无机化学-第2章化学反应速率和化学平衡课件.ppt

2-1 化学反应速率的表示化学反应速率的表示 所谓化学反应速率（所谓化学反应速率（V V）指在一定条件下，某）指在一定条件下，某化学反应的反应物质转变为生成物的速率。化学反应的反应物质转变为生成物的速率。 化学反应速率是用化学反应速率是用单位时间内反应物浓度的减少单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示的或生成物浓度的增加来表示的:单位用单位用molL-1s-1、molL-1min-1、molL-1h-1。 tCVBB变化所需的时间浓度的变化反应速度 BBCt 即：B若为反应物则 CB 0， 取 “+”号。1、上述所计算的反应速度是该段时间内的、上述所计算的反应速度是该段时间内的平均反应速度。平均反应速度。2、用、用不同的物质不同的物质来表示反应速率，其来表示反应速率，其数值是不同数值是不同的，但彼此之间有的，但彼此之间有一定的关系。一定的关系。例例1 某给定温度下某给定温度下,在密闭容器中氮气与氢气反在密闭容器中氮气与氢气反应生成氨应生成氨,各物质变化浓度如下各物质变化浓度如下: N2 + 3H2 2NH3起始起始 (mol/L) 1.0 3.0 03秒后浓度秒后浓度(mol/L) 0.7 2.1 0.6计算该反应速度。计算该反应速度。解解: 2-1-1(0.71.0)0.1(mol Ls )3N 2-1-1(2.1 3.0)0.3(mol Ls )3H 3-1-1(0.60)0.2(mol Ls )3NH 322132NHNH定义：单位体积的反应系统中，反应进度随单位体积的反应系统中，反应进度随时间的变化率，用符号时间的变化率，用符号v v表示。表示。 瞬时速度瞬时速度反应进度（反应进度（） 在化学中，能满足质量守恒的化学反应方程在化学中，能满足质量守恒的化学反应方程式称为式称为化学反应计量方程式。化学反应计量方程式。例如：例如： N2 + 3H2 = 2NH30 = 2NH3 - N2 - 3H2 化学计量数化学计量数B 0 = 2NH3 - 1N2 - 3H2 BBB0通式：对任意一个化学反应对任意一个化学反应 e E + f F = g G + r R若任意物质若任意物质B 的物质的量，初始状态时为的物质的量，初始状态时为 nB0, 某一某一状态时为状态时为nB, 则反应进度则反应进度的定义为：的定义为：BBB0BBnnnBBdnd对于反应 e E + f F = g G + r R 1 dVdtBBdnd1BBdnVdt因为， ， 所以 VnCBB1BBdCdtBBdCdt 对于液相反应和恒容气体反应，系统体积一定，对于液相反应和恒容气体反应，系统体积一定， 常选用参加反应的某物质常选用参加反应的某物质 B B 表示反应速率表示反应速率, ,恒容时，恒容时， |BB瞬时速度瞬时速度定义：单位体积的反应系统中，反应进度随单位体积的反应系统中，反应进度随时间的变化率，用符号时间的变化率，用符号v v表示。表示。 化学反应速度的实验测定化学反应速度的实验测定某种物质在化学反应过程中不同时间下的浓度数据做某种物质在化学反应过程中不同时间下的浓度数据做c-t曲线曲线如如:2N2O54NO2+O2由实验数据画图然后做任意一点的由实验数据画图然后做任意一点的切线切线。这样即可求得任意浓度这样即可求得任意浓度时的瞬时反应速度。时的瞬时反应速度。2-2 影响化学反应速率的因素影响化学反应速率的因素浓度浓度温度温度催化剂催化剂 大量实验事实告诉我们，在一定温度下，增加反应物的浓度，可以增大反应速率。例：物质在纯O2中燃烧要比在空气中燃烧快，因为空气中O2是21。 反应速率（反应速率（v）与反应物浓度之间有什）与反应物浓度之间有什么定量关系？么定量关系？2-2-1 浓度对反应速率的影响浓度对反应速率的影响一、基元反应一、基元反应 一步就可以完成的反应称作“基元反应”。由一个基元反应组成的反应就叫做“简单反应”。 但大多数化学反应不能一步完成。例： 化学计量方程式 H2O2 + 2H+ + 2Br- = Br2 + 2H2O 该反应是由一系列基元反应所组成的： (1) H+ + H2O2 = H3O2+(快) (2) H3O2+ = H+ + H2O2 (快) (3) H3O2+ + Br- = H2O + HOBr (快) (4) HOBr + H+ + Br- = H2O + Br2(慢) 以上反应称作“复杂反应”(它是由两个或二个以上基元反应构成的化学反应)，“复杂反应”的速率取决于各个基元反应中最慢的那个。上述第四个反应我们称作“定速步骤”。二、二、 质量作用定律质量作用定律1 1、定义定义：反应速度和浓度的定量关系为：在简单在简单反应中反应速度与反应物浓度反应中反应速度与反应物浓度系数次方系数次方的乘积成的乘积成正比。正比。例如有反应：2CONOkV 22CONOCONO则有：表示浓度，为比例常数，通常称为速度常数。 不随浓度变化，它是温度的函数。不同的反应值不同，同一反应值相同。2222ONONO22NOkV 2222NOONO22ONOkV 再如：dDgGyBxAyxBAkV归纳之可有：上式即为质量作用定律表示式。2 2、反应级数和方程式系数、反应级数和方程式系数（）上式中 x+yx+y 为反应级数反应级数。通常可有一级、二级、三级反应，但没有四级及其以上的反应。（）质量作用定律只适用于基元反应。质量作用定律只适用于基元反应。（）在基元反应中 x+y = x+y = 反应级数反应级数 = = 系数系数； 在非基元反应中一般 x+y 反应级数 系数。（）反应级数可有整数、有、也可有分数、负数。yxBAkV v1=k1m1n=k=1.210-2v2=k2m1n=k2m=2.310-2三、三、 质量作用定律的应用质量作用定律的应用例例2：有一化学反应：有一化学反应aA+bB=C在在298K时，将时，将AB溶液按不同浓度混合。得到下列数据。溶液按不同浓度混合。得到下列数据。A的初始浓度的初始浓度 B的初始浓度的初始浓度 初始速度（初始速度（molL-1s-1） 1.0 1.01.210-2 2.0 1.02.310-2 1.0 1.01.210-2 1.0 2.04.810-2求其速率方程求其速率方程?解：解： 由由 v=kAmBn21103 . 2102 . 1212221mvv m=1m=1v3=k1m1n=1.210-2v4=k1m2n=4.810-241108 . 4102 . 121vv22n43n=2 v=kA B2例：制备光气反应按下式进行例：制备光气反应按下式进行CO+Cl2=COCl2实验测得下列数据：实验测得下列数据：实验顺序实验顺序初浓度（初浓度（mol/L） 初速度（初速度（molL-1s-1）COCl2 10.100.101.210-220.100.0504.2610-330.0500.106.010-340.0500.050 2.1310-3求该反应的反应级数求该反应的反应级数m+n和速度常数和速度常数k?解：由速度方程解：由速度方程v=kCOmCl2n得：得：v1=kCOmCl21n v2=kCOmCl22nnnvv221221ClCl221221ClCllglgvvn 050.010.0lg1026.4102 .1lg325 .130.045.03131COCOlglgvvm 1050.010.0lg100.6102.1lg32v=kCOCl23/2m+n=2.5即即对对CO为一级为一级对对Cl2为为1.5级级对总反应为对总反应为2.5级级v1= 0 . 1 0 . 13 / 2kk=3.8(L/mol)3/2s-1要注意的问题：要注意的问题：（1）要注意质量作用定律只适用于基元反应。（2）反应级数除基元反应外一般不等于方程式系数之和。（3）在多相反应中纯固体、纯液体的浓度恒等于，故在速度方程式中不出现。如：22COOC v=kO2 的浓度不出现。（）有气体参加反应时，浓度项可以用分压表示。)()(BPAPkv 一级反应一级反应凡是反应速率与反应物浓度的一次方成正比的是一级反应。凡是反应速率与反应物浓度的一次方成正比的是一级反应。如如 H2O2 H2O + 1/2O2C12H22O11+H2O C6H12O6 + C6H12O6 (蔗糖蔗糖) (葡萄糖葡萄糖) (果糖果糖)则反应速率方程式为：则反应速率方程式为：kdtCdCkCdtdCv1对上式进行积分：对上式进行积分：ktCCktCCkdtCdCtCC000lnlnln0ktCC0ln 将上式将上式lnC对对t作图可以得到一条直线，其斜率就是作图可以得到一条直线，其斜率就是-k。 当当C等于等于1/2C0时，此时反应的时间时，此时反应的时间t = t 1/2,即反应进行一即反应进行一半所需的时间，这一时间称为半所需的时间，这一时间称为半衰期半衰期(t 1/2)。一级反应的半衰。一级反应的半衰期是由速率常数决定的，而与反应物浓度无关。期是由速率常数决定的，而与反应物浓度无关。kktktCCttktCC693.02ln2ln21ln2/12/102/10则有：时，当2-2-2 温度对反应速率的影响温度对反应速率的影响温度对反应速率的影响特别明显：2H2O2 2H2O 极慢2H2O2 2H2O 爆炸一般而言，大多数反应，其反应速率随温度升高而增大。从大量实验事实中得出：在反应物浓度相同的情况下，在反应物浓度相同的情况下，温度每升高温度每升高10K，反应速率一般增加，反应速率一般增加24倍。倍。这个倍数叫做反应的温度系数。常温 K873例：天气炎热时，食物易变质，而把食物储藏于冰箱中，例：天气炎热时，食物易变质，而把食物储藏于冰箱中，则不易变质。再比如，假定某一反应的温度系数为则不易变质。再比如，假定某一反应的温度系数为2，则，则100时的反应速率将为时的反应速率将为0时的时的 = 1024倍，即在倍，即在0时需要时需要7天多完成的反应在天多完成的反应在100时时10分钟就能完成。分钟就能完成。阿仑尼乌斯公式阿仑尼乌斯公式RTEaAekAlnRTEklna或k速度常数速度常数, Ea为活化能为活化能, R气体常数气体常数, A称指前因子。称指前因子。1889年，年，Arrhenius 总结了大量实验事实，提出了反应总结了大量实验事实，提出了反应速率常数速率常数k与温度的定量关系式：与温度的定量关系式： )106 . 1ln(700314. 89 .24614同理同理,可算出可算出710和和800K时的速率常数时的速率常数, k710 1.0710-4 s-1 T升高升高10, 约增至原来的约增至原来的2倍倍. k8001.17102 s-1 T升高升高100, 约增至原来的约增至原来的200倍倍.利用利用k与与T的关系，可求出某反应在给定温度时的的关系，可求出某反应在给定温度时的k值。值。 例：例： 反应：反应： C2H5Cl(g) C2H4 HCl Ea 246.9 kJmol-1 A = 1.61014 s-1求求700K时的速率常数时的速率常数k。解解 ：ARTEkalnln)106 . 1ln(700314. 824690014-0.0424 + 32.71 = 32.66k1.51014 s-1-42.42 + 32.71 = -9.71k6.110-5 s-1真快呀真快呀ARTEkalnln一般，我们只要知道某一反应在温度一般，我们只要知道某一反应在温度T1时的速率常数时的速率常数k1， 温度温度T2时的速率常数时的速率常数k2 有有ARTEkalnln11ARTEkalnln22(i)(ii)（）（）（）得：）得： )11(lnln1212TTREkka)(ln211212TTTTREkka由此，可以求出该反应的由此，可以求出该反应的Ea。例：实验测得下列反应例：实验测得下列反应2NOCl（g）=2NO（g）+Cl2（g）在在300K时，时，k=2.810-5Lmol-1s-1，400K时，时，k=7.010-1Lmol-1s-1。求反应的活化能。求反应的活化能。由由)(ln211212TTTTREakk121221lnkkTTRTTEa)molJ (1001. 1108 . 2100 . 7ln314. 8300400300400Ea1551Ea=101kJ mol-1解：已知解：已知 T2=400K，T1=300K k2=7.010-1Lmol-1s-1 k1=2.810-5Lmol-1s-1例：某一反应活化能降低了例：某一反应活化能降低了4000J，则反应速率，则反应速率k1变为变为k2。现在，我们来看看活化能对反应现在，我们来看看活化能对反应速率的影响如何？速率的影响如何？eRTEaAk1AekRTEa24000ekkRT124000解：解：若若T300K，则，则 512300314. 84000ekk 即即Ea降低降低4000J，v 增加增加5 倍。倍。 同理：若同理：若Ea降低降低8000 则则 v 增加增加25 倍。倍。 用什么方法可以降低反应的活化能？用什么方法可以降低反应的活化能？2-2-3 催化剂对反应速率的影响催化剂对反应速率的影响催化剂催化剂凡能改变反应速度的而本身的组成和质量在反应凡能改变反应速度的而本身的组成和质量在反应前后保持不变的物质，称为催化剂。催化剂能改变反前后保持不变的物质，称为催化剂。催化剂能改变反应速度的作用称为催化作用。应速度的作用称为催化作用。2KClO3MnO2KClO232+SO2SO3V2O522+O2如如:催化剂为什么能改变化学反应速度呢？催化剂为什么能改变化学反应速度呢？ 许多实验测定指出，催化剂之所以能加速反应。许多实验测定指出，催化剂之所以能加速反应。是因为它参与了变化过程，改变了原来反应的途径，是因为它参与了变化过程，改变了原来反应的途径，降低了反应的活化能。降低了反应的活化能。如如:A+BAB这个化学反应这个化学反应,无催化剂存在无催化剂存在时是按照时是按照途径途径I进行的进行的,它的它的活化能为活化能为Ea,当有催化剂当有催化剂K存在时存在时,其反应其反应机理发生了变机理发生了变化化,反应按照途反应按照途径径II分两步进分两步进行。行。A + K A K 活 化 能 为活 化 能 为 E1AK+BAB+K 活化能为活化能为E2由于由于E1、E2均均小于小于Ea，所以，所以反应速度加快反应速度加快了。了。由于加入催化由于加入催化剂有些反应可剂有些反应可加快的步骤是加快的步骤是惊人的。惊人的。如如:HI分解反应，若反应在分解反应，若反应在503K进行，无催化剂进行，无催化剂时，活化能是时，活化能是184kJmol-1,以以Au粉为催化剂时，粉为催化剂时，活化能降低至活化能降低至104.6kJmol-1由于活化能降低约由于活化能降低约80kJmol-1致使反应速度增大约致使反应速度增大约1千万倍。千万倍。所以：所以：1.催化剂对反应速度的影响是改变了反应机理。催化剂对反应速度的影响是改变了反应机理。2.催化剂不影响产物与反应物的相对能量，不能催化剂不影响产物与反应物的相对能量，不能改变反应的始态和终态。改变反应的始态和终态。 G=-RTlnK由上式可知，由上式可知，K不因有无催化剂而改变，即催化不因有无催化剂而改变，即催化剂不改变平衡状态。催化剂的使用纯属动力学问题剂不改变平衡状态。催化剂的使用纯属动力学问题3.催化剂同等地加快正逆反应的速度。催化剂同等地加快正逆反应的速度。4.催化剂只能加速热力学上认为可以实际发生的催化剂只能加速热力学上认为可以实际发生的反应对于热力学计算不能发生的反应，使用任何催化反应对于热力学计算不能发生的反应，使用任何催化剂都是徒劳的，催化剂只能改变反应途径，而不能改剂都是徒劳的，催化剂只能改变反应途径，而不能改变反应发生的方向。变反应发生的方向。例例3：在：在28 C，鲜牛奶大约，鲜牛奶大约4小时变酸，但在小时变酸，但在5 C的冰箱中可的冰箱中可以保持以保持48小时，求牛奶变酸的活化能。小时，求牛奶变酸的活化能。解解:反应速率应该是和时间成反比例的。反应速率应该是和时间成反比例的。k2/k1 = t1/t2由)(ln211212TTTTREakk121221lnkkTTRTTEa41301278488.314 ln7.5210 ()3012784EaJ molEa=75.2kJmol-1 2-2-4 影响多相化学反应速率的因素影响多相化学反应速率的因素相相在研究的系统中，任何一个性质完全相同的在研究的系统中，任何一个性质完全相同的均匀部分称作相。均匀部分称作相。不同相之间由明显的界面隔开，例如气体混不同相之间由明显的界面隔开，例如气体混合物、溶液等体系，是单相。互不相容的两种液体合物、溶液等体系，是单相。互不相容的两种液体混合物之间由界面分开，每一种液体性质相同，完混合物之间由界面分开，每一种液体性质相同，完全均匀，所以每一种液体是一个相。固体混合物，全均匀，所以每一种液体是一个相。固体混合物，每一种固体是一个相。每一种固体是一个相。含有一个相的体系称为单相体系或均匀系，含有一个相的体系称为单相体系或均匀系，例如，空气、例如，空气、NaCl溶液、乙醇水溶液；含两个或溶液、乙醇水溶液；含两个或两个以上相的体系称为多相体系或不均匀体系。例两个以上相的体系称为多相体系或不均匀体系。例如，油和水混合物，硫磺和铁粉的混合物。如，油和水混合物，硫磺和铁粉的混合物。 影响因素影响因素接触面越大，反应速率越快。接触面越大，反应速率越快。例如，例如，Zn粉粉+酸酸比比Zn粒作用快，煤屑的燃烧要比大块煤的燃烧粒作用快，煤屑的燃烧要比大块煤的燃烧为快，而磨细的煤粉与空气混合物则会爆炸燃为快，而磨细的煤粉与空气混合物则会爆炸燃烧。烧。 扩散作用扩散作用。由于扩散，反应物可以不断的进入由于扩散，反应物可以不断的进入界面，生成物可以不断的离开界面，所以利用界面，生成物可以不断的离开界面，所以利用搅拌和摇动，可以加快多相反应速率。煤燃烧搅拌和摇动，可以加快多相反应速率。煤燃烧时，鼓风比不鼓风要烧的旺，时，鼓风比不鼓风要烧的旺， 2-3 反应速率理论简介反应速率理论简介2-3-1 碰撞理论碰撞理论（Collision） 早在早在1918年，年，Lewis运用气体分子运动论的成果，提出了运用气体分子运动论的成果，提出了反应速率的碰撞理论，该理论认为反应物分子间的相互碰反应速率的碰撞理论，该理论认为反应物分子间的相互碰撞是反应进行的先决条件，反应分子碰撞的频率越高，反撞是反应进行的先决条件，反应分子碰撞的频率越高，反应速率越快。但不是反应分子的每一次碰撞都能发生反应。应速率越快。但不是反应分子的每一次碰撞都能发生反应。 例如碘化氢气体的分解。例如碘化氢气体的分解。2HI（g）= H2(g) + I2(g)浓度为浓度为10-3molL-1的的HI气体，在气体，在973K时，分子碰撞次数约为时，分子碰撞次数约为3.51028次次L-1S-1，相当于，相当于5.8104 mol数目的分子同时碰撞，数目的分子同时碰撞，(No6.0231023)若每次碰撞都能发生反应，则反应速率为若每次碰撞都能发生反应，则反应速率为5.8104 molL-1S-1，但实际测得，这时的反应速率仅约，但实际测得，这时的反应速率仅约 1.210-8 molL-1S-1，两者相差，两者相差51012倍。倍。 能引起反应的碰撞称能引起反应的碰撞称有效碰撞有效碰撞 具有较高能量的分子（或者说能进行有效碰撞具有较高能量的分子（或者说能进行有效碰撞的分子）叫做的分子）叫做活化分子活化分子。活化分子具有的平均能量（活化分子具有的平均能量（E*）与反应物分子）与反应物分子的平均能量（的平均能量（E）之差（）之差（E*-E）叫反应的）叫反应的活化能活化能（Ea）， Ea=E*-E平平要点要点 E平平 Ea E* 能量能量 ENN活化能越小，活化分子所占比例越大，单位时活化能越小，活化分子所占比例越大，单位时间内有效碰撞越多，反应进行得越快。间内有效碰撞越多，反应进行得越快。 活化能的物理含义在于：活化能的物理含义在于： 由反应物到产物所要逾越的由反应物到产物所要逾越的“能量障碍能量障碍” 活化能越大，活化分子数就越小，反应物分子的有效碰活化能越大，活化分子数就越小，反应物分子的有效碰撞就越少，反应速率就越慢。不同的化学反应有不同的活化撞就越少，反应速率就越慢。不同的化学反应有不同的活化能，活化能由实验测定。能，活化能由实验测定。一般化学反应的活化能在一般化学反应的活化能在60kJmol-1240 kJmol-1。活。活化能小于化能小于40kJmol-1的反应化学反应速度很大。活化能大于的反应化学反应速度很大。活化能大于400kJmol-1的反应化学反应速度很慢。活化能大小是物质结的反应化学反应速度很慢。活化能大小是物质结构的反映。构的反映。2-3-2 过渡状态理论过渡状态理论 过渡状态理论认为过渡状态理论认为, 化学反应并不是通过反应化学反应并不是通过反应物分子的简单碰撞就能完成的，当两个具有足物分子的简单碰撞就能完成的，当两个具有足够高能量的反应物分子相互接近时，分子内的够高能量的反应物分子相互接近时，分子内的化学键要重排，能量要重新分配，这样在反应化学键要重排，能量要重新分配，这样在反应物分子转变成生成物分子的过程中，必须经过物分子转变成生成物分子的过程中，必须经过一个中间的过渡状态一个中间的过渡状态(transition state)，即反应，即反应物分子先形成物分子先形成活化配合物活化配合物 以以CO和和NO2反应为例说明：反应为例说明： （1）活化配合物的浓度；）活化配合物的浓度；（2）活化配合物的分解几率；）活化配合物的分解几率；（3）活化配合物的分解速率。）活化配合物的分解速率。 活化配合物活化配合物反应过程中势能变化示意图反应过程中势能变化示意图逆正反应物生成物,aaEEEEH根据反应速率理论可以得出：1、化学反应速率取决于反应的本性，即、化学反应速率取决于反应的本性，即活化能活化能的大的大小。化学反应的活化能越大，反应速率越慢；小。化学反应的活化能越大，反应速率越慢；2、增加反应物的浓度，由于活化分子、增加反应物的浓度，由于活化分子数目数目增加而使增加而使反应速率加大；反应速率加大；3、升高反应温度，由于活化分子、升高反应温度，由于活化分子百分数百分数增加而使反增加而使反应速率加大；应速率加大；4、加入催化剂，由于、加入催化剂，由于改变了反应历程改变了反应历程，降低了反应降低了反应的活化能，从而使反应速率加大；的活化能，从而使反应速率加大；2-4 2-4 化学反应的限度化学反应的限度化学平衡化学平衡2-4-1 化学平衡化学平衡一、可逆反应一、可逆反应在同一条件下，既能向正反应方向进行，也在同一条件下，既能向正反应方向进行，也能向逆反应方向进行的反应称为可逆反应。能向逆反应方向进行的反应称为可逆反应。将纯无色将纯无色N2O4气体气体通入温度为气体气体通入温度为373K且体积为且体积为1L的真空容器中，片刻后出现红棕的真空容器中，片刻后出现红棕色，这是色，这是NO2生成的标志，最后容器内气体颜生成的标志，最后容器内气体颜色深度不变，容器内已处于平衡状态。色深度不变，容器内已处于平衡状态。N2O4(无色无色)2NO2(红棕色红棕色)化学平衡的特点：化学平衡的特点： 只有在恒温下，封闭只有在恒温下，封闭体系中进行的可逆反应才体系中进行的可逆反应才能建立化学平衡；能建立化学平衡；正、逆反应速度相等；正、逆反应速度相等；达到平衡时各物质的浓达到平衡时各物质的浓度都不再随时间改变；度都不再随时间改变；化学平衡是有条件的平化学平衡是有条件的平衡；衡；可逆反应可从左自右达可逆反应可从左自右达到平衡状态，也可从右向到平衡状态，也可从右向左达到平衡状态。左达到平衡状态。二、化学平衡二、化学平衡反反应应速速度度v时间时间t正正逆逆正正=逆逆化学平衡化学平衡N2O4(无色无色)2NO2(红棕色红棕色)2-4-2 平衡常数平衡常数 1、浓度平衡常数浓度平衡常数 对于反应对于反应: aA + bB aA + bB gG + dDgG + dD 在一定温度下达到平衡时，反应物和产物的在一定温度下达到平衡时，反应物和产物的平衡浓度有如下关系。平衡浓度有如下关系。cbadgKBADGKc称为浓度平衡常数称为浓度平衡常数可表示为：可表示为：在一定温度下，某个可逆反应在一定温度下，某个可逆反应达到平衡时、产物浓度系数次方的乘积与反应达到平衡时、产物浓度系数次方的乘积与反应物浓度系数次方的乘积之比是一个常数物浓度系数次方的乘积之比是一个常数。这个。这个关系称为化学平衡定律。关系称为化学平衡定律。2 2、压力平衡常数压力平衡常数 反应物中有气体参加反应，气体可用分压反应物中有气体参加反应，气体可用分压（P Pi i) )来代替浓度写在平衡常数表达式中来代替浓度写在平衡常数表达式中, ,得到得到的平衡常数称压力平衡常数（的平衡常数称压力平衡常数（K KP P）。）。bBaAdDgGpPPPPKP总总=P1+P2+P3+Pn (分压定律）分压定律）PiV总总=niRT （分压）（分压）浓度平衡常数和压力平衡常数的关系：浓度平衡常数和压力平衡常数的关系：RTPVnCiii总nbadgbBaAdDgGbadgcRTKpRTPPPPBADGK)()()(注：注：n=g+d-a-b3、标准平衡常数、标准平衡常数 标准浓度平衡常数：（无单位）() ()() ()GDABgdCCCCcabCCCCK C=1 mol/l （标准浓度） 标准压力平衡常数() ()() ()GDABgdPPPPpabPPPPK4 4、平衡常数的意义和运用时应该注意的地方、平衡常数的意义和运用时应该注意的地方（1） 平衡常数是在平衡常数是在一定温度下一定温度下处于平衡态的产物处于平衡态的产物浓度乘积与反应物浓度乘积的比值，（温度变了，浓度乘积与反应物浓度乘积的比值，（温度变了，Kc Kc 也会跟着改变）；也会跟着改变）；Kc Kc 越大越大, ,反应越彻底。反应越彻底。（2） Kc Kc 表达式中各浓度是平衡时的浓度，不是表达式中各浓度是平衡时的浓度，不是起始浓度，也不是过程浓度。起始浓度，也不是过程浓度。（3 3）Kc Kc 表达式与反应历程无关，但与反应式中系表达式与反应历程无关，但与反应式中系数有关，即数有关，即 Kc Kc 的大小与反应式写法有关的大小与反应式写法有关。 例：32223NHHN32223HNNHKc 3222321NHHN2322123 HNNHKc而：显然：2 )(CKKc (4) (4) 在多相反应中在多相反应中, ,固相、纯液相物质的浓度在表固相、纯液相物质的浓度在表达式中不出现。如：达式中不出现。如： )()()(22gSgCOCCO22COCOKc 2-4-3 平衡常数的应用平衡常数的应用某反应物起始量某反应物已转化量转化率 注意：注意： 同一反应中，不同反应物的转化率可以不同。同一反应中，不同反应物的转化率可以不同。 改变一个反应物的浓度，可以改变其他反应物改变一个反应物的浓度，可以改变其他反应物的转化率。的转化率。 1 1、计算、计算转化率转化率（分解率）：（分解率）： 平衡常数在一定温度下不随浓度而变，故可利平衡常数在一定温度下不随浓度而变，故可利用它计算平衡浓度、求转化率。用它计算平衡浓度、求转化率。 2 多重平衡规则多重平衡规则例如：例如： SO2(g) + CO2(g) = SO3(g) + CO(g) (1) )()(2231PPPPPPPPCOSOCOSOK SO2(g) + 1/2O2(g) = SO3(g) (2) 2/12)()(223PPPPPPOSOSOK CO2(g) = CO(g) + 1/2O2(g) (3)(3)式和式和(1)式、（式、（2）式有何关系？）式有何关系？ 式（式（3） =式（式（1）- 式（式（2）K3 = K1 / K2结论：结论： 如果某一反应可以表示为两个或更多个反应的如果某一反应可以表示为两个或更多个反应的和和（或（或差），则总反应的平衡常数就等于各步反应平衡常数的乘差），则总反应的平衡常数就等于各步反应平衡常数的乘积积（或商）。（注意：和（或商）。（注意：和 rHm 不同！不同！）2-4-4 化学反应等温方程式化学反应等温方程式 对于气相反应对于气相反应 eE(g) + fF(g) = gG(g) + rR(g)由热力学可导出由热力学可导出：(/)(/)ln(/)(/)grGRefEFppppGGRTpppp 达到平衡时，达到平衡时，G = 0(/)(/)(/)(/)grGRefEFppppKpppplnGRTK 此式对溶液同样适用。此式对溶液同样适用。 (/)(/)lnln(/)(/)grGRefEFppppGRTKRTpppp 非平衡时，非平衡时， 反应商，用符号反应商，用符号J 表示。表示。 该式称为化学反应等温方程式。该式称为化学反应等温方程式。用用K 和和J进行比较判断化学反应的方向。进行比较判断化学反应的方向。J K 时，时， G K 时，时， G 0 反应逆方向进行。反应逆方向进行。 lnlnGRTKRTJ 使用化学反应等温方程式必须注意：KRTGKRTGlnln) 1 (而KRTKRTGlnln) 2(4)G 的单位是kJmol-1,而R的单位是Jmol-1 K-1KRTKRTGlgln) 3 (eE(g) + fF(g) = gG(g) + rR(g)(/)(/)(/)(/)grGRefEFppppJpppp(/)(/)(/)(/)grGRefEFppppKpppp讨论：增加反应物的浓度 J K 平衡平衡 2-5 化学平衡的移动化学平衡的移动 2-5-1 浓度对化学平衡的影响浓度对化学平衡的影响 浓度对化学平衡的影响浓度对化学平衡的影响 结论：结论： 在其它条件不变的情况下，在其它条件不变的情况下，增加反应物的浓增加反应物的浓度或减少生成物的浓度，化学平衡向着正反应方度或减少生成物的浓度，化学平衡向着正反应方向移动；增加生成物的浓度或减少反应物的浓度，向移动；增加生成物的浓度或减少反应物的浓度，化学平衡向着逆反应的方向移动。化学平衡向着逆反应的方向移动。在可逆反应中，为了尽可能利用某一反应物，在可逆反应中，为了尽可能利用某一反应物，经常用过量的另一种物质和它作用。经常用过量的另一种物质和它作用。不断将生成物从反应体系中分离出来，则平不断将生成物从反应体系中分离出来，则平衡将不断向生成产物的方向移动。衡将不断向生成产物的方向移动。温度变化对温度变化对K0和和J的影响？的影响？2-5-2 温度对化学平衡的影响温度对化学平衡的影响 mrmrmrSTHGKRTlnRSRTHKmrmr/ln11RSRTHKmrmr/ln2211ln1212TTRHKKmr1212TTTTRHmrT(T2-T10)，吸热，吸热， H0,K2K1, K0J, 平衡平衡 T(T2-T10)，放热，放热， H0,K2K1, K0J, 平衡平衡 升高升高温度，使平衡向温度，使平衡向吸热吸热方向移动；方向移动； 降低降低温度，使平衡向温度，使平衡向放热放热方向移动。方向移动。 温度使化学平衡常数发生变化：温度使化学平衡常数发生变化： 平衡移动的总规律平衡移动的总规律(吕吕查德里原理查德里原理) )： 如果改变平衡系统的条件之一（例如，如果改变平衡系统的条件之一（例如，浓度、压力或温度），平衡就向能浓度、压力或温度），平衡就向能减弱这个改减弱这个改变变的方向移动。的方向移动。 学会运用学会运用 G判断化学反应的方向判断化学反应的方向, 理解理解 平衡常数（平衡常数（Kc, Kp）与）与 G 的关系。的关系。