注冊(cè)電氣工程師化學(xué)培訓(xùn)課件公開(kāi)課一等獎(jiǎng)?wù)n件省賽課獲獎(jiǎng)?wù)n件

第四章

化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡一、化學(xué)反應(yīng)方程式1．化學(xué)反應(yīng)方程書(shū)寫(xiě)：把參與化學(xué)反應(yīng)反應(yīng)物分子式或離子式寫(xiě)在左邊,生成物分子式或離子式寫(xiě)在右邊,根據(jù)反應(yīng)物和產(chǎn)物原子總數(shù)和電荷總數(shù)均相等標(biāo)準(zhǔn)配平反應(yīng)方程式。2.化學(xué)反應(yīng)中有關(guān)計(jì)算:

aA＋bB=gG＋dD第1頁(yè)二.化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)1.反應(yīng)熱效應(yīng):化學(xué)反應(yīng)時(shí)所放出或吸取熱叫做反應(yīng)熱效應(yīng)，簡(jiǎn)稱反應(yīng)熱。以符號(hào)q表達(dá)

.q﹤0放熱；q﹥0吸熱。單位：kJmol－1第2頁(yè)2.熱化學(xué)反應(yīng)方程式書(shū)寫(xiě):①標(biāo)明溫度和壓力：T=298.15k,P＝100kPa可省略。②右下角標(biāo)明物質(zhì)聚集狀態(tài)：氣態(tài)：g液態(tài)：ι固態(tài)：s溶液：aq③配平反應(yīng)方程式：物質(zhì)前面計(jì)量系數(shù)代表物質(zhì)量，可為分?jǐn)?shù)。④標(biāo)明反應(yīng)熱：q<0:放熱,q>0:吸熱例:C(s)+O2(g)=CO2(g);q=－393.5kJmol－1第3頁(yè)3、等容反應(yīng)熱（qV）：等容，不做非體積功條件下反應(yīng)熱。△U＝qV

，即反應(yīng)中系統(tǒng)內(nèi)能變化量（△u）在數(shù)值上等于等容熱效應(yīng)qV

。4、焓（H）熱力學(xué)系統(tǒng)狀態(tài)函數(shù)，定義式：H≡U

＋pV第4頁(yè)5、等壓反應(yīng)熱（qp）：等壓，不做非體積功條件下反應(yīng)熱?！鱄=qp

，即反應(yīng)焓變△H在數(shù)值上等于其等壓熱效應(yīng)。因此,若反應(yīng)在等壓條件下，可用反應(yīng)焓變△H表達(dá)反應(yīng)熱效應(yīng)。一般都是在常壓條件下討論反應(yīng)熱效應(yīng)，因此可用焓變表達(dá)反應(yīng)熱?！鱄﹤0放熱；△H﹥0吸熱。第5頁(yè)6、反應(yīng)熱效應(yīng)理論計(jì)算（1）蓋斯定律：在恒容或恒壓條件下，化學(xué)反應(yīng)反應(yīng)熱只與反應(yīng)始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與變化途徑無(wú)關(guān)。推論：熱化學(xué)方程式相加減，對(duì)應(yīng)反應(yīng)熱隨之相加減

反應(yīng)（3）＝反應(yīng)（1）±反應(yīng)（2）則△H3=△H1±△H2第6頁(yè)例（1）C(s)+O2(g)=CO2(g);△H1=－393.5kJmol－1

(2)CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g);△H2=-283.0kJmol－1（3）C(s)+1/2O2(g)=CO(g)

反應(yīng)（1）－反應(yīng)（2）=反應(yīng)（3）故△H3=△H1－△H2

＝〔（－393.5）－（-283.0）〕

＝－110.5kJmol－1第7頁(yè)注意:1）方程式乘以系數(shù),對(duì)應(yīng)反應(yīng)熱也應(yīng)乘以該系數(shù).如反應(yīng):（3）＝2反應(yīng)（1）±3反應(yīng)（2）則△Hm3=2△Hm1±3△HmC(s)+O2(g)=CO2(g);△H

=－393.5kJmol－12C(s)+2O2(g)=2CO2(g);△H=－787kJmol－12）正逆反應(yīng)反應(yīng)熱絕對(duì)值相等，符號(hào)相反。如，CO2(g)=C(s)+O2(g);△H=＋393.5kJmol－1第8頁(yè)二化學(xué)反應(yīng)速率1.化學(xué)反應(yīng)速率表達(dá)νB:B物質(zhì)化學(xué)計(jì)量數(shù)。反應(yīng)物取負(fù)值，生成物取正值單位:moldm-3s-1對(duì)于反應(yīng)：aA+bB=gG+dD

第9頁(yè)例：N2+3H2=2NH3

103.反應(yīng)2H2+O2→2H2O反應(yīng)速率可表達(dá)為（D

）（A）（B）

（C）

（D）所有正確第10頁(yè)

化學(xué)反應(yīng)速率υ與：反應(yīng)物濃度(壓力)、溫度、催化劑等原因有關(guān)。

2.濃度影響和反應(yīng)級(jí)數(shù)

濃度對(duì)反應(yīng)速率影響:增加反應(yīng)物或減少生成物濃度,反應(yīng)速率加大。(1)質(zhì)量作用定律：在一定溫度下，對(duì)于元反應(yīng)（即一步完成反應(yīng)，又稱基元反應(yīng)或簡(jiǎn)單反應(yīng)），反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度（以反應(yīng)方程式中對(duì)應(yīng)物質(zhì)化學(xué)計(jì)量數(shù)為指數(shù)）乘積成正比。(2)速率方程式元反應(yīng)：aA+bB=gG+dD速率方程式：υ=κ｛c(A)｝a｛c(B)｝bκ:速率常數(shù)，表達(dá)反應(yīng)物均為單位濃度時(shí)反應(yīng)速率。κ大小取決于反應(yīng)物性質(zhì)、溫度及催化劑，與反應(yīng)物濃度無(wú)關(guān)。n=a+b:稱反應(yīng)級(jí)數(shù)；第11頁(yè)（3）非元反應(yīng)：（即兩個(gè)或兩個(gè)以上元反應(yīng)組成）：

aA+bB=gG+dD速率方程式：υ=κ｛c(A)｝x｛c(B)｝y

反應(yīng)級(jí)數(shù):

n=x+yx、y反應(yīng)級(jí)數(shù)，由試驗(yàn)來(lái)確定。注意：在書(shū)寫(xiě)反應(yīng)速率方程式時(shí)，反應(yīng)中液態(tài)和固態(tài)純物質(zhì)濃度作為常數(shù)“1”。第12頁(yè)2．溫度對(duì)反應(yīng)速率影響溫度對(duì)反應(yīng)速率影響體目前反應(yīng)速率常數(shù)上阿侖尼烏斯公式：Z:指前因子；Ea:活化能(1)溫度升高（T↑);速率常數(shù)升高k↑（k正↑，k逆↑）;反應(yīng)速率υ↑。

溫度每增加10oC，υ或k增大2－3倍。(2)

活化能越低Ea↓，速率常數(shù)升高k↑,反應(yīng)速率越高υ↑第13頁(yè)3．活化能與催化劑（1）活化分子：具有足夠能量，能發(fā)生反應(yīng)分子。（1）活化能：活化分子平均能量與反應(yīng)物分子平均能量之差。即反應(yīng)發(fā)生所必須最低能量。

Ea(正)－Ea(逆)≈△H（2）催化劑：變化反應(yīng)歷程，減少反應(yīng)活化能，加快反應(yīng)速率。而本身組成、質(zhì)量及化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后保持不變。第14頁(yè)4．從活化分子、活化能觀點(diǎn)解釋加快反應(yīng)速率辦法：

從活化分子、活化能觀點(diǎn)來(lái)看，增加活化分子總數(shù)可加快反應(yīng)速率。活化分子總數(shù)＝分子總數(shù)×活化分子數(shù)%（1）增大濃度：活化分子％一定，濃度增大，增加單位體積內(nèi)分子總數(shù)，增加活化分子總數(shù)，從而加快反應(yīng)速率。（2）升高溫度：分子總數(shù)不變，升高溫度,一方面,分子運(yùn)動(dòng)速率加快,分子碰撞幾率增加,反應(yīng)速率增加;另一方面,升高溫度使更多分子取得能量而成為活化分子，活化分子％顯著增加，增加活化分子總數(shù)，從而加快反應(yīng)速率。（3）催化劑：減少反應(yīng)活化能，使更多分子成為活化分子，活化分子％顯著增加，增加活化分子總數(shù)，從而加快反應(yīng)速率。(υ正↑υ逆↑，催化劑不能使平衡發(fā)生移動(dòng))第15頁(yè)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（減少活化能）–↑↑↑第16頁(yè)四．化學(xué)平衡1．化學(xué)平衡特性：

（1）υ正＝υ逆即正、逆兩方向反應(yīng)速率相等時(shí),系統(tǒng)達(dá)成平衡狀態(tài)。（2）生成物和反應(yīng)物濃度（或壓力）不再發(fā)生變化（恒定）。(3）化學(xué)平衡是有條件、相正確、臨時(shí)動(dòng)態(tài)平衡。條件變化,平衡會(huì)發(fā)生移動(dòng)。第17頁(yè)2.標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)kθ(1)試驗(yàn)證明：生成物相對(duì)濃度（或相對(duì)壓力）以計(jì)量系數(shù)為指數(shù)乘積與反應(yīng)物相對(duì)濃度（或相對(duì)壓力）以計(jì)量系數(shù)為指數(shù)乘積比值為一常數(shù)，此常數(shù)稱為該反應(yīng)在該溫度下標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)，以kθ表達(dá)。第18頁(yè)(2)kθ體現(xiàn)式對(duì)于氣體反應(yīng)：aA(g)+bB(g)=gG(g)+dD(g)對(duì)于溶液中反應(yīng):aA(aq)+bB(aq)=gG(aq)+dD(aq)pθ=100kPa;Cθ=1moldm-3

純固體、純液體不濃度不列入體現(xiàn)式。第19頁(yè)第20頁(yè)說(shuō)明:

⑴kθ只是溫度函數(shù),溫度一定,kθ為一常數(shù),不隨濃度或壓力而變。

⑵

kθ體現(xiàn)式,與化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)方式有關(guān)

①N2+3H2=2NH3;k1θ②N2+H2=NH3;k2θ③2NH3=N2+3H2;k3θk1θ=｛k2θ｝2=第21頁(yè)⑶

多重平衡規(guī)則反應(yīng)（3）＝反應(yīng)（1）+反應(yīng)（2）;k3θ=k1θ.

k2θ反應(yīng)（3）＝反應(yīng)（1）－反應(yīng)（2）;k3θ=k1θ/k2θ第22頁(yè)3.溫度對(duì)平衡常數(shù)影響:對(duì)于吸熱反應(yīng)：△H>0,隨溫度升高,平衡常數(shù)增大.即T↑,kθ↑對(duì)于放熱反應(yīng)：△H<0,隨溫度升高,平衡常數(shù)減少.即T↑,kθ↓第23頁(yè)4.平衡有關(guān)計(jì)算

已知初始濃度和轉(zhuǎn)化率,通過(guò)化學(xué)平衡可求平衡常數(shù);或已知平衡常和數(shù)初始濃度,通過(guò)化學(xué)平衡可求平衡濃度和轉(zhuǎn)化率.第24頁(yè)4.化學(xué)平衡移動(dòng):因條件變化使化學(xué)反應(yīng)從本來(lái)平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)變到新平衡狀態(tài)過(guò)程叫化學(xué)平衡移動(dòng)。(1)呂.查德里原理:假如變化平衡系統(tǒng)條件之一,如濃度、壓力或溫度,平衡就向能削弱這個(gè)變化方向移動(dòng)。即①濃度對(duì)化學(xué)平衡影響:在其他條件不變情況下,增大反應(yīng)物濃度或減少生成物濃度,都能夠使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng);增大生成物濃度或減少反應(yīng)物濃度,都能夠使平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。第25頁(yè)②壓力對(duì)化學(xué)平衡影響:在其他條件不變情況下,增大壓力會(huì)使化學(xué)平衡向著氣體體積（分子數(shù)）減小方向移動(dòng);減小壓力,會(huì)使平衡向著氣體體積增大方向移動(dòng)。③溫度對(duì)化學(xué)平衡影響:在其他條件不變情況下,升高溫度,會(huì)使化學(xué)平衡向著吸熱反應(yīng)方向移動(dòng);減少溫度,會(huì)使化學(xué)平衡向著放熱反應(yīng)方向移動(dòng)。注意:催化劑同步加快正逆反應(yīng)速率,故不能使平衡發(fā)生移動(dòng).第26頁(yè)（2）利用反應(yīng)商判斷反應(yīng)移動(dòng)