化学反应的方向速率和限度讲稿.ppt

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1、化学反应的方向速率和限度第一页，讲稿共一百二十五页哦l2.1 化学反应的方向化学反应的方向第二页，讲稿共一百二十五页哦1、自发过程与非自发过程、自发过程与非自发过程不需要环境向体系做非体积功就能发生的过程不需要环境向体系做非体积功就能发生的过程必须靠环境对体系作非体积功才能进行的过程必须靠环境对体系作非体积功才能进行的过程自发过程自发过程非自发过程非自发过程第三页，讲稿共一百二十五页哦自发过程共同的基本特性：自发过程共同的基本特性：(1)(1)自发过程具有单向性。自发过程具有单向性。状态状态2 2状态状态1 1自发过程自发过程非自发过程非自发过程第四页，讲稿共一百二十五页哦高处水高处水低处水低

2、处水高温物体高温物体低温物体低温物体高压气体高压气体低压气体低压气体Zn+CuSO4Cu+ZnSO4自发流动自发流动抽水机抽水机自发传热自发传热致冷机致冷机自发流动自发流动抽气机抽气机自发反应自发反应电解电解第五页，讲稿共一百二十五页哦(2)自发过程具有作功的能力。自发过程具有作功的能力。高处水高处水低处水低处水高温物体高温物体低温物体低温物体高压气体高压气体低压气体低压气体Zn+CuSO4Cu+ZnSO4自发流动自发流动推动水轮机做功推动水轮机做功自发传热自发传热推动热机做功推动热机做功自发流动自发流动推动风车做功推动风车做功自发反应自发反应设计电池做功设计电池做功第六页，讲稿共一百二十五页

3、哦(3)自发过程有一定限度。自发过程有一定限度。等温物体等温物体等温物体等温物体传热过程终止传热过程终止达到热平衡达到热平衡等压气体等压气体等压气体等压气体流动过程终止流动过程终止达到力平衡达到力平衡Zn+CuSO4Cu+ZnSO4反应终止反应终止正反应速度正反应速度逆反应速度逆反应速度达到化学平衡达到化学平衡第七页，讲稿共一百二十五页哦2、影响化学反应方向的因素、影响化学反应方向的因素反应方向与反应热反应方向与反应热贝赛洛经验规则贝赛洛经验规则:在没有外界能量参与下在没有外界能量参与下,化学反应总是朝着放热更化学反应总是朝着放热更多的方向进行多的方向进行.放热越多，能量降的越低放热越多，能量

4、降的越低,化学反应越化学反应越彻底。彻底。如：如：C(s)+O2(g)=CO2(g)rHm=-393.51kJmol-1H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)rHm=-241.84kJ mol-1热是决定过程方向的重要因素。热是决定过程方向的重要因素。热是决定过程方向的重要因素。热是决定过程方向的重要因素。第八页，讲稿共一百二十五页哦但是在现实中有不少吸热过程也是自发过程。但是在现实中有不少吸热过程也是自发过程。例如例如NH4Cl(s)=NH3(g)+HCl(g)rHm=176.91kJmol-1热不是决定过程方向的唯一因素。热不是决定过程方向的唯一因素。H2O(s)=H2O(l)rHm=

5、6.01kJmol-1第九页，讲稿共一百二十五页哦在不同的状态下，组成系统的微观粒子运动在不同的状态下，组成系统的微观粒子运动的混乱程度不一样的混乱程度不一样如冰的融化、氯化铵的分解，系统的如冰的融化、氯化铵的分解，系统的混乱度都增加了混乱度都增加了反应方向与系统的混乱度反应方向与系统的混乱度大量的事实表明：大量的事实表明：混乱度的增大是除热以外决定过程混乱度的增大是除热以外决定过程混乱度的增大是除热以外决定过程混乱度的增大是除热以外决定过程方向的另一因素。方向的另一因素。方向的另一因素。方向的另一因素。第十页，讲稿共一百二十五页哦熵概念初步熵概念初步熵（熵（S）熵是用于度量混乱度的物理量熵是

6、用于度量混乱度的物理量熵是状态函数熵是状态函数,是广度性质是广度性质.单位单位 JK-1第十一页，讲稿共一百二十五页哦热力学第三定律热力学第三定律在在0K时，任何纯物质理想晶体的熵值等于零。时，任何纯物质理想晶体的熵值等于零。S0=0以以0 K的纯物质完整晶体为始态的纯物质完整晶体为始态,可以通过实验可以通过实验求得物质在其它状态的熵值求得物质在其它状态的熵值 规定熵：按照热力学第三律的规定，通过实验规定熵：按照热力学第三律的规定，通过实验求得的物质在一定状态的熵值求得的物质在一定状态的熵值第十二页，讲稿共一百二十五页哦标准摩尔熵标准摩尔熵Sm单位单位 JK1mol1 1摩尔物质的标准熵摩尔物

7、质的标准熵标准熵标准熵物质在标准状态的规定熵物质在标准状态的规定熵S单位单位 JK1 标准摩尔反应熵标准摩尔反应熵 在标准态下反应进度为在标准态下反应进度为1 1摩尔时摩尔时化学反应的熵变化学反应的熵变 r Sm单位单位JK1mol1 摩尔熵摩尔熵Sm=S/n单位单位 JK1mol1 第十三页，讲稿共一百二十五页哦(1)物质含微粒越多，物质含微粒越多，结构越复结构越复杂，杂，熵值越大。熵值越大。(2)混合物比相应的纯净物熵值大。混合物比相应的纯净物熵值大。标准摩尔熵值大小的一般规律：标准摩尔熵值大小的一般规律：第十四页，讲稿共一百二十五页哦(4)同一物质体积越大，熵值越大。同一物质体积越大，熵

8、值越大。(5)同一物质的不同聚集态中，同一物质的不同聚集态中，气态液态固态气态液态固态熵值相对大小的一般规律：熵值相对大小的一般规律：标准摩尔熵值大小的一般规律：标准摩尔熵值大小的一般规律：(3)同一物质，温度越高，熵值越大。同一物质，温度越高，熵值越大。第十五页，讲稿共一百二十五页哦课堂练习：课堂练习：Br2(l)、Br2(g)Ar(0.1kPa)、Ar(0.01kPa)HF(g)、HCl(g)CH4(g)、C2H6(g)NH4Cl(s)、NH4I(s)HCl(g,298K)、HCl(g,1000K)试判断下列过程的试判断下列过程的S是正还是负。是正还是负。冰融化成水冰融化成水 炸药爆炸炸药

9、爆炸 丙烷燃烧丙烷燃烧 C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(g)合成氨反应合成氨反应 N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)从溶液中析出结晶从溶液中析出结晶(+)(+)(+)()()从以下各对物质中选出有较大混乱度的物质（均为从以下各对物质中选出有较大混乱度的物质（均为1mol）。除）。除 已注明条件外，已注明条件外，每对物质都具有相同的温度和压每对物质都具有相同的温度和压力力。第十六页，讲稿共一百二十五页哦d D+e E g G+h HrSm rSm =gSm(G)+hSm(H)-dSm(D)-eSm(E)rSm =BSm(B)标准摩尔反应熵的计算标准摩尔反应熵的计算

10、化学反应的熵变化学反应的熵变第十七页，讲稿共一百二十五页哦Sm 213.6 69.94 228.0 205.0 rSm=B Sm（B）=(6)213.6+(6)69.94 +228.0+6205.0 JK1mol1=243.24 JK1mol16CO2(g)+6H2O(1)=C6H12O6(s)+6O2(g)例例 计算下面反应在计算下面反应在298.14K的标准摩尔反应熵的标准摩尔反应熵第十八页，讲稿共一百二十五页哦NH4Cl(s)=NH3(g)+HCl(g)rSm=284.94Jmol-1K-1 rHm=176.91kJmol-1熵增自发熵增自发CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)r

11、Sm=160.59Jmol-1K-1 rHm=177.9kJmol-1熵增非自发熵增非自发,高温变为自发高温变为自发Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s)rSm=-271.9Jmol-1K-1熵减自发熵减自发第十九页，讲稿共一百二十五页哦例例 试计算下列反应在试计算下列反应在298K时的时的rHm rSm，并说明能，并说明能否由计算结果判断反应方向。否由计算结果判断反应方向。N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)N2(g)+O2(g)=2NO(g)fHm(kJmol-1)0 0 -46.11 0 0 90.25Sm(JKmol-1)191.5 130.57 192.3 191.5 2

12、05.03 210.65第二十页，讲稿共一百二十五页哦解：解：N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)N2(g)+O2(g)=2NO(g)第二十一页，讲稿共一百二十五页哦Gibbs（Qosiah Willard Gibbs,1839-1903年）年）美国物理化学美国物理化学家家第二十二页，讲稿共一百二十五页哦G是由几个状态函数组合而成的，是由几个状态函数组合而成的，G=H TS 定义式定义式因此因此G是一个状态函数，是一个状态函数，是一个是一个广广度性质度性质。单位：单位：J、kJ.吉布斯自由能吉布斯自由能(G)第二十三页，讲稿共一百二十五页哦G=G2 G1对于指定的始终态，对于指定的始终态，

13、Gibbs自由能的变化自由能的变化G 是定值，是定值，与途径无关。与途径无关。（因为焓的绝对值目前尚无法求得）（因为焓的绝对值目前尚无法求得）Gibbs自由能自由能G的绝对值尚无法求得的绝对值尚无法求得但但G是可以通过实验求得的是可以通过实验求得的第二十四页，讲稿共一百二十五页哦自发过程的自发过程的GibbsGibbs自由能判据自由能判据等温等压且系统不做非体积功的过程等温等压且系统不做非体积功的过程G 0 自发过程自发过程G 0 非自发过程非自发过程G 0 系统处于平衡系统处于平衡可见，等温等压的自发过程，系统可见，等温等压的自发过程，系统总是朝着总是朝着GibbsGibbs自由能自由能减少

14、的方向进行减少的方向进行第二十五页，讲稿共一百二十五页哦化学反应是否自发的判据化学反应是否自发的判据rG m0 化学反应正向自发进行化学反应正向自发进行rG m 0 化学反应正向非自发化学反应正向非自发rG m 0 系统处于平衡系统处于平衡单位：单位：J/mol，kJ/molrG m 摩尔吉布斯自由能变摩尔吉布斯自由能变rG m 标准摩尔吉布斯自由能变标准摩尔吉布斯自由能变第二十六页，讲稿共一百二十五页哦标准摩尔生成吉布斯自由能标准摩尔生成吉布斯自由能(fG m)在在指指定定温温度度T 和和100 kPa下下,由由最最稳稳定定单单质质生生成成1摩尔指定化合物时的自由能变。摩尔指定化合物时的自由

15、能变。定义：定义：例如例如,298K时时rGm=fGm(CH3OH(l)=-116.4kJ/mol第二十七页，讲稿共一百二十五页哦d D+e E g G+h HrGm rGm =gfGm(G)+hfGm(H)-dfGm(D)-efGm(E)rGm =BfGm(B)第二十八页，讲稿共一百二十五页哦6CO2(g)+6H2O(g)=C6H12O6(s)+6O2(g)由反应的由反应的fGm计算这个反应在计算这个反应在298.15K和标准态下能否发生？和标准态下能否发生？解：解：该反应正向不能发生该反应正向不能发生 例例 下面反应下面反应第二十九页，讲稿共一百二十五页哦定压下反应自发性的类型定压下反应自

16、发性的类型类型类型 任何温度下均为自发过程任何温度下均为自发过程任何温度下均为非自发过程任何温度下均为非自发过程非自发过程非自发过程自发过程自发过程自发过程自发过程非自发过程非自发过程rHm rSm rGm 反应情况反应情况 低温：低温：高温：高温：低温：低温：高温：高温：1 3 24第三十页，讲稿共一百二十五页哦温度对化学反应方向的影响温度对化学反应方向的影响r Gm =r Hm Tr Sm当当r Hm与与r Sm同号时，有反应方向转化同号时，有反应方向转化温度温度T 转转=r Hm /r Sm第三十一页，讲稿共一百二十五页哦 例例 已知反应已知反应 CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(

17、g)的的求反应正向自发进行的最低温度。求反应正向自发进行的最低温度。第三十二页，讲稿共一百二十五页哦注意注意由吉布斯自由能判断反应能发生由吉布斯自由能判断反应能发生,但实际由于但实际由于反应速度太慢等因素反应速度太慢等因素,以致很长时间观察不到反以致很长时间观察不到反应的进行应的进行如如:fGm(NO2(g)=+51.99kJ/molfGm(NO(g)=+86.69kJ/mol第三十三页，讲稿共一百二十五页哦注意注意温度对温度对rHm基本无影响基本无影响,但对但对rGm的的影响很大影响很大,还改变了正负还改变了正负第三十四页，讲稿共一百二十五页哦3、化学反应方向的判断、化学反应方向的判断（1）

18、r Gm和反应方向的判断和反应方向的判断r Gm =r Hm Tr SmrGm =BfGm(B)第三十五页，讲稿共一百二十五页哦 例例 已知反应已知反应 CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)的的求反应在求反应在298K时的时的rGm及反应方向。及反应方向。解：解：r Gm 0，反应逆向自发 第三十六页，讲稿共一百二十五页哦反应式反应式 d D+e E=g G+h H J=当各物质是溶液中的溶质时当各物质是溶液中的溶质时J称为指定反应式的反应商称为指定反应式的反应商化学反应等温方程式化学反应等温方程式c(D),c(E),c(G),c(H)浓度浓度 molL-1相对浓度相对浓度c/cc 标

19、准态浓度标准态浓度 1molL-1（2）r Gm和反应方向的判断和反应方向的判断第三十七页，讲稿共一百二十五页哦J=反应商表达式书写要点反应商表达式书写要点1、纯固体、纯液体、溶剂不写入表达式、纯固体、纯液体、溶剂不写入表达式2、指明反应式、指明反应式相对压力相对压力p/pp 标准态压力标准态压力 100kPagG(g)+hH(g)d D(g)+e E(g)气体反应气体反应第三十八页，讲稿共一百二十五页哦-化学反应等温方程式化学反应等温方程式上式表明上式表明,一定温度压力下一定温度压力下,rGm与与r Gm和和J之间的关系之间的关系根据上式可以判断任意状态下的反应自根据上式可以判断任意状态下的

20、反应自发进行方向发进行方向 rG m、r Gm的温度必须一致的温度必须一致r Gm=r Gm+RT lnJ 第三十九页，讲稿共一百二十五页哦例例 欲用欲用MnO2和和HCl反应制备反应制备Cl2(g)，已知该反应的，已知该反应的方程式为方程式为MnO2(s)+4H+(aq)+2Cl-(aq)Mn2+(aq)+Cl2(g)+2H2O(l)试问在试问在298K标准态时标准态时,反应能否自反应能否自发发生发发生?解：解：MnO2(s)+4H+(aq)+2Cl-(aq)Mn2+(aq)+Cl2(g)+2H2O(l)-464.8 0 -131.17 -228 0 -237.19故在故在298K标准态下，

21、该反应不能自发进行。标准态下，该反应不能自发进行。第四十页，讲稿共一百二十五页哦例例 欲用欲用MnO2和和HCl反应制备反应制备Cl2(g)，已知该反应的方，已知该反应的方程式为程式为MnO2(s)+4H+(aq)+2Cl-(aq)Mn2+(aq)+Cl2(g)+2H2O(2)若用若用12.0molL-1HCl，其它物质仍为，其它物质仍为标准态标准态,298.15K反应能否自发发生反应能否自发发生?（2）用）用12.0 molL-1HCl时时=24.8103+8.314298.15ln(3.3010-7)=-12.2kJmol-10反应正向自发反应正向自发r Gm=r Gm+RT lnJ 第四

22、十一页，讲稿共一百二十五页哦注意注意l等温等压下，反应能否自发的判据：等温等压下，反应能否自发的判据：l标准状态下，反应能否自发的判据：标准状态下，反应能否自发的判据：第四十二页，讲稿共一百二十五页哦课堂练习课堂练习:既然水结冰是熵减小过程，那么为何在既然水结冰是熵减小过程，那么为何在 低温下水却能自发结冰？低温下水却能自发结冰？H2O(l)H2O(s)水即能自发结冰水即能自发结冰mrHTrSmDrHm0 rSm0rG m0 时反应自发进行时反应自发进行 rGm=rHmT rSm第四十三页，讲稿共一百二十五页哦判断判断:放热反应是自发的。放热反应是自发的。对于对于S0 的反应，高温下非自发。的

23、反应，高温下非自发。反应的产物分子数比反应物多，则反应的反应的产物分子数比反应物多，则反应的rS必是正值。必是正值。必须指明是同一物态必须指明是同一物态C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l)最稳定单质的最稳定单质的fHm、fGm、rSm 皆为零。皆为零。最稳定单质的最稳定单质的 rSm 0 只是标态时不能自发进行。只是标态时不能自发进行。凡是自发反应都是快速反应。凡是自发反应都是快速反应。热力学未包括时间因素。热力学未包括时间因素。反应的反应的rGm 0,该反应永远不能自发进行。该反应永远不能自发进行。第四十四页，讲稿共一百二十五页哦l2.2 化学反应的限度化学反应的限度

24、 第四十五页，讲稿共一百二十五页哦可逆反应可逆反应(reversible reaction)在同一条件下，反应既能正向进行又能逆向进行在同一条件下，反应既能正向进行又能逆向进行的反应。的反应。1、化学平衡及特征、化学平衡及特征第四十六页，讲稿共一百二十五页哦化学平衡化学平衡V+VV+=vv（速率速率）t(时间时间)v正正 =v逆逆 0 各物质浓度不再改变各物质浓度不再改变 动态平衡动态平衡平衡浓度平衡浓度(3)(3)条件改变条件改变平衡移动平衡移动第四十七页，讲稿共一百二十五页哦Kc 化学反应式化学反应式 c C+d D=x X+y Y实验平衡常数实验平衡常数2、化学平衡常数、化学平衡常数c(

25、D),c(C),c(X),c(Y)平衡浓度平衡浓度 molL-1Kc-浓度平衡常数浓度平衡常数第四十八页，讲稿共一百二十五页哦Kp 化学反应式化学反应式 c C+d D=x X+y Yp(D),p(C),p(X),p(Y)平衡分压平衡分压Kp-压力平衡常数压力平衡常数若若x+y=d+c,Kc,Kp无量纲无量纲;若若x+yd+c,Kc,Kp有量纲有量纲;第四十九页，讲稿共一百二十五页哦关于平衡常数的一些说明：关于平衡常数的一些说明：（1）平衡常数是表征化学反应限度的一种特征）平衡常数是表征化学反应限度的一种特征值。平衡常数越大，表示反应达平衡时正反应值。平衡常数越大，表示反应达平衡时正反应进行得

26、越完全。进行得越完全。（2）在一定温度下，不同的反应各有其特定的平）在一定温度下，不同的反应各有其特定的平衡常数。衡常数。（3）平衡常数值与反应式的书写有关。）平衡常数值与反应式的书写有关。（4）平衡常数值与温度有关。）平衡常数值与温度有关。（5）平衡常数值与各物质初始浓度、分压无关。）平衡常数值与各物质初始浓度、分压无关。（6）实验平衡常数一般有单位。）实验平衡常数一般有单位。第五十页，讲稿共一百二十五页哦解解 例例 下面反应在下面反应在1000K下达到平衡，求下达到平衡，求Kp。C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)平衡分压平衡分压/105 Pa0.38 0.63 0.63K p=

27、1.0105 Pa第五十一页，讲稿共一百二十五页哦解解 例例 下面反应在下面反应在1000K下达到平衡，求下达到平衡，求Kc。C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)平衡浓度平衡浓度/10-3 mol L L-14.6 7.6 7.6K c=1.210-2 mol L L-1第五十二页，讲稿共一百二十五页哦标准平衡常数标准平衡常数(平衡常数平衡常数)K相对浓度和相对压力相对浓度和相对压力相对浓度相对浓度c/c相对压力相对压力p/pc 标准态浓度标准态浓度 1molL-1p 标准态压力标准态压力 100kPad D(g)+e E(g)a A(g)+b B(g)第五十三页，讲稿共一百二十五页

28、哦d D(aq)+e E(aq)a A(aq)+b B(aq)注意注意标准平衡常数没有压力平衡常数和浓度平衡常数之分标准平衡常数没有压力平衡常数和浓度平衡常数之分平衡常数的大小表明化学反应进行的程度平衡常数的大小表明化学反应进行的程度.平衡常数的大小首先决定于化学反应的本性平衡常数的大小首先决定于化学反应的本性,其次其次与温度有关与温度有关,与浓度无关与浓度无关.K无单位无单位K=第五十四页，讲稿共一百二十五页哦例：例：N2(g)+3 H2(g)=2NH3(g)平衡压力：平衡压力：4.17 12.52 3.57 (106 kPa)求实验平衡常数与标准平衡常数求实验平衡常数与标准平衡常数结论：结

29、论：标准平衡常数标准平衡常数无量纲无量纲，数值上与，数值上与实验平衡常数往往不同。实验平衡常数往往不同。第五十五页，讲稿共一百二十五页哦书写和应用标准平衡常数应注意书写和应用标准平衡常数应注意平衡常数表达式要与一定的化学方程式相对应。平衡常数表达式要与一定的化学方程式相对应。同一反应，若方程式的书写形式不同，平衡常数同一反应，若方程式的书写形式不同，平衡常数的表达式也不同。的表达式也不同。N2+3H2 2NH31/2N2+3/2H2 NH3K2=(K1)1/2第五十六页，讲稿共一百二十五页哦化学反应中有纯固体、纯液体参加时，在化学反应中有纯固体、纯液体参加时，在平衡常数表达式中不写出。平衡常数

30、表达式中不写出。CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)K=书写和应用标准平衡常数应注意书写和应用标准平衡常数应注意第五十七页，讲稿共一百二十五页哦在水溶液中进行的反应，水的浓度可视为在水溶液中进行的反应，水的浓度可视为常数，在平衡常数表达式中不写出。常数，在平衡常数表达式中不写出。如：如：Cr2O72-+H2O CrO42-+H+K=书写和应用标准平衡常数应注意书写和应用标准平衡常数应注意第五十八页，讲稿共一百二十五页哦在非水溶液中进行的反应，水的浓度不可在非水溶液中进行的反应，水的浓度不可视为常数，在平衡常数表达式中必须写出。视为常数，在平衡常数表达式中必须写出。如如 C2H5OH+CH

31、3COOH CH3COOC2H5+H2O书写和应用化学平衡常数应注意书写和应用化学平衡常数应注意K=第五十九页，讲稿共一百二十五页哦多重平衡规则多重平衡规则若两个或多个反应，平衡常数分别为若两个或多个反应，平衡常数分别为K1，K2，K3，这几个反应之和为一总反，这几个反应之和为一总反应，则应，则 K总总=K1K2 K3若一个反应可表示为两个反应之差，则若一个反应可表示为两个反应之差，则 K总总=K1/K2注：所有平衡常数都必须是相同温度注：所有平衡常数都必须是相同温度第六十页，讲稿共一百二十五页哦例 已知25时反应解：反应+得：=0.450.051=0.0232BrCl(g)+I2(g)2IB

32、r(g)+Cl2(g)的 。I2(g)+Br2(g)2IBr(g)的 =0.051计算反应2BrCl(g)Cl2(g)+Br2(g)的 =0.452BrCl(g)+I2(g)2IBr(g)+Cl2(g)第六十一页，讲稿共一百二十五页哦例例 已知下列反应在已知下列反应在1123K的标准平衡常数：的标准平衡常数：(1)C(gra)+CO2(g)=2CO(g)K1=1.31014(2)CO(g)+Cl2(g)=COCl2(g)K 2=6.0103试计算下面反应在试计算下面反应在1123K时的时的K3 (3)2 COCl2(g)=C(gra)+CO2(g)+2Cl2(g)解解 （3）=（1）2（2）故

33、故K3=（K1）1（K 2）2=（1.31014）1（6.0103）2 =2.11010第六十二页，讲稿共一百二十五页哦3、化学平衡的计算化学平衡的计算（1）由平衡组成计算平衡常数）由平衡组成计算平衡常数例例：将将NH4HS固体放入一真空密闭容器中在某温度固体放入一真空密闭容器中在某温度下进行分解反应，平衡时测得容器内的总压力下进行分解反应，平衡时测得容器内的总压力p为为70kPa。计算反应在该温度下的。计算反应在该温度下的K。NH4HS（s）=NH3（g）+H2S（g）解解 由反应式知，平衡时容器中由反应式知，平衡时容器中NH3（g）和）和H2S（g）的分压相等，总压力等于分压之和，）的分压

34、相等，总压力等于分压之和，因此有因此有 K=p(NH3)/p p(H2S)/p =（35/100）（35/100）=0.1225第六十三页，讲稿共一百二十五页哦2 2、计算反应的平衡和初始组成及平衡转化率计算反应的平衡和初始组成及平衡转化率 例例：含含有有0.100mol L-1的的AgNO3、0.100mol L-1的的Fe（NO3）2、和和0.0100mol L-1的的Fe（NO3）3的的溶溶液在液在298.15K下发生如下反应下发生如下反应Fe 2+Ag+=Fe 3+Ag已知已知298.15K下该反应的下该反应的 K=2.98。(1)求开始时反应的自发方向；求开始时反应的自发方向；(2)

35、计算平衡时计算平衡时Fe 2+、Ag+和和 Fe 3+的浓度及的浓度及Ag+的转的转化率。化率。第六十四页，讲稿共一百二十五页哦=1.00K=2.98 反应正向自发反应正向自发Fe 2+Ag+=Fe 3+Ag起始浓度起始浓度/(/(mol L L-1)0.1000.100 0.1000.100 0.01000.0100解解(1)J=第六十五页，讲稿共一百二十五页哦Fe 2+Ag+=Fe 3+Ag起始浓度起始浓度/（mol L L-1）0.1000.100 0.1000.100 0.01000.0100解解平衡浓度平衡浓度/（mol L L-1）0.100-x 0.100-x 0.0100+xx

36、=0.0130c(Fe 2+)=c(Ag+)=(0.1000.0130)mol L-1=0.087 mol L-1(2)K=c(Fe 3+)=(0.0100+0.0130)mol L-1=0.0230 mol L-1Ag+的转化率的转化率 =0.0130/0.100=0.13=2.98第六十六页，讲稿共一百二十五页哦例：例：恒温恒容下，恒温恒容下，NO(g)与与O2(g)反应生成反应生成NO2(g)：若反应开始时，若反应开始时，NO的分压为的分压为100kPa，O2 的的分压为分压为300kPa，NO2的分压为的分压为0。平衡时。平衡时 NO2(g)的分压为的分压为12 kPa。求平衡时。求平

37、衡时NO和和O2的分压以及的分压以及反应的标准平衡常数。反应的标准平衡常数。2NO(g)+O2(g)2 NO2(g)第六十七页，讲稿共一百二十五页哦 p(O2)=300 kPa -kPa=294 kPap(NO)=100 kPa -12 kPa=88kPa 解解：2NO(g)+O2(g)2 NO2(g)平衡平衡pB/kPa 100-12 300-12开始开始pB/kPa 100 300 0变化变化pB/kPa -12 -12第六十八页，讲稿共一百二十五页哦第六十九页，讲稿共一百二十五页哦容器为容器为5.00L，平衡时，平衡时p(PCl5)=100kPa，求：，求：(1)PCl3和和Cl2的起始

38、量的起始量(设起始充入为等量设起始充入为等量);(2)PCl3的平衡转化率。的平衡转化率。例：例：已知反应已知反应PCl3(g)+Cl2(g)PCl5(g)在恒温恒容条件下进行在恒温恒容条件下进行,523K时时K =0.767。开始开始pB/kPa x x 0平衡平衡pB/kPa x-100 x-100 100解解：PCl3(g)+Cl2(g)PCl5(g)第七十页，讲稿共一百二十五页哦第七十一页，讲稿共一百二十五页哦l2.3化学平衡的移动化学平衡的移动第七十二页，讲稿共一百二十五页哦r Gm=r Gm+RT lnJ r Gm=-RTlnK+RT lnJ =RTlnJ/K 可以根据可以根据J/

39、KJ/K判断反应自发方向判断反应自发方向rG m 0 正反应自发进行正反应自发进行rG m 0 逆反应自发进行逆反应自发进行rG m 0 平衡状态平衡状态第七十三页，讲稿共一百二十五页哦化学平衡的移动化学平衡的移动 化学平衡是动态平衡，在平衡时化学平衡是动态平衡，在平衡时J K。如果改变条件使如果改变条件使J不等于不等于K，平衡就被破坏，反应继续进行，平衡就被破坏，反应继续进行，直至在新的条件下使直至在新的条件下使J重新等于重新等于K从而达到新的平衡为止。从而达到新的平衡为止。这种过程称为化学平衡的移动。这种过程称为化学平衡的移动。第七十四页，讲稿共一百二十五页哦浓度对化学平衡的影响浓度对化学

40、平衡的影响 J=反应式反应式 d D+e E=g G+h H平衡时平衡时J K。此时若增大反应物浓度或减小产物浓度，将使此时若增大反应物浓度或减小产物浓度，将使 J K ，r Gm 0 0，平衡向正反应方向移动，平衡向正反应方向移动此时若减小反应物浓度或增大产物浓度，将使此时若减小反应物浓度或增大产物浓度，将使 J K ，r Gm 0 0，平衡向逆反应方向移动，平衡向逆反应方向移动第七十五页，讲稿共一百二十五页哦 气体分压力对化学平衡的影响气体分压力对化学平衡的影响 J=气体反应式气体反应式 d D+e E=g G+h H增大反应增大反应气体分压气体分压或减小生成或减小生成气体分压气体分压将使

41、平衡向正反应方向移动。将使平衡向正反应方向移动。减小反应减小反应气体分压气体分压或增大生成或增大生成气体分压气体分压将使平衡向逆反应方向移动。将使平衡向逆反应方向移动。第七十六页，讲稿共一百二十五页哦气体总压力等于各气体物质分压力之和，气体总压力等于各气体物质分压力之和，总压力对化学平衡的影响总压力对化学平衡的影响 J=气体反应式气体反应式 d D+e E=g G+h H当总压改变当总压改变 x x 倍时，各物质分压也改变倍时，各物质分压也改变 x x 倍倍第七十七页，讲稿共一百二十五页哦总压力对化学平衡的影响总压力对化学平衡的影响 J=气体反应式气体反应式 d D+e E=g G+h H总压

42、力增加总压力增加 x 倍后的反应商倍后的反应商J后后与原反应商与原反应商J的的关系关系J后后=xg+h d-e J如果如果g+h d-e小于零小于零,即正向反应是气体分子数减少的反应即正向反应是气体分子数减少的反应,则增大总压力将使反应商变小则增大总压力将使反应商变小,平衡向正方向移平衡向正方向移动动.第七十八页，讲稿共一百二十五页哦总压力对化学平衡的影响总压力对化学平衡的影响 J=气体反应式气体反应式 d D+e E=g G+h H增大总压力将使平衡向气体分子数减少的反应方向增大总压力将使平衡向气体分子数减少的反应方向移动，移动，减小总压力将使平衡向气体分子数增多的反应方减小总压力将使平衡向

43、气体分子数增多的反应方向移动。向移动。如反应前后气体分子数不变或无气体参与反应，如反应前后气体分子数不变或无气体参与反应，则改变总压力对平衡无影响。则改变总压力对平衡无影响。第七十九页，讲稿共一百二十五页哦恒温恒容，通入惰性气体，总压力增大，恒温恒容，通入惰性气体，总压力增大，分压力不变，不论反应前后计量数之和是分压力不变，不论反应前后计量数之和是否相等，平衡不移动。否相等，平衡不移动。恒温恒压，通入惰性气体，为了维系恒压，恒温恒压，通入惰性气体，为了维系恒压，必须增加体积，各分压下降，平衡向计量必须增加体积，各分压下降，平衡向计量系数增加的方向移动。系数增加的方向移动。若向反应体系中加入若向

44、反应体系中加入不参加反应的不参加反应的惰性气体惰性气体，有如下情况，有如下情况第八十页，讲稿共一百二十五页哦例例:将将1.0 mol N2O4(g)置于某密闭容器中置于某密闭容器中,在在298.15K，100kPa条件下，发生反应：条件下，发生反应：(1)计算标准平衡常数计算标准平衡常数K ；(2)使该反应在使该反应在298.15K，1000kPa 条件下进行，条件下进行，达平衡时达平衡时N2O4(g)的转化率为多少？在新的平衡条的转化率为多少？在新的平衡条件下，体系内各组分的分压为多少？件下，体系内各组分的分压为多少？(3)由计算说明压力对平衡的影响。由计算说明压力对平衡的影响。N2O4(g

45、)2NO2(g)平衡时平衡时N2O4(g)的转化率为的转化率为50%。第八十一页，讲稿共一百二十五页哦解解：(1)平衡时平衡时pB/kPa平衡时平衡时nB/mol 1.00-x 0.00+2x开始时开始时nB/mol 1.00 0.00N2O4(g)2NO2(g)x=0.5第八十二页，讲稿共一百二十五页哦开开 始始 时时 nB/mol 1.00 0.00平衡时平衡时 pB/kPaN2O4(g)2NO2(g)平衡时平衡时 nB/mol 1.00-y 0.00+2y(2)y=0.18=转化率转化率第八十三页，讲稿共一百二十五页哦(3)总压力由总压力由100kPa增加到增加到1000kPa，转化率由

46、转化率由0.5降低至降低至0.18,平衡逆向移动。平衡逆向移动。第八十四页，讲稿共一百二十五页哦温度对化学平衡的影响温度对化学平衡的影响 r Gm =RT ln K r Gm =r Hm Tr Sm RT ln K=r Hm Tr Smln K=r Sm/R r Hm/T Rln K1=r Sm/R r Hm/T1 Rln K2=r Sm/R r Hm/T2 R第八十五页，讲稿共一百二十五页哦ln K2 ln K1 =(r Hm/T2R r Hm/RT1)ln(K2/K1)=r Hm(T2 T1)R T1 T2ln K1=r Sm/R r Hm/T1 Rln K2=r Sm/R r Hm/T2

47、 R第八十六页，讲稿共一百二十五页哦 ln(K2/K1)=r Hm(T2 T1)R T1 T2 lg(K2/K1)=r Hm(T2 T1)2.303R T1 T2范特霍夫公式范特霍夫公式利用利用Van t Hoff t Hoff 方程式：方程式：方程式：方程式：(1)已知已知 rHm 时，从时，从 T1、K1 求求T2 时的时的K2(2)求求 rHm （当已知不同温度下的（当已知不同温度下的K 值时）值时）第八十七页，讲稿共一百二十五页哦 ln(K2/K1)=r Hm(T2 T1)R T1 T2正向反应是吸热反应即正向反应是吸热反应即r Hm 0升温至升温至T2，T2的标准平衡常数的标准平衡常

48、数K2 K1 于是有于是有J K2，平衡正向移动，平衡正向移动正向反应是放热反应即正向反应是放热反应即r Hm 0升温至升温至T2，T2的标准平衡常数的标准平衡常数K2 K1 于是有于是有J K2，平衡逆向移动，平衡逆向移动 第八十八页，讲稿共一百二十五页哦例例 求求723K时下面反应的时下面反应的K，2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g)已知反应在已知反应在298.15K的的K =6.8 1024 r Hm=197.78 kJmol-1解解 由由有有-=2111lnTTRKK(T2)(T1)(298K)K (723)=2.95 104第八十九页，讲稿共一百二十五页哦4、催化剂和化学平衡催

49、化剂和化学平衡催化剂可以缩短反应到达平衡的时间。催化剂可以缩短反应到达平衡的时间。催化剂不能改变反应体系的平衡组成。催化剂不能改变反应体系的平衡组成。对于已达到平衡的反应体系，催化剂不能使平对于已达到平衡的反应体系，催化剂不能使平衡发生移动。衡发生移动。第九十页，讲稿共一百二十五页哦Le Chatelier 原理原理（平衡移动原理（平衡移动原理）当体系达到平衡后，当体系达到平衡后，若改变平衡状态的任一条件，若改变平衡状态的任一条件，平衡就向着能减弱其改变的方向移动。平衡就向着能减弱其改变的方向移动。第九十一页，讲稿共一百二十五页哦l2.4化学反应速率化学反应速率第九十二页，讲稿共一百二十五页哦

50、平均速率平均速率 用单位时间内用单位时间内反应物浓度减少反应物浓度减少的量或的量或生成物浓度生成物浓度增加增加的量来表示：的量来表示：以生成物浓度增加的量表示时：取正号以生成物浓度增加的量表示时：取正号 以反应物浓度减少的量表示时：取负号以反应物浓度减少的量表示时：取负号 单位：单位：molL-1s-1、molL-1min-1、molL-1h-1等等 化学反应速率及表示方法化学反应速率及表示方法第九十三页，讲稿共一百二十五页哦平均速率例如例如N2O5在气相或在气相或CCl 4溶剂中发生分解溶剂中发生分解：2 N2O5 =4 NO 2 +O 2 在时间间隔在时间间隔 t=t2 t1内，该反应的平