能及焓一樣是體系的一個(gè)重要的熱力學(xué)性質(zhì)，是一個(gè)狀態(tài)函數(shù)一個(gè)狀態(tài)函數(shù)(J.mol-1.K-1)。 體系的混亂度越低體系的混亂度越低,有序性越高有序性越高,熵值就越低熵值就越低. 標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵Sm:在在1.00105Pa壓力下，壓力下，1mol純物質(zhì)純物質(zhì)的熵值叫做標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵的熵值叫做標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵.（見附錄（見附錄3）熱力學(xué)第三定律：熱力學(xué)第三定律： S0=0在在0K時(shí)，任何純凈的完整晶態(tài)物質(zhì)的熵值為零。時(shí)，任何純凈的完整晶態(tài)物質(zhì)的熵值為零。標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)熵變標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)熵變 rSm上一內(nèi)容下一內(nèi)容回

10、主目錄O返回2022-6-152.1.2 影響化學(xué)反應(yīng)方向的因素影響化學(xué)反應(yīng)方向的因素熵的絕對(duì)值熵的絕對(duì)值ST的測(cè)量的測(cè)量:由熱力學(xué)第三定律由熱力學(xué)第三定律 S0=0 S=S終終-S始始=ST-S0 S0=0 S=ST ST、Sm、S、rSm(298.15)、rSm(T) 、 Sm(H2O,g)的含義。的含義。如如無(wú)相變無(wú)相變,S隨隨T的變化不大的變化不大, rSm(T)rSm(298.15) 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-6-152.1.2 影響化學(xué)反應(yīng)方向的因素影響化學(xué)反應(yīng)方向的因素規(guī)律：規(guī)律：（單位（單位J.mol-1.K-1) 1.對(duì)同一種物質(zhì)，對(duì)同一種物質(zhì)，ST(s)ST(

11、l) 0 自發(fā)進(jìn)行自發(fā)進(jìn)行;非孤立體系，非孤立體系，S總總=S體體+Sm環(huán)環(huán)不可測(cè)不可測(cè) S不能作自發(fā)反應(yīng)的普遍判據(jù)不能作自發(fā)反應(yīng)的普遍判據(jù)注意注意最穩(wěn)定單質(zhì)的標(biāo)最穩(wěn)定單質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)熵一般都不為準(zhǔn)熵一般都不為零零結(jié)論結(jié)論:上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-6-152.1.2 影響化學(xué)反應(yīng)方向的因素影響化學(xué)反應(yīng)方向的因素 三、化學(xué)反應(yīng)的吉布斯自由能變?nèi)⒒瘜W(xué)反應(yīng)的吉布斯自由能變 化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù)化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù)rGm-吉布斯函數(shù)變吉布斯函數(shù)變(或吉或吉布斯自由能變布斯自由能變).吉布斯公式吉布斯公式(G-H方程）方程）rGm=rHmTrSm條件條件:等溫、等壓等溫、等壓rGm=rHmTrS

12、m標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下：（注意書寫格式）：（注意書寫格式）GHTSG吉布斯自由能，是狀吉布斯自由能，是狀態(tài)函數(shù)，單位態(tài)函數(shù)，單位kJmol-1.上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-6-152.1.2 影響化學(xué)反應(yīng)方向的因素影響化學(xué)反應(yīng)方向的因素最小自由能原理最小自由能原理化學(xué)反應(yīng)自發(fā)性的普遍判據(jù)化學(xué)反應(yīng)自發(fā)性的普遍判據(jù) 在恒溫、恒壓下，任何自發(fā)過程在恒溫、恒壓下，任何自發(fā)過程總是朝著總是朝著G減少減少的方向進(jìn)行。的方向進(jìn)行。rGm0，自發(fā)反應(yīng)；，自發(fā)反應(yīng)；rGm =0，平衡，反應(yīng)達(dá)到極限；，平衡，反應(yīng)達(dá)到極限；rGm0，非自發(fā)反應(yīng)，反應(yīng)逆向進(jìn)行。，非自發(fā)反應(yīng)，反應(yīng)逆向進(jìn)行。 吉布斯提出：在

13、等溫、等壓的封閉體系內(nèi)，不作吉布斯提出：在等溫、等壓的封閉體系內(nèi)，不作非體積功的前提下，非體積功的前提下，rGm可作為熱化學(xué)反應(yīng)自發(fā)過可作為熱化學(xué)反應(yīng)自發(fā)過程的判據(jù)。程的判據(jù)。 rGm是是rGm的特殊情況的特殊情況上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-6-152.1.2 影響化學(xué)反應(yīng)方向的因素影響化學(xué)反應(yīng)方向的因素由由 rGm(T)= rHm(298K)-T rSm(298K)可得：可得：P28類型類型 rHm rSm rGm反應(yīng)的自發(fā)性反應(yīng)的自發(fā)性1234-+-+-+永遠(yuǎn)是永遠(yuǎn)是-永遠(yuǎn)是永遠(yuǎn)是+受溫度影響受溫度影響受溫度影響受溫度影響永遠(yuǎn)自發(fā)永遠(yuǎn)自發(fā)永遠(yuǎn)非自發(fā)永遠(yuǎn)非自發(fā)溫度低時(shí)自發(fā)溫度低時(shí)

14、自發(fā)溫度高時(shí)自發(fā)溫度高時(shí)自發(fā)常溫常溫 高溫高溫 常溫常溫高溫高溫上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-6-152.1.2 影響化學(xué)反應(yīng)方向的因素影響化學(xué)反應(yīng)方向的因素 【例【例2-3】已知已知298.15K反應(yīng)反應(yīng)2NO+O2=2NO2 的的rHm為為 -114.0kJmol-1，rSm為為-159.0 Jmol-1K-1。試判斷反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行。試判斷反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行。rGm= -114.0-298.15*(-159.0*10-3) = -66.6 kJ.mol-1 rGm 0 自發(fā)進(jìn)行自發(fā)進(jìn)行解解:rGm=rHmTrSm 注意單位注意單位上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-6-152

15、.1.3 熱化學(xué)反應(yīng)方向的判斷熱化學(xué)反應(yīng)方向的判斷一、標(biāo)準(zhǔn)摩爾吉布斯自由能變（一、標(biāo)準(zhǔn)摩爾吉布斯自由能變（rGm ）的計(jì)）的計(jì)算和反應(yīng)方向的判斷算和反應(yīng)方向的判斷 在某溫度標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)在某溫度標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，由下，由最穩(wěn)定的純態(tài)單質(zhì)生成單位物質(zhì)的量的某物最穩(wěn)定的純態(tài)單質(zhì)生成單位物質(zhì)的量的某物質(zhì)質(zhì)B時(shí)的時(shí)的吉布斯自由能變。吉布斯自由能變。 (fGm(B，T)kJmol-1)(若若T為為298.15,可省略可省略)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下： rGm=rHmTrSm如如rGm0，則自發(fā)進(jìn)行。，則自發(fā)進(jìn)行。 任何最穩(wěn)定的純態(tài)單質(zhì)在任何溫度下的標(biāo)準(zhǔn)任何最穩(wěn)定的純態(tài)單質(zhì)在任何溫度下的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯自由能為零。摩

16、爾生成吉布斯自由能為零。標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯自由能：標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯自由能：上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-6-152.1.3 熱化學(xué)反應(yīng)方向的判斷熱化學(xué)反應(yīng)方向的判斷 對(duì)于對(duì)于cCdD=yYzZ， 計(jì)算計(jì)算rGm的方法的方法: 公式公式rGm=rHmTrSm 由由0=BB 若若無(wú)相變化無(wú)相變化：)K15.298(ST)K15.298(H)T(ST)T(H)T(Gmrmrmrmrmr BmfBmfimfimfmfmfmfmrBGGGDGdCGcZGzYGyG)()()()()()(反應(yīng)物反應(yīng)物生成物生成物反反應(yīng)應(yīng)物物）生生成成物物）(S(SSSmiimiimiimr 反反應(yīng)應(yīng)物物）生生

17、成成物物）(H(HHmfiimfiimr 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-6-152.1.3 熱化學(xué)反應(yīng)方向的判斷熱化學(xué)反應(yīng)方向的判斷【例【例2-4】已知已知2NOO2=2NO2求求25和和85時(shí)的時(shí)的rGm.fHm/kJ.mol-1 91.277 0 33.2 Sm/J.mol-1K-1 210.745 205.20 240.1 fGm/kJ.mol-1 87.590 0 51.3解：查表解：查表2NO O2 = 2NO2rSm=2*240.1-（205.2+2*210.745） = -146.49 Jmol-1K-1= -0.14649kJmol-1K-1rHm=2*33.2-（2

18、*91.277+0） = -116.154kJmol-1代入公式可計(jì)算出反應(yīng)在代入公式可計(jì)算出反應(yīng)在25和和85時(shí)的時(shí)的rGm上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-6-152.1.3 熱化學(xué)反應(yīng)方向的判斷熱化學(xué)反應(yīng)方向的判斷rGm(298.15)=rHmTrSm= -72.575 kJ.mol-1另：在另：在25時(shí)可用公式時(shí)可用公式: rGm=vifGm(生生)+vifGm(反反) rGm=rHmTrSm)K15.298(ST)K15.298(H)T(Gmrmrmr rGm(273.15+85)-116.154-358.15*(-146.49)*10-3 =-63.685kJ.mol-1rG

19、m(298.15)=2*51.3-(2*87.59+0)=-72.58kJ.mol-1 如果一個(gè)反應(yīng)在常溫下進(jìn)行如果一個(gè)反應(yīng)在常溫下進(jìn)行,熵變很小，可直接用焓變來熵變很小，可直接用焓變來代替吉布斯自由能變作為判斷反應(yīng)自發(fā)性或方向的依據(jù)。代替吉布斯自由能變作為判斷反應(yīng)自發(fā)性或方向的依據(jù)。 rHm 40 kJ.mol-1反應(yīng)逆向自發(fā)進(jìn)行反應(yīng)逆向自發(fā)進(jìn)行; rHm 420 kJmol-1可瞬間完成反應(yīng)可瞬間完成反應(yīng). 完成反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)完成反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng).EaT1T2T1N/(NE)E00溫度升高活化分子增多示意圖溫度升高活化分子增多示意圖2.2.3影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素二、溫度對(duì)

20、反應(yīng)速率的影響二、溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-6-15阿侖尼烏斯方程推論阿侖尼烏斯方程推論2 2當(dāng)溫度一定時(shí)，若幾個(gè)反應(yīng)當(dāng)溫度一定時(shí)，若幾個(gè)反應(yīng)A A值相近，值相近，E Ea a越大的反應(yīng)越大的反應(yīng)k k值越小，即活化能越大的反應(yīng)進(jìn)行得越慢。值越小，即活化能越大的反應(yīng)進(jìn)行得越慢。3 3對(duì)活化能不同的反應(yīng)，溫度變化對(duì)反應(yīng)速率的影響程度對(duì)活化能不同的反應(yīng)，溫度變化對(duì)反應(yīng)速率的影響程度不同?；罨茉酱蟮姆磻?yīng)，受溫度變化的影響越大。不同?；罨茉酱蟮姆磻?yīng)，受溫度變化的影響越大。4 4同一反應(yīng)，低溫時(shí)同一反應(yīng)，低溫時(shí)A A較大，高溫時(shí)較大，高溫時(shí)A A較小。較小。1 1對(duì)

21、某一給定反應(yīng)，對(duì)某一給定反應(yīng)，E Ea a和和A A可視為常數(shù)，溫度升高時(shí)可視為常數(shù)，溫度升高時(shí) 隨之增大，表明溫度升高時(shí)隨之增大，表明溫度升高時(shí)k k值增大，反應(yīng)速率加快。值增大，反應(yīng)速率加快。RTEea2.2.3影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素二、溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響二、溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-6-152.2.3影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素催化劑催化劑( (觸媒觸媒) )：參與反應(yīng)并改變反應(yīng)歷程和速率：參與反應(yīng)并改變反應(yīng)歷程和速率, ,但但不影響化學(xué)平衡不影響化學(xué)平衡, ,自身組成數(shù)量和自身組成數(shù)量和化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)基本不變基

22、本不變. .催化作用催化作用：催化劑能改變反應(yīng)速度的作用為催化作用。：催化劑能改變反應(yīng)速度的作用為催化作用。正催化劑、負(fù)催化劑正催化劑、負(fù)催化劑 催化劑為什么能改變化學(xué)反應(yīng)速度呢催化劑為什么能改變化學(xué)反應(yīng)速度呢? ?許多實(shí)驗(yàn)測(cè)定許多實(shí)驗(yàn)測(cè)定指出指出, ,催化劑之所以能加速反應(yīng)催化劑之所以能加速反應(yīng), ,是因?yàn)樗鼌⑴c了變化是因?yàn)樗鼌⑴c了變化過程過程, ,改變了原來反應(yīng)的途徑改變了原來反應(yīng)的途徑, ,降低了反應(yīng)的活化能。降低了反應(yīng)的活化能。2KClO3MnO2KClO232+SO2SO3V2O522+ O2如如三、催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響三、催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響 catalystcatalyst上

23、一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-6-152.2.3影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素圖 6-10 催化劑降低反應(yīng)活化能示意圖勢(shì)能反應(yīng)進(jìn)程 E1ABEE逆E逆 AA的活化的活化能能 如如:AB這個(gè)化學(xué)反這個(gè)化學(xué)反應(yīng)應(yīng),無(wú)催化劑存在時(shí)經(jīng)無(wú)催化劑存在時(shí)經(jīng)過過活化配合物活化配合物A進(jìn)行的進(jìn)行的,它的活化能為它的活化能為E1,當(dāng)有當(dāng)有催化劑催化劑K存在時(shí)存在時(shí),其反應(yīng)其反應(yīng)機(jī)理發(fā)生了變化機(jī)理發(fā)生了變化,反應(yīng)反應(yīng)首先形成首先形成催化活化配合催化活化配合物物A,再形成產(chǎn)物再形成產(chǎn)物,此時(shí)此時(shí)需要的活化能為需要的活化能為E.因?yàn)橐驗(yàn)镋1 E,因此反應(yīng)所需因此反應(yīng)所需要克服的勢(shì)能壘小了要克服的勢(shì)

24、能壘小了,所以反應(yīng)速度加快了。所以反應(yīng)速度加快了。加入負(fù)催化劑作用相反加入負(fù)催化劑作用相反.上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-6-152.2.3影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素 注意點(diǎn)注意點(diǎn): 1、催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響是通過改變反、催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響是通過改變反 應(yīng)機(jī)理實(shí)現(xiàn)的；應(yīng)機(jī)理實(shí)現(xiàn)的； 2、催化劑能改變反應(yīng)速率，但不改變、催化劑能改變反應(yīng)速率，但不改變H方方向和限度；向和限度； 3、催化劑對(duì)速率的影響體現(xiàn)在、催化劑對(duì)速率的影響體現(xiàn)在kc中；對(duì)同中；對(duì)同一反應(yīng)一反應(yīng),T一定，不同催化劑對(duì)應(yīng)有不同的一定，不同催化劑對(duì)應(yīng)有不同的kc； 4、對(duì)于同一可逆反應(yīng)，催化劑同等降

25、低、對(duì)于同一可逆反應(yīng)，催化劑同等降低（或增加）正逆反應(yīng)的活化能；（或增加）正逆反應(yīng)的活化能； 5、催化劑具有選擇性。、催化劑具有選擇性。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-6-152.2.3影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素四、其它因素對(duì)反應(yīng)速率的影響四、其它因素對(duì)反應(yīng)速率的影響概念：相；單相反應(yīng)：概念：相；單相反應(yīng)：2NO(g)+2H2(g)=N2(g)+2H2O(g) 多相反應(yīng)：多相反應(yīng)：2Mg(S)+O2(g)=2MgO(S) 除溫度、催化劑、濃度外，還與界面狀況有關(guān)。除溫度、催化劑、濃度外，還與界面狀況有關(guān)。包括相界面（接觸面積）的大小、界面的物理化學(xué)包括相界面（接觸面積

26、）的大小、界面的物理化學(xué)性質(zhì)以及有無(wú)新相的產(chǎn)生等有關(guān)。性質(zhì)以及有無(wú)新相的產(chǎn)生等有關(guān)。 總結(jié)：總結(jié)：影響反應(yīng)速率的因素有濃度（壓力）、溫影響反應(yīng)速率的因素有濃度（壓力）、溫度、催化劑等，就影響能力而言，度、催化劑等，就影響能力而言，濃度（壓力）濃度（壓力） 溫度溫度 0;rGm15000常溫不能常溫不能,1500K能自發(fā)進(jìn)行能自發(fā)進(jìn)行.(3)根據(jù)最小自由能原理根據(jù)最小自由能原理G0能自發(fā)反應(yīng)，故能自發(fā)反應(yīng)，故 rGmTrHm298.15-TrSm298.15 0 T1121K 在在1121K時(shí)發(fā)生自發(fā)反應(yīng)方向的轉(zhuǎn)變。時(shí)發(fā)生自發(fā)反應(yīng)方向的轉(zhuǎn)變。(2) 或或 lgK=-rGm/2.303RT 298

27、.15K時(shí)時(shí),K298.15=9.23*10-24 1500K時(shí)時(shí),K1500=1.34*102 KlnRTGmr 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-6-152.3.2 平衡常數(shù)平衡常數(shù)定義：定義：三、多重平衡規(guī)則三、多重平衡規(guī)則用途：用途： 如果某個(gè)反應(yīng)可以表示為兩個(gè)或多個(gè)反應(yīng)如果某個(gè)反應(yīng)可以表示為兩個(gè)或多個(gè)反應(yīng)的和或差，則總反應(yīng)的平衡常數(shù)等于各分步反應(yīng)平的和或差，則總反應(yīng)的平衡常數(shù)等于各分步反應(yīng)平衡常數(shù)之積或商。這個(gè)關(guān)系稱為衡常數(shù)之積或商。這個(gè)關(guān)系稱為多重平衡規(guī)則多重平衡規(guī)則 如如: 1.CO2=CO2 K1 2.C1/2O2=CO K2 3.CO1/2O2=CO2 K3 因?yàn)橐驗(yàn)?

28、2)(3)=(1)，所以有，所以有K1= K2*K3利用若干已知平衡常數(shù)來求利用若干已知平衡常數(shù)來求某個(gè)或某些未知平衡常數(shù)。某個(gè)或某些未知平衡常數(shù)。若反應(yīng)若反應(yīng)3=a*反應(yīng)反應(yīng)1+b*反應(yīng)反應(yīng)2 注：注：b2a13KKK 所有平衡常數(shù)必須在同一溫度下（所有平衡常數(shù)必須在同一溫度下（why？）。？）。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-6-152.3.2 平衡常數(shù)平衡常數(shù) 【例【例2-11】已知反應(yīng)在已知反應(yīng)在1123K時(shí)的平衡常數(shù)時(shí)的平衡常數(shù)K1.C(s)+CO2(g)2CO(g)K1=1.31014 2.CO(g)+Cl2(g)COCl(g) K2=6.010-3 計(jì)算計(jì)算2COCl(g

29、) CO2(g)+C(s)+2Cl2(g)在在1123K時(shí)的時(shí)的K。 解：解：1 2CO(g) CO2(g)+ C(s) K1= 1/K1 2 COCl(g) CO(g)+Cl2(g) K2= 1/K2 1+2 2 2COCl(g) CO2(g)+C(s)+2Cl2(g) 即即:K= K1K22 =2.110-10上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-6-152.3.3 化學(xué)平衡的計(jì)算化學(xué)平衡的計(jì)算 1、計(jì)算計(jì)算K A.實(shí)驗(yàn)測(cè)定；實(shí)驗(yàn)測(cè)定；B.反應(yīng)物初始濃度和某一反反應(yīng)物初始濃度和某一反應(yīng)物或生成物的平衡濃度應(yīng)物或生成物的平衡濃度,計(jì)算計(jì)算K；C.熱力學(xué)方法或多熱力學(xué)方法或多重平衡原則。重平

30、衡原則。 2、利用利用K計(jì)算有關(guān)物質(zhì)的濃度和某一反應(yīng)物的平計(jì)算有關(guān)物質(zhì)的濃度和某一反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率衡轉(zhuǎn)化率（或（或，理論轉(zhuǎn)化率），以及從理論上求，理論轉(zhuǎn)化率），以及從理論上求算欲達(dá)到一定轉(zhuǎn)化率所需的原料配比等問題。算欲達(dá)到一定轉(zhuǎn)化率所需的原料配比等問題?；蚧?00%某某反反應(yīng)應(yīng)物物已已轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化化的的量量反反應(yīng)應(yīng)開開始始時(shí)時(shí)該該反反應(yīng)應(yīng)物物的的總總量量100%某某反反應(yīng)應(yīng)物物起起始始濃濃度度某某反反應(yīng)應(yīng)物物平平衡衡濃濃度度反反應(yīng)應(yīng)物物的的起起始始濃濃度度上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-6-152.3.3 化學(xué)平衡的計(jì)算化學(xué)平衡的計(jì)算 【例【例2-12】在】在1atm的密閉容器中，可逆反應(yīng)

31、的密閉容器中，可逆反應(yīng) H2(g)+I2(g) 2HI(g)在在700時(shí)時(shí)K為為54.2,如反應(yīng)開始時(shí)如反應(yīng)開始時(shí)H2、I2都是都是1mol.a.求達(dá)到平衡時(shí)各物質(zhì)的分壓及求達(dá)到平衡時(shí)各物質(zhì)的分壓及I2的轉(zhuǎn)化率；的轉(zhuǎn)化率；b.達(dá)平衡時(shí)有達(dá)平衡時(shí)有90% I2轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為HI,求求H2、I2開始時(shí)的濃開始時(shí)的濃度比。度比。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-6-152.3.3 化學(xué)平衡的計(jì)算化學(xué)平衡的計(jì)算 解：（解：（1）設(shè)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)生成）設(shè)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)生成HI為為Xmol H2(g) + I2(g) 2HI(g)始態(tài)始態(tài)n0/mol 1 1 0 平衡態(tài)平衡態(tài)neq/mol 1-0.5

32、X 1-0.5X X由理想氣體狀態(tài)方程式由理想氣體狀態(tài)方程式pV=nRT 且反應(yīng)前后體積無(wú)變化且反應(yīng)前后體積無(wú)變化p=nRT/Vp/ )I (pp/ )H(pp/ )HI(pK222 mol573. 1X, 2 .54)X5 . 01(Xp/ V/RT)X5 . 01(p/ )V/XRT(K2222 得得 該反應(yīng)處于該反應(yīng)處于1atm,由分壓定律由分壓定律,有有: p(HI)=neq(HI)/n p=0.7865atm; p(H2)=p(I2)=0.10175atm I2的轉(zhuǎn)化率的轉(zhuǎn)化率=1-(1-0.5X)/1=78.56% 例例 2.13 在在1atm的密閉容器中，可逆反應(yīng)的密閉容器中，可

33、逆反應(yīng)H2(g)+I2(g) 2HI(g)在在700時(shí)時(shí)K為為54.2,如反應(yīng)開始時(shí)如反應(yīng)開始時(shí)H2、I2都是都是1mol. a.求達(dá)到平衡時(shí)各物質(zhì)的分壓及求達(dá)到平衡時(shí)各物質(zhì)的分壓及I2的轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)化率；化率；b.達(dá)平衡時(shí)有達(dá)平衡時(shí)有90% I2轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為HI,求求H2、I2開始時(shí)的濃度比。開始時(shí)的濃度比。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-6-152.3.3 化學(xué)平衡的計(jì)算化學(xué)平衡的計(jì)算(2)設(shè)反應(yīng)開始時(shí)設(shè)反應(yīng)開始時(shí)H2為為Xmol,I2為為Ymol; H2(g) + I2(g) 2HI(g) 始態(tài)始態(tài)n0/mol X Y 0 平衡態(tài)平衡態(tài)neq/mol X-0.9Y Y-0.9Y 1.8

34、Y2 .54)Y9 . 0Y()Y9 . 0X()Y8 . 1(K2 得得 X/Y=1.6同理同理 例例 2.13 在在1atm的密閉容器中，可逆反應(yīng)的密閉容器中，可逆反應(yīng)H2(g)+I2(g) 2HI(g)在在700時(shí)時(shí)K為為54.2,如反應(yīng)開始時(shí)如反應(yīng)開始時(shí)H2、I2都是都是1mol. a.求達(dá)到平衡時(shí)各物質(zhì)的分壓及求達(dá)到平衡時(shí)各物質(zhì)的分壓及I2的轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)化率；化率；b.達(dá)平衡時(shí)有達(dá)平衡時(shí)有90% I2轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為HI,求求H2、I2開始時(shí)的濃度比。開始時(shí)的濃度比。p/ )I (pp/ )H(pp/ )HI(pK222 pV=nRT 且反應(yīng)前后體積無(wú)變化且反應(yīng)前后體積無(wú)變化上一內(nèi)容下一內(nèi)容回

35、主目錄O返回2022-6-152.3.3 化學(xué)平衡的計(jì)算化學(xué)平衡的計(jì)算【例【例2-13】已知在高溫下，】已知在高溫下，HgO按下式分解按下式分解 2HgO(s) 2Hg(g)+O2(g) 在在 4 5 0 時(shí) 所 生 成 的 兩 種 氣 體 的 總 壓 為時(shí) 所 生 成 的 兩 種 氣 體 的 總 壓 為107.99KPa，在，在420時(shí)的總壓為時(shí)的總壓為51.60KPa。（1）計(jì)算在）計(jì)算在450、420時(shí)的時(shí)的K以及以及 P O2、P Hg（2）如果將）如果將10gHgO放在放在1L容器中，溫度升到容器中，溫度升到450，問有多少，問有多少HgO未分解。未分解。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返

36、回2022-6-152.3.3 化學(xué)平衡的計(jì)算化學(xué)平衡的計(jì)算 解解(1)根據(jù)分壓定律根據(jù)分壓定律pi=ni/n總總 p總總 pO2=1/3*p總總；pHg=2/3 p總總 450 p總總=107.99KPa, pO2=36KPa; pHg=71.99KPa 420 p總總=51.60KPa, pO2=17.2KPa;pHg=34.4KPa 對(duì)于對(duì)于2HgO(s) 2Hg(g)+O2(g) 有有 K=p(Hg)/p2*p(O2)/p=1/3 (2/3)2 p總總/p3 則則450時(shí)時(shí)K=0.187; 420時(shí)時(shí)K=0.02【例【例2-13】已知在高溫下，已知在高溫下，HgO按下式分解按下式分解

37、2HgO(s) 2Hg(g)+O2(g) 在在450時(shí)所生成的兩種氣體的總壓為時(shí)所生成的兩種氣體的總壓為107.99KPa，在，在420時(shí)的總時(shí)的總壓為壓為51.60KPa。(1)計(jì)算在計(jì)算在450、420時(shí)的時(shí)的K以及以及 P O2、P Hg(2)如將如將10gHgO放在放在1L容器中容器中,溫度升到溫度升到450,問有多少問有多少HgO未分解未分解.上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-6-152.3.3 化學(xué)平衡的計(jì)算化學(xué)平衡的計(jì)算（2）設(shè)生成）設(shè)生成O2為為Xmol, 2HgO（s） 2Hg（g）+O2（g） 始態(tài)始態(tài)n0/mol 10/216.6 0 0 平衡態(tài)平衡態(tài)neq/mol

38、 10/216.6-2X 2X X 將將pV=nRT代入代入 K=p(Hg)/p2 p(O2)/p=(RT/V)/p3 4X3=0.187 將數(shù)據(jù)代入得將數(shù)據(jù)代入得X=0.00599mol 則剩余則剩余HgO的量為的量為 (10/216.6-2 0.00599) 216.6=7.41(g)【例【例2-13】已知在高溫下已知在高溫下,HgO按下式分解按下式分解 2HgO(s) 2Hg(g)+O2(g) 在在450時(shí)所生成的兩種氣體的總壓為時(shí)所生成的兩種氣體的總壓為107.99KPa,在在420時(shí)的總壓為時(shí)的總壓為51.60KPa.(1)計(jì)算在計(jì)算在450、420時(shí)的時(shí)的K以及以及 P O2、P

39、Hg(2)如將如將10gHgO放在放在1L容器中容器中,溫度升到溫度升到450,問有多少克問有多少克HgO未分解未分解.上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-6-152.4.1 濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響 對(duì)于某一可逆反應(yīng)對(duì)于某一可逆反應(yīng)cCdD=yYzZ， 0 對(duì)應(yīng)于對(duì)應(yīng)于 0 J K 逆向移動(dòng)逆向移動(dòng) =0 = 處于平衡狀態(tài)處于平衡狀態(tài)結(jié)論結(jié)論:對(duì)于一體系達(dá)平衡后對(duì)于一體系達(dá)平衡后,c反反或或c生生,J,JK平衡左移平衡左移(逆向逆向) 增加增加某物質(zhì)的濃度某物質(zhì)的濃度,平衡就向著平衡就向著減少減少該物質(zhì)該物質(zhì)濃度的方向移動(dòng)；濃度的方向移動(dòng)；減少減少某物質(zhì)的濃度，平衡就向著

40、某物質(zhì)的濃度，平衡就向著增加增加該物質(zhì)濃度的方向移動(dòng)該物質(zhì)濃度的方向移動(dòng)(使增減趨于平穩(wěn)使增減趨于平穩(wěn)).JlnRTGGmrmr rGm= -RTlnK+RTlnJ=RTlnJ/K化學(xué)反應(yīng)等溫方程式化學(xué)反應(yīng)等溫方程式 KlnRTGmr KJRTGmrln上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-6-15壓力對(duì)化學(xué)平衡的影響壓力對(duì)化學(xué)平衡的影響改變壓力改變壓力=改變濃度改變濃度 1、對(duì)于氣相反應(yīng)、對(duì)于氣相反應(yīng)cCdD=yYzZ，Jp/ )D(pp/ )C(pp/ )Z(pp/ )Y(pdczy 有有 達(dá)平衡達(dá)平衡,則則J=K B B=(y+z)-(c+d)JlnRTGGmrmr ( )/()/(

41、)/()/ByzcdXp YpXp ZpJXKXp CpXp Dp 恒恒T,VV/X,piXpi則則J=X K,分三種分三種 , ,平衡左移平衡左移(向氣體分子數(shù)目減少的方向移動(dòng)向氣體分子數(shù)目減少的方向移動(dòng))； = 0,J = K,此時(shí)壓力變化對(duì)平衡無(wú)影響；此時(shí)壓力變化對(duì)平衡無(wú)影響； , , ,右移右移(向氣體分子數(shù)目增多的方向移動(dòng)向氣體分子數(shù)目增多的方向移動(dòng))； = 0,J = K,此時(shí)壓力變化對(duì)平衡無(wú)影響；此時(shí)壓力變化對(duì)平衡無(wú)影響； ,左移左移(仍向著氣體分子數(shù)目增多的方向移動(dòng)仍向著氣體分子數(shù)目增多的方向移動(dòng)).B B 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-6-15壓力對(duì)化學(xué)平衡的影響壓

42、力對(duì)化學(xué)平衡的影響改變壓力改變壓力=改變濃度改變濃度總結(jié)：總結(jié)：增加反應(yīng)體系的總壓力增加反應(yīng)體系的總壓力, ,平衡總是向著氣體分子平衡總是向著氣體分子數(shù)目減少的方向移動(dòng)數(shù)目減少的方向移動(dòng); ; 反之反之, ,降低體系總壓力降低體系總壓力, ,平衡則向著氣體分子數(shù)目增加的方向移動(dòng)。平衡則向著氣體分子數(shù)目增加的方向移動(dòng)。 2、當(dāng)反應(yīng)達(dá)平衡體系中不參與反應(yīng)的氣體（惰性氣、當(dāng)反應(yīng)達(dá)平衡體系中不參與反應(yīng)的氣體（惰性氣體）的壓力發(fā)生變化時(shí)，壓力對(duì)化學(xué)平衡的影響要視具體）的壓力發(fā)生變化時(shí)，壓力對(duì)化學(xué)平衡的影響要視具體情況而定。體情況而定。 3、P對(duì)固體、液體的對(duì)固體、液體的V、溶液濃度的影響很小、溶液濃度的影響很小,故在研故在研究多相反應(yīng)的化學(xué)平衡體系時(shí)究多相反應(yīng)的化學(xué)平衡體系時(shí),只需考慮氣態(tài)物質(zhì)反應(yīng)前只需考慮氣態(tài)物質(zhì)反應(yīng)前后分子數(shù)的變化后分子數(shù)的變化.上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-6-15壓力對(duì)化學(xué)平衡的影響壓力對(duì)化學(xué)平衡的影響 【例【例2-14】把把CO2和和H2的混合物加熱到的混合物加熱到1123K，下列反應(yīng)達(dá)，下列反應(yīng)達(dá)到平衡到平衡CO2+H2=CO+H2O ,K=1求求:(1)達(dá)平衡后達(dá)平衡后90%的的H2轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為H2O，問原來的，問原來的CO2與與H2的摩爾比的摩爾比;(2)達(dá)平衡后達(dá)平衡后,在體系中加入在體系中加入H2使使CO2：H2