第二章化學反應速率及化學平衡

第二章化學反應速率及化學平衡第1頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月1、熟悉化學反應的速率及影響因素。2、掌握化學平衡及標準平衡常數的表達方式、意義和計算。3、理解濃度、壓力、溫度對化學平衡移動的影響。4、初步認識多重平衡原理和多重平衡常數的表達。5、熟悉化學平衡在藥物生產、藥物質量控制上的應用。

本章教學要求第2頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月1、在指定條件下反應進行的方向和限度……化學熱力學。2、反應進行速率和具體步驟(反應機理)……化學動力學。

研究化學反應速率與化學反應的機理，是化學動力學的任務。第一節(jié)：化學反應速率和反應機理

前言化學反應涉及兩個基本問題：第3頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月一、反應速率的表示方法

反應速率一般以在單位時間、單位體積中反應物的量的減少或產物的量的增加來表示。1、平均速率反應物取“-”，產物取“+”第4頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月例：在298K下，將2.1mol·L-1的N2O5充入一密閉容器中，分解反應中各物質濃度變化如下：

課堂例題

2N2O5（g）→4NO2(g)

+

O2(g)起始濃度/mol·L-12.1

0

0100秒末濃度/mol·L-11.95

0.30

0.075試計算反應開始100秒內的平均速率。第5頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月苯胺2、瞬時速率瞬時速率是縮短時間間隔，令△t趨近于零時的速率。

瞬時速率只能用作圖的方法得到，例如對于反應（45℃

）：

2N2O5→4NO2+O2一、反應速率的表示方法第6頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

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第7頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)：胺類一、化學反應的可逆性

在同一條件下，某一反應既能向正反應方向又能向逆反應方向進行，這便叫做反應的可逆性。幾乎所有的化學反應都具有可逆性，即為可逆反應(reversiblele—action)，

例如:在高溫時，一氧化碳與水蒸氣作用生成二氧化碳和氫氣：

第二節(jié):化學反應的可逆性和化學平衡CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)

第8頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月可逆反應實例以下反應均為可逆反應：

（氧化還原反應）

（弱酸電離平衡）

(配位平衡)(沉淀溶解平衡）

HAc+H2OAc-+H3+O

Ag++2NH3

[Ag(NH3)2]+

AgCl(s)

Ag+(aq)+Cl-(aq)

MMn++ne第9頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)：胺類苯胺二、化學平衡

經過一定時間，正反應速率和逆反應速率相等了，CO2、H2、H2O、CO四種氣體的濃度不再隨時間改變，這時建立了化學平衡。CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)

化學平衡建立的標志：物料濃度不隨時間發(fā)生變化第10頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月反應速率時間T正逆反應速率變化示意圖Ｖ正Ｖ逆化學平衡正逆反應速率變化示意圖化學平衡建立的條件：正逆反應速率相等第11頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月化學平衡建立的條件:正向反應和逆向反應的反應速率相等?；瘜W建立平衡的標志:反應物和生成物的濃度不隨時間改變?；瘜W平衡是相對的和有條件的動態(tài)平衡。(提示：A：可逆反應B：恒溫C：密閉條件）

當外界因素改變時，正、逆反應速率發(fā)生變化，原有平衡將受到破壞，直至在新條件下又建立起新的化學平衡?；瘜W平衡狀態(tài)具有以下幾個重要特點第12頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)：胺類一、標準平衡常數１、稀溶液中反應的標準平衡常數:

在一定溫度下達到化學平衡時，各物質的濃度不再隨時間而變,這時的濃度稱為平衡濃度。它們之間存在如下定量關系：

第二節(jié)：標準平衡常數及其計算

ｄＤ(aq)＋eE(aq)=ｇＧ(aq)+hH(aq)第13頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月２、氣體混合物反應的標準平衡常數對氣體混合物中的可逆反應：平衡分壓之間存在如下定量關系：

ｄＤ(ｇ)＋eE(ｇ)=ｇＧ(ｇ)+hH(g)一、標準平衡常數第14頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月對非均相可逆反應：eE(s)+fＦ(aq)=dD(l)+hH(g)３、非均相反應的標準平衡常數在一定溫度下達到平衡時，存在如下定量關系：一、標準平衡常數第15頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月例如用鹽酸溶解碳酸鈣的離子反應：

CaCO3（s）+2H+（aq）=Ca2+（aq）+CO2（g）+H2O（l）在一定溫度下達到平衡時，其標準平衡常數的表達式為：課堂習題第16頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月書寫標準平衡常數表達式時應注意以下幾點：1、有純固體、純液體參加反應的體系:CaCO3（s）=CaO（s）＋CO2（g）固體物質、純液體或稀溶液中的溶劑，其濃度不隨反應而變化，所以可將它們的濃度視為1。第17頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月2、多重反應平衡體系:

將兩個獨立反應相加，所得總反應的標準平衡常數等于這兩個相加反應的標準平衡常數之乘積。2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)(1)2NO2(g)N2O4(g)(2)2NO(g)＋O2(g)N2O4(g)(3)從反應式看（1）+（2）=（3）而且：=K3θ

第18頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月多重平衡原理（1）+（2）=（3）K3=K1·K2（1）－（2）=（3）K3=K1/K2（2）=（1）×mK2=K1m多重平衡原理書寫標準平衡常數表達式時應注意以下幾點：多重平衡原理：第19頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月3、不同寫法的同一反應標準平衡常數間的關系2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)

(1)

SO3(g)SO2(g)＋1/2O2(g)(2)你能總結規(guī)律嗎?第20頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月課堂習題１、某溫度下，反應SO2+1/2O2=SO3的平衡常數Kθ=50；在同一溫度下，反應2SO3=2SO2+O2的平衡常數Kθ=（）

A：2500B：4×10-4C：100D：2×10-2

第21頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月課堂習題請理論上預測下列反應的趨勢：解：∵（Ⅲ）=（Ⅰ）+（Ⅱ）×（-2）（Ⅰ）（Ⅱ）（Ⅲ）

因此Mg(OH)2在氯化銨溶液中的溶解趨勢不大,實際工作中,應該用大濃度的氯化銨溶液。第22頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月化學平衡常數與電離度化學平衡常數Kc電離度α表達意義化學反應的趨勢電離的程度表現形式平衡常數轉化率濃度影響×√壓力影響×√溫度影響√√第23頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

當外界條件改變，可逆反應從一種平衡狀態(tài)轉變到另一種條件下的平衡狀態(tài)的過程，叫做化學平衡的移動。

第三節(jié):化學平衡的移動濃度、壓力、溫度對平衡的影響第24頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月一定溫度下,對于可逆反應：反應商：一、濃度對化學平衡的影響

任意狀態(tài)濃度為了討論的方便，我們人為地定義：

aA+bB

dD+eE第25頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

在平衡體系中，如果其它條件不變，增大（或減?。┢渲心澄镔|的濃度，平衡就向減?。ɑ蛟龃螅┰撐镔|濃度的方向移動。

Qc＜Kθ

正反應自發(fā)進行

Qc=Kθ

反應處于平衡狀態(tài)

Qc＞Kθ

逆反應自發(fā)進行平衡移動原理一、濃度對化學平衡的影響

第26頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

由于壓力對固體和液體體積的影響極小，所以壓力改變對固體和液體反應的平衡體系幾乎沒有影響。對于有氣體參加的反應，壓力改變可能使平衡發(fā)生移動。

壓力改變有兩種情況：１、改變某氣體的分壓２、改變體系的總壓力二、壓力對化學平衡的影響

與改變濃度的效果是一樣的第27頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

改變體系的總壓力只對那些反應前后氣體分子數目有變化的反應有影響：增大體系的總壓力，平衡向氣體分子數目減少的方向移動。減小體系的總壓力，平衡向氣體分子數目增多的方向移動。二、壓力對化學平衡的影響

第28頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

eE(g)+fＦ(g)dD(g)+hH(g)只改變體系的總壓力使之為原來的m倍時：A：增大體系的總壓力，即：m＞1時a.當（e＋f）＞（d＋h）時，?BBn＜0Qc＜Kθ平衡向正反應方向b.當（e＋f）＜（d＋h）時?BBn＞0Qc＞Kθ平衡向逆反應方向B：減小體系的總壓力時……..（略）數學演算第29頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月FeCl3三、溫度對化學平衡的影響FeCl3+H2OFe(OH)3+3HCl加熱促進水解進行形成Fe(OH)3溶膠升溫有利于水解反應模擬實驗：把淡黃色的三氯化鐵溶液分別加入到冷水和熱水中,觀察現象。第30頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

濃度和壓力對化學平衡的影響是通過改變體系的反應商Qc，使之不再等于Kθ來實現的。這時Kθ不變。溫度的影響則不同，它是通過改變Kθ,導致平衡發(fā)生移動的。三、溫度對化學平衡的影響第31頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月三、溫度對化學平衡的影響討論狀態(tài)一：Ｔ1→K1對某個可逆反應來說，我們做如下改變：從T1狀態(tài)→T2狀態(tài)狀態(tài)二：Ｔ2→

K2請問：我們最后作為評判標準的化學平衡常數是K1還是K2？T1狀態(tài)T2狀態(tài)第32頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月1、若正反應是吸熱反應，ΔrHθ則為正值:A：升高溫度：T2—T1＞0，K2θ＞K1θ使Kθ值增大，向正反應方向B：降低溫度：T2—T1＜

0，K2θ＜

K1θ

使Kθ值減小，向逆反應方向2、若反應是放熱反應，ΔrHθ則為負值:略…（同學們自己推導一下結論，總結一下溫度對化學平衡的綜合影響）三、溫度對化學平衡的影響第33頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

總之，升高溫度，有利于吸熱反應，平衡向吸熱反應方向移動；降低溫度，有利于放熱反應，平衡向放熱反應方向移動。第34頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月溫度對化學平衡影響的實驗三、溫度對化學平衡的影響

2NO2(g)N2O4(g)ΔrHθ=-57.19kJ.mol-1

(紅棕色)(無色)第35頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

假如改變平衡系統(tǒng)的條件之一，如溫度、壓力、濃度等，平衡就向能減弱這個改變的方向移動。這個規(guī)律叫做呂?查德里原理，也叫做平衡移動原理。平衡反應物生成物

濃度、壓力、溫度化學平衡移動的規(guī)律

法國的化學家呂?查德里（LeChatelier）在1887年從以上這些結論中，總結出一條著名規(guī)律：第36頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月課堂習題選擇題1、下列方法中，能改變可逆反應的標準平衡常數的是（）

A:改變體系的溫度B:改變反應物濃度C:加入催化劑D:改變平衡壓力2、化學反應達到平衡的特征是（）A:反應物和生成物的濃度相等B:正逆反應物的速率常數相等C:反應物和生成物的濃度為常數D:各物質的濃度不隨時間而變第37頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年