其它氣體反應(yīng)大氣污染

其它氣體反應(yīng)大氣污染第1頁/共71頁2023/3/212§3.1理想氣體3.1.1理想氣體狀態(tài)方程式3.1.2分壓定律第2頁/共71頁2023/3/213§3.1.1理想氣體狀態(tài)方程

不考慮分子本身體積和分子間作用力的氣體，其系統(tǒng)的勢能在任何時刻都可忽略。理想氣體

對于溫度較高、壓力較低的實際氣體，應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程式所算得的結(jié)果與實際測得的相差不大。按理想氣體狀態(tài)方程式算得的149kPa；例如在400℃時，1.0mol水蒸氣占據(jù)22.4×10-3m3體積時的壓力為148kPa；8.314J·mol-1·K-1誤差不到1%。第3頁/共71頁2023/3/214§3.1.2分壓定律總壓：總壓(P)=各分壓之和(Pi)O2

N2O2分壓：某一組分氣體單獨占有混合氣體的總體積時對氣壁產(chǎn)生的壓力。(Pi)N2ni為某組分氣體的物質(zhì)的量。第4頁/共71頁2023/3/215O2

N2O2P=P(O2)+P(N2)

PV=nRTP(O2)V=n(O2)RTPiV=niRT——摩爾分數(shù)n=nO2+nN2第5頁/共71頁2023/3/216分體積：某一組分氣體具有總壓時，所占有的體積。Vi第6頁/共71頁2023/3/217O2

N2O2PVP(O2)VO2PV(O2)

PVi=niRT

PiV=niRT

——體積分數(shù)第7頁/共71頁2023/3/218例3-2在某溫度下，將2.00L200kPa的H2與4.00L400kPa的Ar氣充入4.00L的真空容器中，求混合氣體的總壓與各組分的分壓。H2的分壓為100kPa，O2的分壓為400kPa，混合氣體的總壓為500kPa。解：第8頁/共71頁2023/3/219必須注意：一些可燃性氣體混合時，往往會發(fā)生爆炸事故。Eg.：體積分數(shù)為0.04～0.94的H2，0.155～0.94的CO，

0.051～0.61的CH4在空氣中會燃燒并發(fā)生爆炸。環(huán)氧乙烷、硅烷等都是危險氣體，使用時要特別注意。

第9頁/共71頁2023/3/2110高壓氣體鋼瓶的顏色氣體鋼瓶的顏色字樣顏色氧氣天藍黑壓縮空氣黑白氫氣綠紅氮氣黑黃氯氣草綠白乙炔白紅第10頁/共71頁2023/3/2111§3-2化學(xué)反應(yīng)速率引入：化學(xué)反應(yīng)熱力學(xué)因素動力學(xué)因素第11頁/共71頁2023/3/21123.2.1反應(yīng)速率的表示方法用單位時間內(nèi)反應(yīng)物濃度的消耗或生成物濃度的增加表示化學(xué)反應(yīng)速率,單位為mol·L-1·s-1（min，h）。物質(zhì)i的物質(zhì)的量濃度的變化物質(zhì)i的化學(xué)計量數(shù)瞬時速率第12頁/共71頁2023/3/2113pP+qQ===yY+zZ第13頁/共71頁2023/3/2114

這種基于濃度的反應(yīng)速率，對于任何一個反應(yīng)，無論選擇反應(yīng)系統(tǒng)中的任何物質(zhì)來表達反應(yīng)速率，其反應(yīng)速率都是相同的。

影響因素：1.與反應(yīng)物本身的性質(zhì)有關(guān)。

2.與反應(yīng)物濃度、溫度及反應(yīng)所經(jīng)歷的過程，

即反應(yīng)歷程有關(guān)。第14頁/共71頁2023/3/21153.2.2反應(yīng)速率的影響因素

分子中舊鍵的破裂和新鍵的形成過程，是一個比較復(fù)雜的過程。真正能弄清反應(yīng)歷程的反應(yīng)還為數(shù)不多。定義：一步完成的反應(yīng)稱為元反應(yīng)。元反應(yīng)基元反應(yīng)非基元反應(yīng):

復(fù)雜反應(yīng)

由多個基元反應(yīng)組成的復(fù)合反應(yīng)叫非基元反應(yīng)。2NO+2H2===N2+2H2O（1）2NO+H2===N2+H2O2（慢）（2）H2+H2O2===2H2O（快）第15頁/共71頁2023/3/2116反應(yīng)速率方程aA+bB===gG+dDx為A物質(zhì)的反應(yīng)級數(shù)，y為B物質(zhì)的反應(yīng)級數(shù)，x+y為總反應(yīng)級數(shù)。反應(yīng)級數(shù)由實驗確定，可以為零，正數(shù)，負數(shù)或分數(shù)。例：2NO+2H2===N2+2H2O速率常數(shù)1、濃度第16頁/共71頁2023/3/2117例如：元反應(yīng)：C2H5Cl→C2H4+HCl反應(yīng)速率方程：＝k·c(C2H5Cl)質(zhì)量作用定律：pP+qQ===yY+zZ僅對于基元反應(yīng)反應(yīng)速率方程：第17頁/共71頁2023/3/2118注意事項：2.

對有固體和純液體參加的反應(yīng)其濃度歸到常數(shù)項中。

2Na+2H2O====2NaOH+H2

=k此反應(yīng)的速率與濃度無關(guān)，稱作零級反應(yīng)。1.k是指反應(yīng)物濃度都是1mol/L

時的反應(yīng)速度，與濃度變化無關(guān)，是溫度的函數(shù)?；罨?.

只有基元反應(yīng)才能根據(jù)反應(yīng)方程式寫出速率方程式，習(xí)慣上稱為質(zhì)量作用定律。復(fù)合反應(yīng)的速率方程式需通過實驗測定。第18頁/共71頁2023/3/2119外加題當反應(yīng)A2+B2===2AB的速率方程式為：時，此反應(yīng)（）。一定是基元反應(yīng)一定是非基元反應(yīng)無法肯定是否是基元反應(yīng)對A來說是二級反應(yīng)C第19頁/共71頁2023/3/21202、溫度Arrhenius公式：范特霍夫規(guī)律：溫度每升高10oC，反應(yīng)速率加快2~4倍第20頁/共71頁2023/3/2121k——速率常數(shù)。Ea——反應(yīng)的活化能。A——指前因子。R——氣體常數(shù)。8.314J·mol-1·K-1T——絕對溫度。給定反應(yīng)為常數(shù)。第21頁/共71頁2023/3/2122對同一反應(yīng)，當溫度由T1T2

時：3、活化能第22頁/共71頁2023/3/2123k——

速率常數(shù)。Ea

——

反應(yīng)的活化能。A——

指前因子。R——

氣體常數(shù)。8.314J·mol-1·K-1T——

絕對溫度。給定反應(yīng)為常數(shù)第23頁/共71頁2023/3/2124lnk與1/T是直線關(guān)系：1/Tlnk斜率==lnk－第24頁/共71頁2023/3/2125對阿侖尼烏斯公式的幾點討論：

比較公式

因為Ea

為正值，所以T升高k增大，化學(xué)反應(yīng)速度加快。

k不僅與溫度有關(guān)，而且與活化能有關(guān)。第25頁/共71頁2023/3/2126溫度變化與反應(yīng)速率變化的關(guān)系：對同一反應(yīng)，當溫度由T1T2時：—NOTE：并不是所有的反應(yīng)都符合阿侖尼烏斯公式，例如：爆炸反應(yīng)除外。第26頁/共71頁2023/3/21273、活化能

k不僅與溫度有關(guān)，而且與活化能有關(guān)。碰撞理論:過渡態(tài)理論:第27頁/共71頁2023/3/2128碰撞理論:有效碰撞：無效碰撞：活化分子：能夠發(fā)生有效碰撞的分子?；罨埽夯罨肿铀哂械淖畹湍芰俊５?8頁/共71頁2023/3/2129過渡態(tài)理論:EⅠ：反應(yīng)物分子的平均能量。EⅡ：生成物分子的平均能量。E*

：過渡態(tài)（活化態(tài)）分子的平均能量。Ea(正)=E*

－EⅠEa(逆)=E*

－EⅡ△H=Ea(正)－Ea(逆)過程能量EⅠEⅡE*過渡態(tài)Ea正Ea逆△H注意：

Ea(正)不一定大于Ea(逆)

第29頁/共71頁2023/3/2130A+BC====A···B···C====AB+C第30頁/共71頁2023/3/2131外加題某一反應(yīng)正反應(yīng)的活化能為15kJ/mol，其逆反應(yīng)的活化能是_______。

A：－15kJ/molB:＞15kJ/molC:＜15kJ/molD:無法判斷DEⅠEⅡE*過渡態(tài)EaEa△H第31頁/共71頁2023/3/21324、催化劑

參與化學(xué)反應(yīng)并改變反應(yīng)歷程和反應(yīng)速率，但不影響化學(xué)平衡，自身的化學(xué)組成、質(zhì)量、性質(zhì)在反應(yīng)前后保持不變，其本質(zhì)是降低反應(yīng)的活化能。使k增大。v∝kEa(正)=E*

－EⅠE*E*EⅠ無催化劑有催化劑第32頁/共71頁2023/3/2133催化劑對反應(yīng)歷程的改變第33頁/共71頁2023/3/2134酶第34頁/共71頁2023/3/2135酶催化酶是生物體內(nèi)特殊的催化劑酶催化特點(1)高效(2)專一性更強(3)適宜的溫度和pH負催化劑能降低反應(yīng)速率的催化劑稱為負催化劑。如：防老劑防腐劑抗氧劑第35頁/共71頁2023/3/2136外加題若基元反應(yīng)A2B的活化能為Ea1，而2BA的活化能為Ea2

，問：1、加催化劑后，Ea和Ea2

各有何變化？2、加不同的催化劑對Ea1的影響是否相同？3、提高反應(yīng)溫度，Ea1和Ea2

各有何變化？4、改變起始濃度后，Ea1有何變化？同時降低不同基本不變無變化第36頁/共71頁2023/3/2137下列敘述正確的是______。吸熱反應(yīng)的活化能比放熱反應(yīng)的活化能高一個反應(yīng)的反應(yīng)速率與化學(xué)方程式中出現(xiàn)的全部作用物濃度都有關(guān)催化反應(yīng)的速率與催化劑的濃度無關(guān)反應(yīng)速率常數(shù)與作用物濃度無關(guān)D總之第37頁/共71頁2023/3/2138

加催化劑可使化學(xué)反應(yīng)的下列物理量中哪一個發(fā)生改變？_____A.反應(yīng)熱B.平衡常數(shù)

C.反應(yīng)的熵變D.速率常數(shù)D第38頁/共71頁2023/3/2139(1)增大濃度（或氣體壓力）本質(zhì):

活化分子百分數(shù)沒變,只是活化分子總數(shù)增加。

(2)升高溫度

本質(zhì):

分子總數(shù)不變,但更多的分子成為活化分子。(3)降低活化能

本質(zhì):使更多的低能分子成為活化分子。加快反應(yīng)速率增加活化分子總數(shù)本質(zhì)總之，提高化學(xué)反應(yīng)速率的措施：第39頁/共71頁2023/3/2140§3-3化學(xué)平衡3.3.1化學(xué)平衡常數(shù)表達式3.3.2化學(xué)平衡的移動第40頁/共71頁2023/3/214100.01000.010007.60

020000.003970.003970.01211.20

0.204

48500.002130.002130.01570.3450.345

反應(yīng)開始：c(H2)，c(I2)較大，c(HI)=0，υ正較大，υ逆為0；反應(yīng)進行：c(H2)，c(I2)減小，υ正減小，c(HI)增大，υ逆增大；某一時刻：υ正=υ逆，系統(tǒng)組成不變，達到平衡狀態(tài)。t/s3.3.1化學(xué)平衡常數(shù)表達式第41頁/共71頁2023/3/2142

一個化學(xué)反應(yīng)aA+bB=yY+zZ進行到極限時，盡管微觀上其正、逆反應(yīng)絕不會停止，但在一定條件下，正、逆反應(yīng)速率相等，此時系統(tǒng)所處的狀態(tài)叫做化學(xué)平衡狀態(tài)?；瘜W(xué)平衡狀態(tài)

宏觀上平衡時其各組分的壓力或濃度均不再改變第42頁/共71頁2023/3/2143（3-13）pP+qQ===yY+zZ都是指平衡時的濃度或分壓，Kθ是一個量綱為一的量。Pθ=100KPacθ=1mol/L第43頁/共71頁2023/3/2144討論

1.平衡常數(shù)表達式中不包括固體和純液體。

例：

CaCO3(S)=====CaO(S)+CO2(g)H2O====OH－

+H+Zn(s)+2H+====Zn2++H2(g)第44頁/共71頁2023/3/2145例：

N2(g)+3H2(g)====2NH3(g)

2.平衡常數(shù)表達式與方程式的書寫有關(guān)。1/2N2(g)+3/2H2(g)====NH3(g)2NH3(g)====N2(g)+3H2(g)

第45頁/共71頁2023/3/2146

3.多重平衡規(guī)則——若干反應(yīng)相加或相減所得總反應(yīng)的平衡常數(shù)為這些反應(yīng)的平衡常數(shù)之積或商。例：

(1)H2(g)+1/2S2(g)====H2S

(2)3H2(g)+SO2(g)====H2S(g)+2H2O(g)求:

(3)4H2(g)+2SO2(g)====S2(g)+4H2O(g)

∵[(2)－(1)]×2=(3)式第46頁/共71頁2023/3/2147

4.Kθ

的大小僅表示反應(yīng)進行的程度,并不表示反應(yīng)速度的快慢。例:(1)Fe+CO2===FeO+COK1

(2)Fe+H2O===FeO+H2K2

(3)CO2+H2===CO+H2OK3Kθ很小，N2+O22NO，K=10-30（298K），正反應(yīng)幾乎不發(fā)生，NO幾乎完全分解。=K1/K2第47頁/共71頁2023/3/21483.3.2化學(xué)平衡的移動A.對于確定反應(yīng)方程式、確定溫度的反應(yīng)：改變各

組分的壓力或濃度時，其平衡常數(shù)不變，但平衡要發(fā)生移動。B.溫度不僅影響著平衡常數(shù)，而且還影響化學(xué)平衡的移動。第48頁/共71頁2023/3/2149對于化學(xué)反應(yīng)，平衡時,J=K當C(反應(yīng)物)增大或C(生成物)減小時,

J<K平衡向正向移動。當C(反應(yīng)物)減小或C(生成物)增大時,

J>K平衡向逆向移動。1.濃度或分壓的影響改變濃度可使平衡發(fā)生移動,但平衡常數(shù)不變。注意aA+bB===yY+zZ反應(yīng)商第49頁/共71頁2023/3/2150JJJ例題第50頁/共71頁2023/3/2151

K是溫度的函數(shù)，與分壓和濃度的變化無關(guān)?！鄬τ诜艧岱磻?yīng)，T↗

K↙

對于吸熱反應(yīng)，T↗K↗催化劑不能改變反應(yīng)平衡，只能改變反應(yīng)速率。2.溫度的影響

當系統(tǒng)達到平衡后，倘若改變平衡系統(tǒng)的條件之一（如溫度、壓力或濃度等），則平衡便要向消弱這種改變的方向移動。A.L.LeChatelier原理第51頁/共71頁2023/3/2152§3-4大氣污染與防治1、大氣污染及其危害2、大氣污染的防治常見大氣污染物:

二氧化硫、氮氧化物、粉塵、霧、降塵、飄塵等第52頁/共71頁2023/3/2153§3-4大氣污染與防治1、大氣污染及其危害酸雨、溫室效應(yīng)和臭氧層空洞第53頁/共71頁2023/3/2154酸雨：指pH＜5.6的酸性降水，是大氣污染現(xiàn)象之一。成因：1.酸性氣體在大氣中粉塵(含F(xiàn)e，Cu，V等)的催化下氧化成SO3和NO2；2.大氣光化學(xué)反應(yīng)生成的O3，H2O2等也能使NO和SO2等氧化成SO3和NO2；3.最終生成H2SO4，H2SO3，HNO3，HNO2，H2CO3等溶解在雨水中變成酸雨。煤或石油燃燒或高溫下產(chǎn)生CO2，NO，SO2等酸性氣體。危害：1.多種經(jīng)濟資源，如森林、作物、漁牧等的損失；2.腐蝕建筑物。第54頁/共71頁2023/3/2155第55頁/共71頁2023/3/2156第56頁/共71頁2023/3/2157

大氣對流層中的某些有害氣體的增加，引起地球平均氣溫上升的現(xiàn)象，稱為溫室效應(yīng)，CO2等稱為溫室氣體。溫室效應(yīng)例如：CO2，CH4，O3，N2O和CFC(氟氯烴，幾種氟氯代甲烷及乙烷的總稱，商品名氟里昂)等。極地冰雪融化，海平面升高。危害：第57頁/共71頁2023/3/2158

超音速飛機、宇宙飛行器在臭氧層高度飛行時排放出的NO以及用作制冷劑、除臭劑、頭發(fā)噴霧劑等大量生產(chǎn)的CFC13，CF2Cl2，CCl2FCClF2，CClF2CClF2等大氣中的有害氣體，都能發(fā)生一系列的光化學(xué)反應(yīng)而破壞臭氧層，在兩極出現(xiàn)臭氧層空洞。臭氧層空洞南極上空有一個"臭氧層空洞"青藏高原上空夏季存在一個"臭氧低谷"第58頁/共71頁2023/3/2159擋住了來自太陽的99%的紫外線輻射；給地球提供了防護紫外線的屏蔽；并將能量儲存在上層大氣；起調(diào)節(jié)氣候的作用。臭氧層的作用：1.引起人類皮膚癌發(fā)病率增加;2.造成高空平流層變冷和地面變暖。危害：第59頁/共71頁2023/3/2160歷史上有名的：比利時的默茲峽谷煙霧；美國的多諾拉煙霧事件；英國的倫敦煙霧事件；美國的洛杉磯光化學(xué)煙霧事件等。煙霧：一種光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物，既有煙又有霧，常常伴有水蒸氣。煙霧中的微粒物小于2μm。都造成了不同程度的人員傷亡第