無機(jī)化學(xué)PPT（本科）完整全套教學(xué)課件

緒論全套PPT課件目錄一、什么是化學(xué)？二、發(fā)展的化學(xué)三、化學(xué)的主要分支四、怎樣學(xué)好無機(jī)化學(xué)學(xué)習(xí)要求1.了解化學(xué)及無機(jī)化學(xué)的研究對象2.了解化學(xué)及無機(jī)化學(xué)的發(fā)展史3.了解無機(jī)化學(xué)的前景4.了解化學(xué)的學(xué)習(xí)方法一、什么是化學(xué)？

一、什么是化學(xué)？化學(xué)是研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)與變化的一門自然科學(xué)?；瘜W(xué)研究的是化學(xué)物質(zhì)(chemicals)。化學(xué)研究分子的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)與變化?；瘜W(xué)是一門研究分子和超分子層次的化學(xué)物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和變化的自然科學(xué)?；瘜W(xué)研究包括對化學(xué)物質(zhì)的①分類；②合成；③反應(yīng)；④分離；⑤表征；⑥設(shè)計(jì)；⑦性質(zhì)；⑧結(jié)構(gòu)；⑨應(yīng)用以及⑩它們的相互關(guān)系。二、發(fā)展的化學(xué)

二、發(fā)展的化學(xué)

化學(xué)的起源最早或許可以追溯到中世紀(jì)的煉金術(shù)。德國偉大的化學(xué)家李比希(1803-1873)曾經(jīng)說過，“煉金術(shù)實(shí)質(zhì)上就是化學(xué)”。但是，直到17世紀(jì)以前，化學(xué)幾乎談不上是一門科學(xué)。

煉金術(shù)、冶金術(shù)和醫(yī)藥化學(xué)對近代化學(xué)的產(chǎn)生，的確有無可懷疑的貢獻(xiàn)，但它們的研究目的多屬于實(shí)用性質(zhì)，因而還不能稱為科學(xué)。二、發(fā)展的化學(xué)

第一次化學(xué)革命波義耳是站在古代化學(xué)和近代化學(xué)的交叉點(diǎn)上，繼往開來的偉大人物。他“把化學(xué)確立為科學(xué)”(恩格斯語)，被譽(yù)為“化學(xué)之父”(墓碑語)?！盎瘜W(xué)不是為了煉金，也不是為了治病，它應(yīng)當(dāng)從煉金術(shù)和醫(yī)學(xué)中分離出來，成為一門獨(dú)立的科學(xué)”。波義耳極為崇尚實(shí)驗(yàn)，“空談毫無用途，一切來自實(shí)驗(yàn)”。他把嚴(yán)密的實(shí)驗(yàn)方法引入化學(xué)研究，使化學(xué)成為一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)。波義耳最早制備石蕊試液作為酸堿指示劑，用加石灰生成白色沉淀來鑒別硫酸，用加硝酸銀生成白色沉淀鑒別鹽酸等。二、發(fā)展的化學(xué)

第二次化學(xué)革命

1703年，德國化學(xué)家斯塔爾(G.E.Stahl,1660-1734)提出完整系統(tǒng)的燃素說。認(rèn)為火是由無數(shù)細(xì)小而活潑的微粒構(gòu)成的物質(zhì)實(shí)體，這種火的微粒構(gòu)成的火的元素即燃素。

一切可燃物中都含有燃素，任何與燃燒有關(guān)的化學(xué)變化都是物體吸收或釋放燃素的過程。從17世紀(jì)末到18世紀(jì)末的100年間，燃素說成為化學(xué)理論的權(quán)威。二、發(fā)展的化學(xué)

第三次化學(xué)革命英國化學(xué)家約翰·道爾頓(JohnDalton，1766-1844)于1803年創(chuàng)立科學(xué)原子論(化學(xué)原子論)，揭示了各種化學(xué)定律、化學(xué)現(xiàn)象的內(nèi)在聯(lián)系，成為說明化學(xué)現(xiàn)象的統(tǒng)一理論，完成了化學(xué)領(lǐng)域內(nèi)一次極為重大的理論綜合。1807年道爾頓發(fā)表了《化學(xué)哲學(xué)新體系》，全面闡述了化學(xué)原子論的思想。二、發(fā)展的化學(xué)

第四次化學(xué)革命

1869年，門捷列夫和德國化學(xué)家邁爾分別獨(dú)立發(fā)現(xiàn)元素周期律。二者都是在編寫教科書過程中完成這一重大發(fā)現(xiàn)的。邁爾對元素性質(zhì)的研究偏重于物理性質(zhì)，而門捷列夫則更多地著眼于元素的化學(xué)性質(zhì)。元素周期律的發(fā)現(xiàn)在化學(xué)發(fā)展史上具有劃時(shí)代的意義，它把看起來孤立的、雜亂無章的化學(xué)元素知識(shí)，納入到一個(gè)嚴(yán)整的自然體系之中，揭示了自然界一條最基本的規(guī)律，使化學(xué)研究進(jìn)入了系統(tǒng)化階段，是化學(xué)發(fā)展史上繼原子論之后又一次重大的綜合，成為化學(xué)的主要基石之一。三、化學(xué)的主要分支

三、化學(xué)的主要分支

化學(xué)發(fā)展至今，從波義耳時(shí)代算起已有350年的歷史，已形成許多學(xué)科分支。一般把化學(xué)稱為一級(jí)學(xué)科，其分支學(xué)科稱為二級(jí)學(xué)科。按研究對象或研究目的不同，可將化學(xué)分為：無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、物理化學(xué)、高分子化學(xué)、化學(xué)工程、化學(xué)生物學(xué)等二級(jí)學(xué)科。二級(jí)學(xué)科以下還可細(xì)分為三級(jí)學(xué)科，如電化學(xué)是物理化學(xué)的分支學(xué)科等。三、化學(xué)的主要分支

1.經(jīng)典化學(xué)的四大分支無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、物理化學(xué)。(1）無機(jī)化學(xué)的研究對象：除碳以外的其他所有元素及其化合物。無機(jī)化學(xué)是最古老的化學(xué)分支，早期的化學(xué)研究基本屬于無機(jī)化學(xué)范疇。其研究無機(jī)物的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和無機(jī)化學(xué)反應(yīng)與過程的化學(xué)。(2）有機(jī)化學(xué)的研究對象：研究碳?xì)浠衔锛捌溲苌锏幕瘜W(xué)分支，也有人稱其為“碳的化學(xué)”。三、化學(xué)的主要分支

(3）分析化學(xué)的研究對象：化學(xué)物質(zhì)的分離和表征。(4）物理化學(xué)的研究對象：化學(xué)反應(yīng)的規(guī)律、化學(xué)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)的測定方法，化學(xué)物質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)與電、聲、光、磁、熱的相互關(guān)系等，是用物理的方法研究化學(xué)。(5）高分子化學(xué)：研究鏈狀大分子的合成、大分子的鏈結(jié)構(gòu)和聚集態(tài)結(jié)構(gòu)，以及大分子聚合物作為高分子材料的成型及應(yīng)用。三大高分子合成材料包括合成橡膠、合成塑料、合成纖維。(6）化學(xué)工程：化學(xué)通過化學(xué)工程產(chǎn)生巨大的工業(yè)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)意義。三、化學(xué)的主要分支

2.當(dāng)前化學(xué)發(fā)展的總趨勢

宏觀-微觀(納米化學(xué)、單分子化學(xué))

靜態(tài)-動(dòng)態(tài)(飛秒化學(xué))定性定量(超微量分析)

體相-表相(表面、界面分析技術(shù)，SPM技術(shù)等)

描述-理論

分子-器件等3.當(dāng)前化學(xué)的主要任務(wù)和發(fā)展動(dòng)向開發(fā)最佳的化學(xué)過程(原子經(jīng)濟(jì)反應(yīng)、綠色化學(xué))，以社會(huì)需要為導(dǎo)向，尋找和設(shè)計(jì)最佳的化合物和材料，發(fā)展分析測試新方法。四、怎樣學(xué)好無機(jī)化學(xué)

四、怎樣學(xué)好無機(jī)化學(xué)1.要有動(dòng)力：做任何事情都需要有動(dòng)力，學(xué)習(xí)無機(jī)化學(xué)同樣要有動(dòng)力，只有明確了為什么要學(xué)化學(xué)，自己想學(xué)無機(jī)化學(xué)，才有可能學(xué)好無機(jī)化學(xué)。2.要重視實(shí)踐的指導(dǎo)作用：要做好實(shí)驗(yàn)，要認(rèn)真完成作業(yè)，要善于思考，要做研究，要學(xué)會(huì)自學(xué)。四、怎樣學(xué)好無機(jī)化學(xué)

3.要講究方法：要找出最適合自己的學(xué)習(xí)方法。在學(xué)習(xí)的過程中，應(yīng)努力學(xué)習(xí)前人是如何進(jìn)行觀察和實(shí)驗(yàn)的，是如何形成分類法和歸納成概念、原理、理論的，并不斷體會(huì)、理解創(chuàng)造的過程，形成創(chuàng)新的意識(shí)，努力去嘗試創(chuàng)新。在學(xué)習(xí)的過程中，應(yīng)努力把握學(xué)科發(fā)展的最新進(jìn)展，努力將所學(xué)的知識(shí)、概念、原理和理論理解新的事實(shí)，思索其中可能存在的矛盾和問題，設(shè)計(jì)并參與新的探索?？傊?，無機(jī)化學(xué)的研究范圍極其廣闊，最關(guān)鍵的是創(chuàng)新和發(fā)現(xiàn)，一旦有了新的發(fā)現(xiàn)和突破，就又可能發(fā)展成為一個(gè)研究和應(yīng)用領(lǐng)域。THANKS感謝各位第一章化學(xué)基本概念和熱力學(xué)知識(shí)初步目錄第一節(jié)：

化學(xué)基本量和化學(xué)計(jì)算第二節(jié)：化學(xué)反應(yīng)中的計(jì)量關(guān)系與化學(xué)計(jì)算第三節(jié)：氣體第四節(jié)：化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系和能量關(guān)系學(xué)習(xí)要求1.掌握物質(zhì)的量的概念及有關(guān)計(jì)算；2.理想氣體狀態(tài)方程式及混合氣體的分壓定律；3.掌握熱化學(xué)方程式的書寫和從物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓變。第1節(jié)化學(xué)基本量和化學(xué)計(jì)算第一節(jié)化學(xué)基本量和化學(xué)計(jì)算物質(zhì)的量濃度物質(zhì)的量一二物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)三1.1.1物質(zhì)的量物質(zhì)的量是七個(gè)國際基本物理量之一。這七個(gè)基本物理量包括長度、時(shí)間、質(zhì)量、電流、溫度、發(fā)光強(qiáng)度和物質(zhì)的量。第一節(jié)化學(xué)基本量和化學(xué)計(jì)算物質(zhì)的量濃度物質(zhì)的量一二物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)三物質(zhì)的多少可用物質(zhì)的量表示，物質(zhì)的量與組成物質(zhì)的基本單元數(shù)成正比，即：任何物質(zhì)都可以認(rèn)為是由某種基本單元組成的；組成物質(zhì)的基本單元數(shù)的大小可表示物質(zhì)的多少。物質(zhì)的量就是用組成物質(zhì)的基本單元數(shù)的大小來表示物質(zhì)多少的物理量。第一節(jié)化學(xué)基本量和化學(xué)計(jì)算物質(zhì)的量濃度物質(zhì)的量一二物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)三在一般情況下，由于組成物質(zhì)的基本單元數(shù)目巨大，讀寫、表示都不方便，故規(guī)定以摩爾為物質(zhì)的量的單位。每摩爾物質(zhì)的基本單元數(shù)為NA，NA為阿佛加德羅常數(shù)。

每摩爾物質(zhì)的基本單元數(shù)與0.012kgC12物質(zhì)中的C原子個(gè)數(shù)相同。因此，如果某物質(zhì)系統(tǒng)中所含的基本單元數(shù)目為NA時(shí)，即為1mol某物質(zhì)。第一節(jié)化學(xué)基本量和化學(xué)計(jì)算物質(zhì)的量濃度物質(zhì)的量一二物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)三1molC12表示有NA個(gè)C12原子，其質(zhì)量為12g，則摩爾質(zhì)量M(C12)=12g·mol-1。1molH2表示有NA個(gè)H2分子，H2的相對分子質(zhì)量為2.016，其質(zhì)量為2.016g，則摩爾質(zhì)量M(H2)=2.016g·mol-1。由此可見，某些物質(zhì)的摩爾質(zhì)量在數(shù)值上等于其基本單元的相對分子質(zhì)量。第一節(jié)化學(xué)基本量和化學(xué)計(jì)算物質(zhì)的量濃度物質(zhì)的量一二物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)三

某物質(zhì)B的物質(zhì)的量nB可定義為B的質(zhì)量除以摩爾質(zhì)量MB，即第一節(jié)化學(xué)基本量和化學(xué)計(jì)算物質(zhì)的量濃度物質(zhì)的量一二物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)三1.1.2物質(zhì)的量濃度

物質(zhì)的量濃度是指單位體積溶液中所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量。物質(zhì)B的物質(zhì)的量濃度，用符號(hào)cB表示，化學(xué)上也可簡稱為物質(zhì)B的濃度，即第一節(jié)化學(xué)基本量和化學(xué)計(jì)算物質(zhì)的量濃度物質(zhì)的量一二物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)三第一節(jié)化學(xué)基本量和化學(xué)計(jì)算物質(zhì)的量濃度物質(zhì)的量一二物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)三1.1.3物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

物質(zhì)B的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是指物質(zhì)B的質(zhì)量與混合物質(zhì)量之比，一般用符號(hào)ωB表示，即式中，m為混合物有質(zhì)量。物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)無量綱，一般用百分?jǐn)?shù)表示其結(jié)果。第一節(jié)化學(xué)基本量和化學(xué)計(jì)算物質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度物質(zhì)的質(zhì)量濃度四五1.1.4物質(zhì)的質(zhì)量濃度

物質(zhì)B的質(zhì)量濃度是指單位體積溶液中所含溶質(zhì)B的質(zhì)量，一般用符號(hào)ρB表示，即式中，V為溶液的體積。物質(zhì)的質(zhì)量濃度的單位為kg·L-1，也可以用g·mL-1。第一節(jié)化學(xué)基本量和化學(xué)計(jì)算物質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度物質(zhì)的質(zhì)量濃度四五1.1.5物質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度物質(zhì)B的質(zhì)量摩爾濃度bB,被定義為溶液中溶質(zhì)B的物質(zhì)的量nB除以溶劑的質(zhì)量m。即其單位為mol·kg-1。第2節(jié)化學(xué)反應(yīng)中的計(jì)量關(guān)系與化學(xué)計(jì)算第二節(jié)化學(xué)反應(yīng)中的計(jì)量關(guān)系與化學(xué)計(jì)算1.2.1化學(xué)反應(yīng)中的計(jì)量關(guān)系對于確定的化學(xué)反應(yīng)aA+bB=gG+hH當(dāng)amolA恰好與bmolB反應(yīng)完全時(shí)，有化學(xué)計(jì)算化學(xué)反應(yīng)中的計(jì)量關(guān)系一二化學(xué)計(jì)量系數(shù)三第二節(jié)化學(xué)反應(yīng)中的計(jì)量關(guān)系與化學(xué)計(jì)算1.2.2化學(xué)計(jì)算化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)的量關(guān)系，可根據(jù)已配平的化學(xué)方程式進(jìn)行計(jì)算。例如，硫酸和氫氧化鈉中和生成硫酸鈉和水的反應(yīng)，可用下列化學(xué)方程式表示：H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O

由此可知，1分子H2SO4與2分子NaOH反應(yīng)生成1分子Na2SO4和2分子H2O。化學(xué)計(jì)算化學(xué)反應(yīng)中的計(jì)量關(guān)系一二化學(xué)計(jì)量系數(shù)三第二節(jié)化學(xué)反應(yīng)中的計(jì)量關(guān)系與化學(xué)計(jì)算化學(xué)計(jì)算化學(xué)反應(yīng)中的計(jì)量關(guān)系一二化學(xué)計(jì)量系數(shù)三第二節(jié)化學(xué)反應(yīng)中的計(jì)量關(guān)系與化學(xué)計(jì)算1.2.3化學(xué)計(jì)量系數(shù)

在研究化學(xué)反應(yīng)的過程，常常需要了解物質(zhì)的量的變化情況。例如在合成氨反應(yīng)中：N2+3H2=2NH3

若N2消耗了1mol，H2消耗3mol，而NH3則增加了2mol。反應(yīng)式中，分子式前面的系數(shù)稱為化學(xué)計(jì)量系數(shù)(以下簡稱為計(jì)量系數(shù))。對反應(yīng)物來講是量的減少，取負(fù)值；對生成物來講是量的增加，取正值?；瘜W(xué)計(jì)算化學(xué)反應(yīng)中的計(jì)量關(guān)系一二化學(xué)計(jì)量系數(shù)三第二節(jié)化學(xué)反應(yīng)中的計(jì)量關(guān)系與化學(xué)計(jì)算1.2.4反應(yīng)進(jìn)度眾所周知,任何化學(xué)變化都是在原子這一物質(zhì)層次上進(jìn)行的,因此在學(xué)反應(yīng)中,反應(yīng)前后原子數(shù)或質(zhì)量是守恒的,故反應(yīng)物及產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比可由此確定,這就是化學(xué)反應(yīng)的計(jì)量系數(shù)原理。反應(yīng)進(jìn)度四第3節(jié)氣體第三節(jié)氣體

1.3.1理想氣體及狀態(tài)方程1.理想氣體理想氣體是分子之間沒有相互吸引和排斥，分子本身的體積相對于氣體所占有體積完全可以忽略的一種假想情況。對于真實(shí)氣體，只有在低壓高溫下，才能近似地看成理想氣體。分壓定律理想氣體及狀態(tài)方程一二第三節(jié)氣體

2.理想氣體狀態(tài)方程式理想氣體狀態(tài)方程式PV=nRT其中，R為摩爾氣體常數(shù)(又叫氣體常數(shù))。在標(biāo)準(zhǔn)狀況(STP)下，P=101.325kPa,T=273.15KR=PV/nT=101.325×22.414/(1.0×273.15)=8.314J·K-1·mol-1分壓定律理想氣體及狀態(tài)方程一二第三節(jié)氣體

在不同的條件下，PV=nRT有著不同的表達(dá)式，各種表達(dá)式有著不同的應(yīng)用：(1)n一定時(shí)，p,V，T改變，則有：p1V1/T1=p2V2/T2(2)n、T一定時(shí),即為波義耳(Boyle)定律:p1V1=p2V2分壓定律理想氣體及狀態(tài)方程一二第三節(jié)氣體

(3)n、p一定時(shí),即為蓋·呂薩克(Gay-lussac)定律：V1/T1=V2/T2(4)T、p一定時(shí),即為阿伏加德羅(Avogadro)定律：n1/n2=V1/V2在同溫同壓下同體積氣體含有相同數(shù)目的分子。分壓定律理想氣體及狀態(tài)方程一二第三節(jié)氣體

3.理想氣體狀態(tài)方程式的應(yīng)用根據(jù)PV=nRT可以確定氣體所處的狀態(tài)或狀態(tài)變化。(1)計(jì)算P，V，T，n四個(gè)物理量之一PV=nRT適用于溫度不太低，壓力不太高的真實(shí)氣體。(2)氣體摩爾質(zhì)量、分子量的計(jì)算，并由此推斷其分子式PV=nRTn=m/MPV=mRT/MM=mRT/PV分壓定律理想氣體及狀態(tài)方程一二第三節(jié)氣體

(3)氣體密度的計(jì)算M=mRT/PVρ=m/VM=ρRT/Pρ=PM/RT理想氣體與實(shí)際氣體之間的偏差可以應(yīng)用半經(jīng)驗(yàn)性的VanderWaals狀態(tài)方程來修正:分壓定律理想氣體及狀態(tài)方程一二第三節(jié)氣體

1.3.2分壓定律1.道爾頓(Dalton)分壓定律理想氣體混合物：當(dāng)幾種不同的氣體在同一容器中混合時(shí)，相互間不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，分子本身的體積和它們相互間的作用力都可以忽略不計(jì)，這就是理想氣體的混合物。分壓定律理想氣體及狀態(tài)方程一二第三節(jié)氣體

組分氣體：理想氣體混合物中每一種氣體叫做組分氣體。例如：空氣中，N2、O2、Ar、CO2、H2O等，每一種氣體都為該體系中的一個(gè)組分氣體。

分壓：在相同溫度下，組分氣體B占有與混合氣體相同體積時(shí)所產(chǎn)生的壓力，叫做組分氣體B的分壓。分壓定律理想氣體及狀態(tài)方程一二第三節(jié)氣體

分壓定律理想氣體及狀態(tài)方程一二第三節(jié)氣體

分壓定律理想氣體及狀態(tài)方程一二第4節(jié)化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系和能量關(guān)系第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系和能量關(guān)系1.4化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系和能量關(guān)系人們從長期實(shí)踐中認(rèn)識(shí)并總結(jié)出一條規(guī)律：化學(xué)方法只能改變物質(zhì)的組成形式，而不能改變物質(zhì)的質(zhì)量，它遵守質(zhì)量守恒定律。在化學(xué)反應(yīng)過程中還常常伴有能量的變化，在能量的轉(zhuǎn)化過程中，遵守能量守恒定律。反應(yīng)的熱效應(yīng)質(zhì)量守恒定律一二熱力學(xué)第一定律三第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系和能量關(guān)系1.4.1質(zhì)量守恒定律參加化學(xué)反應(yīng)各物質(zhì)的質(zhì)量總和，等于反應(yīng)后生成的各物質(zhì)的質(zhì)量總和，這個(gè)規(guī)律叫做質(zhì)量守恒定律。運(yùn)用物質(zhì)結(jié)構(gòu)知識(shí)，化學(xué)反應(yīng)的過程可表示如下：

因?yàn)榉磻?yīng)前后原子的種類沒有改變，原子的數(shù)目也沒有增減，原子的質(zhì)量也沒有變化，所以，反應(yīng)前后物質(zhì)的質(zhì)量總和必然相等。反應(yīng)的熱效應(yīng)質(zhì)量守恒定律一二熱力學(xué)第一定律三第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系和能量關(guān)系1.4.2反應(yīng)的熱效應(yīng)1.基本概念(1)系統(tǒng)和環(huán)境物質(zhì)世界是無窮盡的，研究問題只能選取其中的一部分。系統(tǒng)：系統(tǒng)是被人為地劃定的作為研究對象的物質(zhì)(又叫體系或物系)。反應(yīng)的熱效應(yīng)質(zhì)量守恒定律一二熱力學(xué)第一定律三第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系和能量關(guān)系

系統(tǒng)具有邊界，這一邊界可以是實(shí)際的界面，也可以是人為確定的用來劃定研究對象的空間范圍。系統(tǒng)是由大量微觀粒子組成的宏觀集合體。環(huán)境：系統(tǒng)邊界之外的，與系統(tǒng)之間產(chǎn)生相互作用和相互影響的部分，稱為環(huán)境。反應(yīng)的熱效應(yīng)質(zhì)量守恒定律一二熱力學(xué)第一定律三第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系和能量關(guān)系(2)狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù)熱力學(xué)中，系統(tǒng)的性質(zhì)確定體系的狀態(tài)。系統(tǒng)的狀態(tài)是體系一切性質(zhì)的綜合表現(xiàn)。性質(zhì)指溫度、壓力、體積和物質(zhì)的量。當(dāng)系統(tǒng)的所有性質(zhì)各具有確定的值而不再隨時(shí)間變化時(shí)，系統(tǒng)處于一定的狀態(tài)。如果系統(tǒng)有一種性質(zhì)發(fā)生了變化，則系統(tǒng)的狀態(tài)發(fā)生變化。反應(yīng)的熱效應(yīng)質(zhì)量守恒定律一二熱力學(xué)第一定律三第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系和能量關(guān)系狀態(tài)確定的系統(tǒng)所有的性質(zhì)均有確定的值，即系統(tǒng)的各種性質(zhì)均隨狀態(tài)的確定而確定，與達(dá)到狀態(tài)的經(jīng)歷無關(guān)，因此各種性質(zhì)均稱狀態(tài)函數(shù)。各個(gè)狀態(tài)函數(shù)相互制約(如：P、V、T)。狀態(tài)一定，狀態(tài)函數(shù)一定。即系統(tǒng)處于一定的狀態(tài)時(shí)，狀態(tài)函數(shù)有確定的值，而當(dāng)系統(tǒng)的狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，狀態(tài)函數(shù)也要發(fā)生相應(yīng)的變化，其變化值完全由始終態(tài)決定，與狀態(tài)變化的途徑無關(guān)。反應(yīng)的熱效應(yīng)質(zhì)量守恒定律一二熱力學(xué)第一定律三第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系和能量關(guān)系(3)過程系統(tǒng)狀態(tài)的變化稱為過程。過程進(jìn)行的具體方式稱為途徑。變化前系統(tǒng)所處的狀態(tài)稱為初始狀態(tài)(簡稱初態(tài))，變化后系統(tǒng)所處的狀態(tài)稱為最終狀態(tài)(簡稱終態(tài))。系統(tǒng)從同一始態(tài)變化到同一終態(tài)，可以經(jīng)過各種不同的途徑。反應(yīng)的熱效應(yīng)質(zhì)量守恒定律一二熱力學(xué)第一定律三第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系和能量關(guān)系等溫過程(isothermalprocess)：在變化過程中，系統(tǒng)的始態(tài)溫度與終態(tài)溫度相同，并等于環(huán)境溫度(ΔT=T2-T1=0)，并且過程中始終保持這個(gè)溫度。等溫變化和等溫過程不同，它只強(qiáng)調(diào)始態(tài)和終態(tài)的溫度相同，而對過程中的溫度不作任何要求。等壓過程(isobaricprocess)：在變化過程中，系統(tǒng)的始態(tài)壓力與終態(tài)壓力相同，并等于環(huán)境壓力(ΔP=P2-P1=0)，并且過程中始終保持這個(gè)壓力。反應(yīng)的熱效應(yīng)質(zhì)量守恒定律一二熱力學(xué)第一定律三第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系和能量關(guān)系等容過程(isochoricprocess)：在變化過程中，系統(tǒng)的容積(密閉容器)始終保持不變。(ΔV=V2-V1=0)絕熱過程(adiabaticprocess)：在變化過程中，系統(tǒng)與環(huán)境不發(fā)生熱傳遞。對那些變化極快的過程，如爆炸、快速燃燒，系統(tǒng)與環(huán)境來不及發(fā)生熱交換，那個(gè)瞬間可近似作為絕熱過程處理。(ΔQ=Q2-Q1=0)循環(huán)過程(cyclicprocess)：系統(tǒng)從始態(tài)出發(fā)，經(jīng)過一系列變化后又回到了始態(tài)的變化過程。在這個(gè)過程中，所有狀態(tài)函數(shù)的變量等于零。反應(yīng)的熱效應(yīng)質(zhì)量守恒定律一二熱力學(xué)第一定律三第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系和能量關(guān)系(4)系統(tǒng)的性質(zhì)熱力學(xué)系統(tǒng)有許多宏觀性質(zhì)，如溫度、壓力、體積、質(zhì)量、體積質(zhì)量、組成、熱容、能量等，都稱為系統(tǒng)的熱力學(xué)性質(zhì)，簡稱為性質(zhì)。它們都是可以改變的量。在熱力學(xué)中，有些性質(zhì)如溫度、壓力、體積、質(zhì)量、體積質(zhì)量等可通過實(shí)驗(yàn)直接測定；另外一些性質(zhì)不能由實(shí)驗(yàn)直接測定，如熱力學(xué)能、焓、熵等。反應(yīng)的熱效應(yīng)質(zhì)量守恒定律一二熱力學(xué)第一定律三第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系和能量關(guān)系(5)相系統(tǒng)中物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)完全相同的，而與其他部分有明確界面分隔開來的任何均勻部分叫做相。相可以是氣、液、固等不同形式的集聚狀態(tài)。只含一個(gè)相的系統(tǒng)叫做均相系統(tǒng)或單相系統(tǒng)。例如，NaCl水溶液、碘酒、天然氣、金剛石等。相可以由純物質(zhì)或均勻混合物組成。反應(yīng)的熱效應(yīng)質(zhì)量守恒定律一二熱力學(xué)第一定律三第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系和能量關(guān)系1.4.3熱力學(xué)第一定律1.熱和功熱和功是系統(tǒng)發(fā)生變化時(shí)與環(huán)境進(jìn)行能量交換的兩種形式。也就是說，只有當(dāng)系統(tǒng)經(jīng)歷某過程時(shí)，才能以熱和功的形式與環(huán)境交換能量。熱和功均具有能量的單位，如J、kJ等。反應(yīng)的熱效應(yīng)質(zhì)量守恒定律一二熱力學(xué)第一定律三第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系和能量關(guān)系(1)熱

系統(tǒng)和環(huán)境由于存在溫度差而交換的能量稱為熱。習(xí)慣上，用Q表示。Q值的正負(fù)表示熱傳遞的方向。熱力學(xué)規(guī)定：如果系統(tǒng)從環(huán)境吸熱T體<T環(huán)，則Q>0；如果系統(tǒng)向環(huán)境放熱T體>T環(huán)，則Q<0；如果系統(tǒng)絕熱沒有熱交換，則Q=0。反應(yīng)的熱效應(yīng)質(zhì)量守恒定律一二熱力學(xué)第一定律三第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系和能量關(guān)系(2)功系統(tǒng)與環(huán)境之間除熱以外以其他形式交換的能量統(tǒng)稱為功。習(xí)慣上用W表示。熱力學(xué)規(guī)定：環(huán)境對系統(tǒng)做功，則W>0；系統(tǒng)對環(huán)境做功，則W<0；環(huán)境與系統(tǒng)間沒有以功的形式交換能量時(shí)，W=0。反應(yīng)的熱效應(yīng)質(zhì)量守恒定律一二熱力學(xué)第一定律三第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系和能量關(guān)系(3)熱力學(xué)能

熱力學(xué)能：系統(tǒng)內(nèi)部能量的總和，也稱為內(nèi)能，用符號(hào)“U”表示，單位為“J”(焦?fàn)?。熱力學(xué)能是系統(tǒng)內(nèi)部的能量，與物質(zhì)的數(shù)量成正比，具有加和性。熱力學(xué)能是狀態(tài)函數(shù)。內(nèi)能的變化只與始態(tài)、終態(tài)有關(guān)，與變化的途徑無關(guān)，即ΔU=U2-U1。不能測定U的絕對值。反應(yīng)的熱效應(yīng)質(zhì)量守恒定律一二熱力學(xué)第一定律三第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系和能量關(guān)系(4)熱力學(xué)第一定律能量具有各種不同的形式，各種不同形式的能量可以相互轉(zhuǎn)化，也可以從一個(gè)物體傳遞給另一物體，而在轉(zhuǎn)化和傳遞過程中能量的總值保持不變?；蚝喲灾骸澳芰吭谵D(zhuǎn)化和傳遞中，不生不滅”。

熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)就是能量守恒與轉(zhuǎn)化定律。反應(yīng)的熱效應(yīng)質(zhì)量守恒定律一二熱力學(xué)第一定律三第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系和能量關(guān)系●隔離系統(tǒng)的過程：因?yàn)镼=0、W=0，所以，ΔU=0。即隔離系統(tǒng)的熱力學(xué)能U是守恒的。●循環(huán)過程：系統(tǒng)由始態(tài)經(jīng)一系列變化又回復(fù)到原來狀態(tài)的過程叫做循環(huán)過程。ΔU=0，所以，Q=-W。第一定律是人類經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)。反應(yīng)的熱效應(yīng)質(zhì)量守恒定律一二熱力學(xué)第一定律三第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系和能量關(guān)系1.4.4化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)1.恒容熱、恒壓熱和焓

當(dāng)生成物與反應(yīng)物的溫度相同時(shí)，并且反應(yīng)過程中系統(tǒng)只做體積功時(shí)，化學(xué)反應(yīng)過程中吸收或放出的熱量，稱為化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)，簡稱反應(yīng)熱。反應(yīng)熱與系統(tǒng)的組成、狀態(tài)及反應(yīng)條件有關(guān)，如與反應(yīng)進(jìn)度、溫度、壓力等條件有關(guān)。反應(yīng)熱的計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)四五第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系和能量關(guān)系(1)恒容反應(yīng)熱系統(tǒng)進(jìn)行沒有非體積功的恒容過程時(shí)與環(huán)境交換的熱，稱為恒容熱，用符號(hào)“QV”表示。下標(biāo)“V”表示恒容過程且無非體積功。因?yàn)樵诤銣睾闳輻l件下，W=0(ΔV=0，若非體積功也為零)，所以ΔU=QV。故恒容過程體系吸收或放出的熱量全部用來改變體系的熱力學(xué)能。反應(yīng)熱的計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)四五第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系和能量關(guān)系(2)恒壓反應(yīng)熱系統(tǒng)進(jìn)行沒有非體積功的恒壓過程時(shí)與環(huán)境交換的熱，稱為恒壓熱，用符號(hào)“QP”表示。下標(biāo)“P”表示恒壓過程且無非體積功。在恒溫恒壓過程中，體積功W=-PΔV，若非體積功為零，反應(yīng)熱的計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)四五第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系和能量關(guān)系(3)焓

熱力學(xué)中為了更方便解決恒壓過程反應(yīng)熱的計(jì)算，引入一個(gè)重要的狀態(tài)函數(shù)——焓。用符號(hào)“H”表示。焓的定義式H=U+PVH就是焓。單位：焦?fàn)?J)。H是狀態(tài)函數(shù)；H與熱力學(xué)能的單位相同，同樣也不能測定它的絕對值。在實(shí)際應(yīng)用中涉及的都是焓變?chǔ)。反應(yīng)熱的計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)四五第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系和能量關(guān)系2.熱化學(xué)方程式(1)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)

熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)：當(dāng)系統(tǒng)中各種氣態(tài)物質(zhì)的分壓均為標(biāo)準(zhǔn)壓力P=105Pa,溶液中各物質(zhì)的濃度均為1mol·L-1

時(shí)，這個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)處于熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)。熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)沒有對溫度有限定，所以它不同于環(huán)境狀態(tài)(298K，101325Pa)，也不同于理想氣體標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(273K,101325Pa)。反應(yīng)熱的計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)四五第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系和能量關(guān)系(2)熱化學(xué)方程式

表示化學(xué)反應(yīng)及其反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變關(guān)系的方程式叫做熱化學(xué)方程式。例如：

反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變與許多因素有關(guān)，正確的書寫熱化學(xué)反應(yīng)方程式應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：反應(yīng)熱的計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)四五第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系和能量關(guān)系(a)標(biāo)明各物質(zhì)的聚集狀態(tài)(g、l或s)。(b)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變?chǔ)Hm要與反應(yīng)方程式對應(yīng)。(c)注明反應(yīng)溫度。ΔrHm隨反應(yīng)溫度變化而改變，但一般變化不大。(d)配平反應(yīng)方程式。反應(yīng)熱的計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)四五第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系和能量關(guān)系3.標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓在某溫度為T時(shí)，由參考狀態(tài)的單質(zhì)生成1mol純物質(zhì)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變，叫做該溫度下該純物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓，或稱為標(biāo)準(zhǔn)生成熱。用符號(hào)“ΔfHm(B，相態(tài)，T)”表示，單位：kJ·mol-1。f：表示生成(formation).參考狀態(tài)的單質(zhì)是指T和標(biāo)準(zhǔn)壓力下最穩(wěn)定的單質(zhì)。反應(yīng)熱的計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)四五第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系和能量關(guān)系4.標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒熱［ΔcHm(B.相態(tài).T)］定義：在溫度T下，1mol物質(zhì)B(νB=-1)完全燃燒時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變，叫做該物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒熱，或簡稱標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱。符號(hào)“ΔcHm(B,β,T)，c：表示燃燒(combustion);β：相態(tài)。單位：kJ·mol-1。所謂完全燃燒反應(yīng)是指物質(zhì)通過與O2反應(yīng)，物質(zhì)中的C燃燒后變?yōu)镃O2(g)，H變?yōu)镠2O(l)，S變?yōu)镾O2(g)，N變?yōu)镹2(g)，Cl變?yōu)镠Cl(aq)溶液等。反應(yīng)熱的計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)四五第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系和能量關(guān)系5.Hess定律

1840年化學(xué)家蓋斯(Hess)從大量的實(shí)驗(yàn)事實(shí)中總結(jié)出一條定律：化學(xué)反應(yīng)，在恒容或恒壓條件下，不管是一步完成還是分幾步進(jìn)行，其總反應(yīng)所放出的熱或吸收的熱總是相同的。這就是蓋斯定律，是熱化學(xué)的一條基本定律。反應(yīng)熱的計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)四五第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系和能量關(guān)系其實(shí)質(zhì)是，焓是狀態(tài)函數(shù)，化學(xué)反應(yīng)的焓變只與始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與變化的途徑無關(guān)。蓋斯定律的建立，使熱化學(xué)反應(yīng)方程式可以像普通代數(shù)方程一樣進(jìn)行計(jì)算，有很大的實(shí)用性。可以從已知的反應(yīng)熱效應(yīng)數(shù)據(jù)，經(jīng)過加減運(yùn)算得到實(shí)驗(yàn)難以測定的熱效應(yīng)數(shù)據(jù)。反應(yīng)熱的計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)四五第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系和能量關(guān)系1.4.5反應(yīng)熱的計(jì)算1.由標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓計(jì)算反應(yīng)熱在定溫定壓反應(yīng)過程中，標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓變等于產(chǎn)物的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓之和減去反應(yīng)物的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓之和。反應(yīng)熱的計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)四五第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系和能量關(guān)系反應(yīng)熱的計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)四五第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系和能量關(guān)系2.由標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓計(jì)算反應(yīng)熱許多有機(jī)物的生成熱難以測定，然而燃燒熱卻易得。因此，常用燃燒熱數(shù)據(jù)計(jì)算有機(jī)化合物的生成熱。反應(yīng)熱的計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)四五THANKS感謝各位第二章化學(xué)反應(yīng)速率目錄第一節(jié)：

化學(xué)反應(yīng)速率的表示方法第二節(jié)：濃度對反應(yīng)速率的影響——速率方程第三節(jié)：壓力對反應(yīng)速率的影響第四節(jié)：溫度對反應(yīng)速率的影響目錄第五節(jié)：

反應(yīng)速率理論簡介第六節(jié)：催化劑對反應(yīng)速率的影響第七節(jié)：影響多相反應(yīng)速率的因素第八節(jié)：超常條件對化學(xué)反應(yīng)的影響學(xué)習(xí)要求1.掌握化學(xué)反應(yīng)速率的定義及其表示方法。2.了解反應(yīng)速率理論：碰撞理論、過渡狀態(tài)理論。3.了解基元反應(yīng)、復(fù)雜反應(yīng)、反應(yīng)級(jí)數(shù)、反應(yīng)分子數(shù)的概念。4.掌握質(zhì)量作用定律和化學(xué)反應(yīng)的速率方程式。5.掌握化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素，并能夠判斷濃度、溫度等條件的改變對反應(yīng)速率的影響。第1節(jié)化學(xué)反應(yīng)速率的表示方法第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)速率的表示方法瞬時(shí)速率平均速率一二2.1化學(xué)反應(yīng)速率的表示方法在化學(xué)反應(yīng)中，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)物濃度不斷減小，生成物濃度不斷增大。因此，化學(xué)反應(yīng)速率是指在一定條件下，反應(yīng)物轉(zhuǎn)變?yōu)樯晌锏目炻潭?。化學(xué)反應(yīng)速率通常用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少或生成物濃度的增加來表示。第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)速率的表示方法瞬時(shí)速率平均速率一二濃度單位常以mol／L來表示，時(shí)間單位根據(jù)反應(yīng)的快慢用h(小時(shí))、min(分)、s(秒)表示。

絕大多數(shù)的化學(xué)反應(yīng)不是等速率進(jìn)行的。因此，化學(xué)反應(yīng)又分為平均速率和瞬時(shí)速率。第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)速率的表示方法瞬時(shí)速率平均速率一二2.1.1平均速率化學(xué)反應(yīng)平均速率是指反應(yīng)進(jìn)程中某時(shí)間間隔(Δt)內(nèi)反應(yīng)物質(zhì)的濃度變化，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為式中νB——平均速率ΔcB——時(shí)間間隔內(nèi)，反應(yīng)物質(zhì)B的濃度變化量，單位mol／L；Δt——時(shí)間間隔，單位s或min。第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)速率的表示方法瞬時(shí)速率平均速率一二例如，N2O5分解為NO2和O2的反應(yīng)：2N2O5=4NO2+O2其反應(yīng)速率可分別表示為：第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)速率的表示方法瞬時(shí)速率平均速率一二利用反應(yīng)物濃度變化表示反應(yīng)速度時(shí)，因?yàn)棣(N2O5)為負(fù)值，所以在濃度變化之前加上負(fù)號(hào)，以使反應(yīng)速率為正值。三個(gè)式子都表示同一化學(xué)反應(yīng)的速率，但采用不同物質(zhì)的濃度變化來表示時(shí)，其數(shù)值不一定相同，但它們之間有內(nèi)在聯(lián)系：v(N2O5)=2v(O2)v(NO2)=2v(N2O5)實(shí)驗(yàn)表明，采用不同物質(zhì)的濃度變化來表示同一化學(xué)反應(yīng)時(shí)，它們之間的比值為反應(yīng)方程式中相應(yīng)物質(zhì)化學(xué)式前的系數(shù)比。第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)速率的表示方法瞬時(shí)速率平均速率一二【實(shí)例分析】某溫度下溶液中H2O2發(fā)生分解反應(yīng)2H2O2(l)=2H2O(l)+O2(g)該反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表2-1。從表2-1數(shù)據(jù)可見，隨著反應(yīng)進(jìn)反應(yīng)物H2O2的濃度不斷減小，平均速率也不斷變化。因此，用某一時(shí)間間隔內(nèi)的平均速率不能真實(shí)地反映這樣的變化，而必須用瞬時(shí)速率表示化學(xué)反應(yīng)在某一時(shí)刻的真實(shí)速率。第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)速率的表示方法瞬時(shí)速率平均速率一二第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)速率的表示方法瞬時(shí)速率平均速率一二第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)速率的表示方法瞬時(shí)速率平均速率一二為使用方便，通常用易于測定濃度的物質(zhì)來表示化學(xué)反應(yīng)速率。以后提到的反應(yīng)速率一般是指瞬時(shí)速率。

經(jīng)大量實(shí)驗(yàn)證明，化學(xué)反應(yīng)速率首先決定于反應(yīng)物本身的性質(zhì)。此外，溫度、反應(yīng)物濃度或分壓及催化劑等，均對反應(yīng)速率有影響。第2節(jié)濃度對反應(yīng)速率的影響—速率方程第二節(jié)濃度對反應(yīng)速率的影響—速率方程2.2.1化學(xué)反應(yīng)速率方程事實(shí)證明，恒溫下，化學(xué)反應(yīng)的速率主要取決于反應(yīng)物的濃度或分壓。濃度越大，反應(yīng)速率越快。表示反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度之間定量關(guān)系的方程稱為反應(yīng)速率方程。反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度之間存在一個(gè)怎樣的定量關(guān)系呢？以下進(jìn)行討論?；瘜W(xué)反應(yīng)速率方程一第二節(jié)濃度對反應(yīng)速率的影響—速率方程1.基元反應(yīng)和非基元反應(yīng)

化學(xué)動(dòng)力學(xué)上把反應(yīng)分為基元反應(yīng)和非基元反應(yīng)。所謂基元反應(yīng)，就是反應(yīng)物分子經(jīng)碰撞一步轉(zhuǎn)化成生成物分子的反應(yīng)。例如：2A+B=A2B若反應(yīng)是在兩個(gè)A和一個(gè)B同時(shí)碰撞的過程中一步變成產(chǎn)物A2B，則該反應(yīng)就稱基元反應(yīng)。若反應(yīng)不是一步碰撞就完成的，則這個(gè)反應(yīng)就是非基元反應(yīng)?；瘜W(xué)反應(yīng)速率方程一第二節(jié)濃度對反應(yīng)速率的影響—速率方程2.反應(yīng)速率方程大量實(shí)驗(yàn)證明：對于基元反應(yīng)，其反應(yīng)速率與各反應(yīng)物濃度冪的乘積成正比(濃度的指數(shù)在數(shù)值上等于各反應(yīng)物化學(xué)計(jì)量數(shù)的絕對值)，這種定量關(guān)系稱為質(zhì)量作用定律。化學(xué)反應(yīng)速率方程一第二節(jié)濃度對反應(yīng)速率的影響—速率方程例如對于任意反應(yīng)aA+bB=產(chǎn)物通過實(shí)驗(yàn)也可以確定其反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度間的定量關(guān)系：式中cA，cB分別為反應(yīng)物A和B物種的濃度，單位為mol·L-1；k為用濃度表示的反應(yīng)速率常數(shù)；α,β分別為cA，cB的指數(shù)，稱為反應(yīng)級(jí)數(shù)?；瘜W(xué)反應(yīng)速率方程一第二節(jié)濃度對反應(yīng)速率的影響—速率方程α,β是量綱一的量，可以通過實(shí)驗(yàn)測定。對于基元反應(yīng)，α=a，β=b。對于非基元反應(yīng)，反應(yīng)級(jí)數(shù)不一定等于化學(xué)反應(yīng)方程中該物質(zhì)的化學(xué)式的系數(shù)。其速率方程必須通過實(shí)驗(yàn)(如初始速率法)確定。需要注意的是，α=a，β=b的反應(yīng)不一定是基元反應(yīng)。化學(xué)反應(yīng)速率方程一第二節(jié)濃度對反應(yīng)速率的影響—速率方程如果α=1，表示該反應(yīng)對反應(yīng)物A為一級(jí)反應(yīng)；β=2時(shí)該反應(yīng)對反應(yīng)物B是二級(jí)反應(yīng)；α+β為反應(yīng)的總級(jí)數(shù)。反應(yīng)級(jí)數(shù)可以是零、正整數(shù)、分?jǐn)?shù)，也可以是負(fù)數(shù)。

k表示在給定溫度下各反應(yīng)物濃度為單位濃度時(shí)的反應(yīng)速率，表明化學(xué)反應(yīng)速率相對大小。速率方程式類型不同，k的單位不同。k的大小，取決于反應(yīng)物的本質(zhì)，由溫度、催化劑和溶劑決定，與濃度無關(guān)。當(dāng)其他條件相同時(shí)，不隨濃度而改變，單受溫度的影響，通常溫度升高，反應(yīng)速率系數(shù)k增大?；瘜W(xué)反應(yīng)速率方程一第3節(jié)壓力對反應(yīng)速率的影響第三節(jié)壓力對反應(yīng)速率的影響2.3壓力對反應(yīng)速率的影響

對于有氣態(tài)物質(zhì)參加的反應(yīng).壓力影響反應(yīng)的反應(yīng)速率。在一定溫度時(shí)，增大壓力，氣態(tài)反應(yīng)物質(zhì)濃度增大，則反應(yīng)速率增大；反之，降低壓力，反應(yīng)速率減小。對于沒有氣體參加的反應(yīng)，由于壓力對反應(yīng)物的濃度影響很小，所以其他條件不變時(shí)，改變壓力對反應(yīng)速率影響不大。第4節(jié)溫度對反應(yīng)速率的影響——阿侖尼烏斯方程式第四節(jié)溫度對反應(yīng)速率的影響——阿侖尼烏斯方程式

溫度是影響化學(xué)反應(yīng)速率的另一個(gè)重要因素。對大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)(無論對于吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng))來說，溫度升高，反應(yīng)速率增大。只有極少數(shù)反應(yīng)是例外的。溫度對反應(yīng)速率的影響主要體現(xiàn)在溫度對反應(yīng)速率系數(shù)的影響上，通常溫度升高，k值增大，反應(yīng)速率加快。對阿侖尼烏斯方程的分析阿侖尼烏斯公式一二第四節(jié)溫度對反應(yīng)速率的影響——阿侖尼烏斯方程式2.4.1阿侖尼烏斯公式1889年阿侖尼烏斯總結(jié)了大量的實(shí)驗(yàn)事實(shí)，指出反應(yīng)速率常數(shù)和溫度間的定量關(guān)系式中A指前參量，又稱其為頻率因子；Ea指反應(yīng)活化能，單位為kJ·mol-1。對阿侖尼烏斯方程的分析阿侖尼烏斯公式一二第四節(jié)溫度對反應(yīng)速率的影響——阿侖尼烏斯方程式2.4.2對阿侖尼烏斯方程的分析

阿侖尼烏斯方程是描述溫度與反應(yīng)速率系數(shù)之間定量關(guān)系的數(shù)學(xué)式。進(jìn)一步剖析可看出Ea和T對k的影響，從而得出有些規(guī)律性的結(jié)論：1.在k=Aexp(-Ea/RT)，Ea處于方程的指數(shù)項(xiàng)中，對k有顯著影響，如在室溫下，Ea每增加4kJ·mol-1，k值降低約80%.在溫度相同或近似的情況下，Ea大的反應(yīng)，其速率常數(shù)k則小，這將導(dǎo)致反應(yīng)速率較?。环粗?，Ea小的反應(yīng)，其速率常數(shù)k則較大，反應(yīng)速率較大。對阿侖尼烏斯方程的分析阿侖尼烏斯公式一二第四節(jié)溫度對反應(yīng)速率的影響——阿侖尼烏斯方程式2.對同一反應(yīng)，溫度升高，反應(yīng)速率系數(shù)k增大，一般反應(yīng)溫度每升高10℃，k將增大2~4倍。3.根據(jù)lnk1/k2=Ea/R1(1/T2-1/T1)，對同一反應(yīng)，升高一定溫度時(shí)，k值在高溫區(qū)值增加較少，因此對于原本反應(yīng)溫度不高的反應(yīng),可采用升溫的方法提高反應(yīng)速率。對阿侖尼烏斯方程的分析阿侖尼烏斯公式一二第四節(jié)溫度對反應(yīng)速率的影響——阿侖尼烏斯方程式4.對不同反應(yīng)，升高相同溫度，Ea大的反應(yīng)k增大的倍數(shù)多，因此升高溫度對反應(yīng)慢的反應(yīng)有明顯的加速作用。另外；對Ea在的反應(yīng)采用催化劑更有實(shí)際意義?？傊?，從反應(yīng)速率方程式和Arrhenius方程式可以看出，在多數(shù)情況下，溫度對反應(yīng)速率的影響比濃度更顯著些。因此，改變溫度常數(shù)是控制反應(yīng)速率的重要措施之一。對阿侖尼烏斯方程的分析阿侖尼烏斯公式一二第5節(jié)反應(yīng)速率理論簡介第五節(jié)反應(yīng)速率理論簡介2.5反應(yīng)速率理論簡介定量描述濃度和溫度對反應(yīng)速率影響的速率方程和阿侖尼烏斯方程都是實(shí)驗(yàn)事實(shí)的總結(jié)。在前面的討論中，至少還有兩個(gè)問題需要回答。其一是活化能的本質(zhì)和物理意義；其二是反應(yīng)級(jí)數(shù)與反應(yīng)方程中計(jì)量數(shù)不相等的原因。為此，下面簡單討論反應(yīng)速率理論的碰撞理論和活化絡(luò)合物理論。過渡狀態(tài)理論分子碰撞理論一二第五節(jié)反應(yīng)速率理論簡介2.5.1分子碰撞理論

按照碰撞理論，反應(yīng)物分子間的碰撞，是發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的先決條件。但是，并非所有的分子間的碰撞都能發(fā)生反應(yīng)。這是因?yàn)榘l(fā)生反應(yīng)的反應(yīng)物分子間既要克服價(jià)電子云之間的斥力，又要打破反應(yīng)物分子內(nèi)舊的化學(xué)鍵。因此，只有那些具有足夠高能量的反應(yīng)物分子按一定的方位進(jìn)行碰撞，才能夠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。過渡狀態(tài)理論分子碰撞理論一二第五節(jié)反應(yīng)速率理論簡介圖中E表示在一定溫度下的分子平均能量；E0是活化分子必須具有的最低能量，只有能量高于E0的分子才可能產(chǎn)生有效碰撞。E活化是活化分子的平均能量。圖中陰影面積為活化分子的數(shù)目。過渡狀態(tài)理論分子碰撞理論一二第五節(jié)反應(yīng)速率理論簡介因此，活化能可被定義為：由圖2-3可知，如果Ea越大，E0的位置越向右移，活化分子的數(shù)目就越小，反應(yīng)速率就越慢。過渡狀態(tài)理論分子碰撞理論一二第五節(jié)反應(yīng)速率理論簡介2.5.2過渡狀態(tài)理論(活化絡(luò)合物理論)按照過渡狀態(tài)理論，反應(yīng)物分子變?yōu)楫a(chǎn)物分子，中間經(jīng)過了一個(gè)高勢能的、不穩(wěn)定的過渡狀態(tài)。設(shè)有反應(yīng)：A+BC=AB+C當(dāng)反應(yīng)物的活化分子按符合反應(yīng)要求的空間取向(此例中A與BC沿A…B-C的直線方向)相互碰撞時(shí)，新的A…B鍵部分地形成，而舊的B—C鍵部分地破裂，形成一個(gè)活化體［A…B…C］。過渡狀態(tài)理論分子碰撞理論一二第五節(jié)反應(yīng)速率理論簡介從反應(yīng)物到過渡狀態(tài)再到產(chǎn)物，過程的能量變化如圖2-4所示。其中反應(yīng)前的狀態(tài)為始態(tài)，能量為E1；反應(yīng)后的狀態(tài)為終態(tài)，能量為E2；ΔrHm為反應(yīng)的焓變。如果E2<E1，則ΔrHm<0，反應(yīng)是放熱的；如果上述反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，也要先形成A…B…C活化體，然后再分解為A和BC，因E2<E1，則ΔrHm>0，反應(yīng)是吸熱的。過渡狀態(tài)理論分子碰撞理論一二第五節(jié)反應(yīng)速率理論簡介過渡狀態(tài)理論分子碰撞理論一二第6節(jié)催化劑對反應(yīng)速率的影響第六節(jié)催化劑對反應(yīng)速率的影響2.6催化劑對反應(yīng)速率的影響催化劑可以改變化學(xué)反應(yīng)的速率，這一事實(shí)對于我們來說，已不陌生。在現(xiàn)今的化工生產(chǎn)中，使用催化劑的現(xiàn)象已十分普遍。如NH3的合成，SO2轉(zhuǎn)化為SO3，聚乙烯、聚氯乙烯等高分子材料的合成等，都離不開催化劑。據(jù)統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)中，使用催化劑的反應(yīng)占85%。許多進(jìn)行得很慢以致在生產(chǎn)上無實(shí)用價(jià)值的反應(yīng)，在使用良好的催化劑后，就可以在生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)。催化劑和催化作用的基本特征一第六節(jié)催化劑對反應(yīng)速率的影響2.6.1催化劑和催化作用的基本特征

催化劑就是存在少量就能顯著改變反應(yīng)速率，而反應(yīng)前、后本身的組成和質(zhì)量不改變的物質(zhì)。雖然催化劑并不消耗，但是實(shí)際上它參與了化學(xué)反應(yīng)，并改變了反應(yīng)機(jī)理。催化劑分為正催化劑和負(fù)催化劑(抑制劑)，正催化劑能加快反應(yīng)速率；負(fù)催化劑能減慢反應(yīng)速率。催化劑加快化學(xué)反應(yīng)速率作用稱為催化作用。原因是改變了反應(yīng)機(jī)理(途徑)、使Ea下降,反應(yīng)速率加快。催化劑和催化作用的基本特征一第六節(jié)催化劑對反應(yīng)速率的影響關(guān)于催化劑對反應(yīng)速率的影響，尚有幾點(diǎn)值得注意。①催化劑并不影響產(chǎn)物和反應(yīng)物的相對能量，它不改變反應(yīng)的始態(tài)和終態(tài)。②如果產(chǎn)物AB又可分解為A和B，則催化劑同等程度地降低了正、逆(生成AB的反應(yīng)稱為正反應(yīng)，則AB分解稱為逆反應(yīng))反應(yīng)的活化能，因此，同等程度地加快了正、逆反應(yīng)的速率。在一定條件下，正反應(yīng)的優(yōu)良催化劑也必然是逆反應(yīng)的優(yōu)良催化劑。催化劑和催化作用的基本特征一第六節(jié)催化劑對反應(yīng)速率的影響③催化劑應(yīng)具有選擇性。即一個(gè)反應(yīng)使用的催化劑往往對其他反應(yīng)沒有催化性能。例如，合成氨使用的鐵催化劑對SO2的氧化毫無作用。目前，尋找新催化劑除從催化理論上考慮外，還要通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行篩選。④只能對熱力學(xué)上可能發(fā)生的反應(yīng)起作用，熱力學(xué)上不可能發(fā)生的反應(yīng)，催化劑對它并不起作用。⑤只有在特定的條件下催化劑才能表現(xiàn)活性，否則將失去活性，或發(fā)生催化劑中毒。催化劑和催化作用的基本特征一第7節(jié)影響多相反應(yīng)速率的因素第七節(jié)影響多相反應(yīng)速率的因素2.7影響多相反應(yīng)速率的因素

前面所討論的多種不同條件對反應(yīng)速率的影響，大多都是就單相系統(tǒng)而言的。對于多相系統(tǒng)的反應(yīng)，除去前述的影響因素外，比表面的大小、擴(kuò)散速率等，也對反應(yīng)速率有影響。第七節(jié)影響多相反應(yīng)速率的因素對于多相系統(tǒng)中的反應(yīng)，由于反應(yīng)物處于不同的相，反應(yīng)只能在相與相的界面上進(jìn)行。因此，反應(yīng)速率還與相界面的大小(比表面cm2·g-1)有關(guān)。例如，煤粉的燃燒速率要比塊狀煤的燃燒速率快；鋅粉和酸的反應(yīng)要比鋅粒與酸的反應(yīng)快。第七節(jié)影響多相反應(yīng)速率的因素此外，擴(kuò)散速率也是影響多相反應(yīng)速率的一個(gè)重要因素。由于分子的擴(kuò)散，反應(yīng)物分子不斷地進(jìn)入界面，生成物分子不斷地離開界面。擴(kuò)散過程本身具有一定的速率。當(dāng)擴(kuò)散速率比界面的化學(xué)反應(yīng)速率小得多時(shí)，整個(gè)過程的速率便由擴(kuò)散速率來決定。這時(shí)，攪拌、搖動(dòng)等可以加快分子的擴(kuò)散，也就能加快多相反應(yīng)的速率。工業(yè)上用鼓風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)加快煤的燃燒，沸騰爐焙燒粉狀硫鐵礦制取SO2等，都是加快擴(kuò)散速率的例子。第8節(jié)超常條件下對化學(xué)反應(yīng)的影響第八節(jié)超常條件下對化學(xué)反應(yīng)的影響2.8.1超高壓反應(yīng)某些反應(yīng)在一般條件下不會(huì)發(fā)生，例如，石墨轉(zhuǎn)變?yōu)榻饎偸?，在任何溫度下都不能發(fā)生轉(zhuǎn)變，但在超高壓高溫下則能進(jìn)行。

這是因?yàn)樵诔邏合?，壓縮了石墨晶體結(jié)構(gòu)中碳原子之間的距離，以致原子軌道出現(xiàn)新的重疊。光化學(xué)反應(yīng)超高壓反應(yīng)一二等離子體化學(xué)反應(yīng)三第八節(jié)超常條件下對化學(xué)反應(yīng)的影響2.8.2光化學(xué)反應(yīng)

反應(yīng)的分子、原子或離子在光的照射下因吸收光子而引發(fā)的反應(yīng)稱為光化學(xué)反應(yīng)。例如，植物沒有光照就不會(huì)發(fā)生植物的光合作用，大氣環(huán)境中出現(xiàn)的光化學(xué)煙霧就是因?yàn)榕湃氪髿庵械奶細(xì)浠衔锖偷趸?第一次污染物)，在太陽光紫外線照射下，發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，衍生出多種二次污染物形成的大氣煙霧污染現(xiàn)象。光化學(xué)反應(yīng)超高壓反應(yīng)一二等離子體化學(xué)反應(yīng)三第八節(jié)超常條件下對化學(xué)反應(yīng)的影響在通常的反應(yīng)條件下，H2O是不能分解成H2和O2的，但水分子吸收小于190nm的光子后，則可以發(fā)生光解。由于到達(dá)地球表面的太陽光基本上不存在小于190nm的光子，所以水分子在自然條件下，不可能發(fā)生光解。實(shí)驗(yàn)表明在有催化劑的存在下，低能量的光子也可以引起水的催化分解產(chǎn)生氫和氧。光化學(xué)反應(yīng)超高壓反應(yīng)一二等離子體化學(xué)反應(yīng)三第八節(jié)超常條件下對化學(xué)反應(yīng)的影響2.8.3等離子體化學(xué)反應(yīng)等離子體被認(rèn)為是物質(zhì)第四態(tài)。它是由大量帶電粒子所組成的正、負(fù)電荷總量相等的電中性物系。等離子體在組成上和固、液、氣三態(tài)最明顯的不同之處在于，后者都是由電中性的分子或原子組成的，而前者有相當(dāng)份額的電離了的原子和分子以及自由電子，同時(shí)還存在著大量的激發(fā)態(tài)、亞穩(wěn)態(tài)粒子。因此處于等離子態(tài)的物系具有特殊的反應(yīng)活性。光化學(xué)反應(yīng)超高壓反應(yīng)一二等離子體化學(xué)反應(yīng)三第八節(jié)超常條件下對化學(xué)反應(yīng)的影響2.8.4摩擦化學(xué)反應(yīng)19世紀(jì)末科學(xué)家們相繼發(fā)現(xiàn)經(jīng)過摩擦、研磨過的某些反應(yīng)物系，其化學(xué)反應(yīng)方向與一般熱化學(xué)反應(yīng)有所不同。例如，銅與二氧化碳物系經(jīng)過摩擦可以反應(yīng)。2Cu(s)+CO2(g)=2CuO(s)+C(s)超聲化學(xué)反應(yīng)摩擦化學(xué)反應(yīng)四五微波化學(xué)反應(yīng)六第八節(jié)超常條件下對化學(xué)反應(yīng)的影響2.8.5超聲化學(xué)反應(yīng)

超聲是指振動(dòng)頻率高于20kHz的聲波。在超聲作用下引起的化學(xué)反應(yīng)稱為超聲化學(xué)反應(yīng)。隨著超聲波聲壓的變化，溶劑受到壓縮和稀疏作用，使流體急劇運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生含大量振動(dòng)能的微氣泡——?dú)庋?，這些微氣泡在長大以至突然爆裂時(shí)產(chǎn)生的沖擊波在微小的空間內(nèi)相當(dāng)于營造了高壓(局部空間可產(chǎn)生高達(dá)505MPa壓力)和高溫(氣穴中心溫度可高達(dá)104～106K)的反應(yīng)條件。超聲化學(xué)反應(yīng)摩擦化學(xué)反應(yīng)四五微波化學(xué)反應(yīng)六第八節(jié)超常條件下對化學(xué)反應(yīng)的影響2.8.6微波化學(xué)反應(yīng)

微波是頻率約為300MHz～300GHz，即波長在0.1mm-1m范圍內(nèi)的電磁波，在微波場作用下引起的化學(xué)反應(yīng)稱為微波化學(xué)反應(yīng)。微波技術(shù)已成為材料制備中一種高效、簡便的手段而為科學(xué)工作者所采用。我國的稀土儲(chǔ)量居世界首位。稀土元素是良好的發(fā)光材料激活劑，已廣泛應(yīng)用于彩色電視、照明或印刷光源、三基色節(jié)能燈等方面。超聲化學(xué)反應(yīng)摩擦化學(xué)反應(yīng)四五微波化學(xué)反應(yīng)六THANKS感謝各位第三章化學(xué)平衡目錄第一節(jié)：

可逆反應(yīng)與化學(xué)平衡第二節(jié)：標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)——熱力學(xué)平衡常數(shù)第三節(jié)：標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的應(yīng)用第四節(jié)：多重平衡規(guī)則目錄第五節(jié)：

化學(xué)平衡的移動(dòng)第六節(jié)：化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡原理的綜合應(yīng)用學(xué)習(xí)要求1.掌握化學(xué)平衡狀態(tài)及標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的概念，會(huì)書寫標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)表達(dá)式。2.掌握化學(xué)平衡組成的計(jì)算。3.理解同時(shí)平衡，能運(yùn)用多重平衡規(guī)則求出有關(guān)反應(yīng)平衡常數(shù)。4.掌握平衡移動(dòng)的原理，能判斷濃度溫度壓力對化學(xué)平衡的影響。5.了解化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡在實(shí)際工作中的應(yīng)用。第1節(jié)可逆反應(yīng)與化學(xué)平衡第一節(jié)可逆反應(yīng)與化學(xué)平衡3.1可逆反應(yīng)與化學(xué)平衡

在日常生產(chǎn)中，常?？梢钥吹剿兂伤魵?，水蒸氣冷凝又變成水。同樣，化學(xué)反應(yīng)也都能夠向兩個(gè)相反的方向進(jìn)行。例如，水煤氣中的一氧化碳在高溫下與水蒸氣作用可以得到二氧化碳和氫氣。第一節(jié)可逆反應(yīng)與化學(xué)平衡與此同時(shí)，所生成的二氧化碳和氫氣也可以相互作用生成一氧化碳和水蒸氣：一般把按反應(yīng)方程式從左到右進(jìn)行的反應(yīng)稱為正反應(yīng)，而把從右到左進(jìn)行的反應(yīng)稱為逆反應(yīng)。在同一條件下，既能向正反應(yīng)方向進(jìn)行又能向逆反應(yīng)方向進(jìn)行的反應(yīng)，稱為可逆反應(yīng)。第一節(jié)可逆反應(yīng)與化學(xué)平衡有些反應(yīng)其逆反應(yīng)傾向比較弱，從整體上看，反應(yīng)實(shí)際上是朝著一個(gè)方向進(jìn)行的。例如Ag+與Cl一生成AgCl沉淀的反應(yīng)就是這樣的例子。但是，即使像AgCl這樣的難溶物，它在水溶液中也會(huì)解離出極少量的Ag+和Cl-而形成可逆反應(yīng)。第一節(jié)可逆反應(yīng)與化學(xué)平衡只是逆反應(yīng)進(jìn)行的程度非常小而已。這樣的反應(yīng)習(xí)慣上稱為不可逆反應(yīng)?？梢赃@樣說，幾乎所有的化學(xué)反應(yīng)都是可逆的，但是各種化學(xué)反應(yīng)的可逆程度卻有很大的差別。如一氧化碳與水蒸氣的反應(yīng)，其可逆性比較顯著，而AgCl沉淀的反應(yīng)其可逆性就較小，其正反應(yīng)占優(yōu)勢。第一節(jié)可逆反應(yīng)與化學(xué)平衡在恒溫條件下，封閉體系進(jìn)行的可逆反應(yīng)才能建立化學(xué)平衡。平衡狀態(tài)是封閉體系中可逆反應(yīng)進(jìn)行的最大限度。化學(xué)平衡的基本特征：1.化學(xué)平衡是一種動(dòng)態(tài)平衡，從微觀上看，正逆反應(yīng)仍以相同的速率進(jìn)行，只是凈反應(yīng)結(jié)果無變化(凈反應(yīng)結(jié)果為零)?？捎猛凰貥?biāo)記法的實(shí)驗(yàn)來證實(shí)。第一節(jié)可逆反應(yīng)與化學(xué)平衡2.反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，系統(tǒng)的組成是一定的，不再隨時(shí)間變化而變化。3.在一定條件下，系統(tǒng)的平衡組成與達(dá)到平衡狀態(tài)的途徑無關(guān)。4.化學(xué)平衡是相對的、有條件的平衡。當(dāng)條件改變時(shí)，反應(yīng)系統(tǒng)可以從一種平衡狀態(tài)變化到另一種平衡狀態(tài)，既發(fā)生化學(xué)平衡的移動(dòng)。第2節(jié)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)——熱力學(xué)平衡常數(shù)第二節(jié)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)——熱力學(xué)平衡常數(shù)3.2.1實(shí)驗(yàn)平衡常數(shù)對于前述的可逆反應(yīng)：H2+I2=HI當(dāng)在系統(tǒng)中引入不同起始濃度的c(H2)和c(I2)，并在同一溫度下反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，各物質(zhì)的濃度并不相同。但是，生成物濃度冪和反應(yīng)物濃度冪的乘積之比［c2(HI)／c(H2)c(I2)］近乎相等，亦即此比值為一常數(shù)。這個(gè)常數(shù)就是該反應(yīng)在指定溫度下的濃度實(shí)驗(yàn)平衡常數(shù)Kc(或稱濃度經(jīng)驗(yàn)平衡常數(shù))。實(shí)驗(yàn)平衡常數(shù)一二標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)第二節(jié)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)——熱力學(xué)平衡常數(shù)實(shí)驗(yàn)平衡常數(shù)一二標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)第二節(jié)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)——熱力學(xué)平衡常數(shù)在一定溫度下，不論起始濃度如何，也不管反應(yīng)從哪個(gè)方向開始進(jìn)行，達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，上述關(guān)系總是成立的。對于有氣體參與的可逆反應(yīng)，由于溫度一定時(shí)，氣體的壓力與濃度成正比。平衡常數(shù)表達(dá)式中常以平衡時(shí)氣體的分壓來代替氣體物質(zhì)的濃度。此種表達(dá)的平衡常數(shù)稱為分壓實(shí)驗(yàn)平衡常數(shù)或壓力實(shí)驗(yàn)平衡常數(shù)Kp。實(shí)驗(yàn)平衡常數(shù)一二標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)第二節(jié)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)——熱力學(xué)平衡常數(shù)3.2.2標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)根據(jù)熱力學(xué)函數(shù)計(jì)算得到的平衡常數(shù)稱為標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)，又稱為熱力學(xué)平衡常數(shù)，用符號(hào)K來表示。熱力學(xué)上規(guī)定平衡常數(shù)表達(dá)式中有關(guān)物質(zhì)的濃度(或分壓)都要分別除以其標(biāo)準(zhǔn)態(tài)。溶液的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)c為1mol·L-1，而氣體分壓的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)p為100kPa。K是量綱一的量。實(shí)驗(yàn)平衡常數(shù)一二標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)第二節(jié)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)——熱力學(xué)平衡常數(shù)

該平衡常數(shù)表達(dá)式中，各物質(zhì)均以各自的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)為參考態(tài)。如果是氣體，要用分壓表示，但分壓要除以p(=100kPa)；若是溶液，其濃度要除以c(=1mol·L-1)；若是液體或固體，其標(biāo)準(zhǔn)態(tài)為相應(yīng)的純液體或純固體。實(shí)驗(yàn)平衡常數(shù)一二標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)第二節(jié)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)——熱力學(xué)平衡常數(shù)

平衡常數(shù)只是溫度的函數(shù)，隨溫度的變化而變化，而與反應(yīng)物或產(chǎn)物的起始濃度無關(guān)。平衡常數(shù)越大，正向反應(yīng)進(jìn)行的程度越大,平衡轉(zhuǎn)化率越大。確定標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)數(shù)值的最基本的方法是通過實(shí)驗(yàn)確定，只要知道某溫度下平衡時(shí)各組分的濃度或分壓，就很容易計(jì)算出反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)。實(shí)驗(yàn)平衡常數(shù)一二標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)第3節(jié)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的應(yīng)用第三節(jié)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的應(yīng)用3.3.1判斷反應(yīng)程度

在一定條件下，化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正、逆反應(yīng)速率相等，凈反應(yīng)速率等于零，平衡組成不再改變。這表明在這種條件下反應(yīng)物向產(chǎn)物轉(zhuǎn)化達(dá)到了最大限度。如果該反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)很大，其表達(dá)式的分子(對應(yīng)產(chǎn)物的分壓或濃度)比分母(對應(yīng)反應(yīng)物的分壓或濃度)要大得多，說明反應(yīng)物大部分轉(zhuǎn)化成產(chǎn)物了，反應(yīng)進(jìn)行得比較完全。判斷反應(yīng)程度一二預(yù)測反應(yīng)方向三平衡組成的計(jì)算第三節(jié)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的應(yīng)用不難理解，如果K的數(shù)值很小，表明平衡時(shí)產(chǎn)物對反應(yīng)物的比例很小，反應(yīng)正向進(jìn)行的程度很小，反應(yīng)進(jìn)行得很不完全。K愈小，反應(yīng)進(jìn)行得愈不完全。如果K數(shù)值不太大也不太小(103>K>10-3)，平衡混合物中產(chǎn)物和反應(yīng)物的分壓(或濃度)相差不大，反應(yīng)大部分地轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物。對同類反應(yīng)而言，K越大，反應(yīng)進(jìn)行得越完全。判斷反應(yīng)程度一二預(yù)測反應(yīng)方向三平衡組成的計(jì)算第三節(jié)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的應(yīng)用3.3.2預(yù)測反應(yīng)方向?qū)τ诮o定反應(yīng)在給定溫度T下，標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)K(T)具有確定值。如果按照K(T)表達(dá)式的同樣形式來表示反應(yīng)判斷反應(yīng)程度一二預(yù)測反應(yīng)方向三平衡組成的計(jì)算第三節(jié)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的應(yīng)用式中pj，cj表示某時(shí)刻j物質(zhì)的分壓濃度，Q被稱為反應(yīng)商。Q與K的數(shù)學(xué)表達(dá)式形式上是相同的，表達(dá)式中的分子是產(chǎn)物pB/p或cB/c冪的乘積；分母是反應(yīng)物的pB/p或cB/c冪的乘積；冪與相關(guān)物種的計(jì)量數(shù)絕對值相同。但是，反應(yīng)商Q與平衡常數(shù)K卻是兩個(gè)不同的量。K(T)是由反應(yīng)物、產(chǎn)物平衡時(shí)的pB/p或cB/c計(jì)算得到的。當(dāng)系統(tǒng)處于非平衡態(tài)時(shí)Q≠K，表明反應(yīng)仍在進(jìn)行中。隨著時(shí)間的推移，Q在不斷變化，直到Q=K，v正=v逆，反應(yīng)達(dá)到平衡。判斷反應(yīng)程度一二預(yù)測反應(yīng)方向三平衡組成的計(jì)算第三節(jié)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的應(yīng)用那么，當(dāng)Q≠K時(shí)，如果Q＜K時(shí)，反應(yīng)向正方向進(jìn)行，Q＞K時(shí)，反應(yīng)向逆方向進(jìn)行。Q=K，反應(yīng)達(dá)到平衡；Q＜K時(shí)，反應(yīng)向正方向進(jìn)行，Q＞K時(shí)，反應(yīng)向逆方向進(jìn)行。這就是化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的反應(yīng)商判據(jù)。判斷反應(yīng)程度一二預(yù)測反應(yīng)方向三平衡組成的計(jì)算第三節(jié)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的應(yīng)用3.3.3平衡組成的計(jì)算化學(xué)反應(yīng)一旦在一定條件下達(dá)到平衡，平衡系統(tǒng)中各物質(zhì)濃度之間的數(shù)量關(guān)系則因制約于平衡常數(shù)而被確定下來。實(shí)驗(yàn)和工業(yè)生產(chǎn)中正是根據(jù)這種平衡關(guān)系來計(jì)算有關(guān)物質(zhì)的平衡濃度、平衡常數(shù)以及反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率。某一反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率的定義為平衡時(shí)已轉(zhuǎn)化了的量占反應(yīng)前該反應(yīng)物的總量的百分?jǐn)?shù)，常以α來表示。判斷反應(yīng)程度一二預(yù)測反應(yīng)方向三平衡組成的計(jì)算第三節(jié)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的應(yīng)用α=某反應(yīng)物轉(zhuǎn)化了的量反應(yīng)前該反應(yīng)物的總量×100%對氣體恒容或在溶液中進(jìn)行的反應(yīng)，可以用濃度變化來表示α。α=某反應(yīng)物轉(zhuǎn)化的濃度反應(yīng)前該反應(yīng)物的初始濃度×100%平衡轉(zhuǎn)化率是指在一定條件下，理論上能達(dá)到的最大轉(zhuǎn)化程度。判斷反應(yīng)程度一二預(yù)測反應(yīng)方向三平衡組成的計(jì)算第4節(jié)多重平衡規(guī)則第四節(jié)多重平衡規(guī)則3.4多重平衡規(guī)則在一個(gè)化學(xué)過程中有多個(gè)平衡同時(shí)存在的現(xiàn)象稱為同時(shí)平衡。此時(shí)任何一種物質(zhì)的平衡濃度或分壓，必定同時(shí)滿足每一個(gè)化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式。多重平衡規(guī)則一第四節(jié)多重平衡規(guī)則多重平衡規(guī)則一第四節(jié)多重平衡規(guī)則如果某一可逆反應(yīng)可以由幾個(gè)可逆反應(yīng)相加(或相減)得到，那么該可逆反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)等于這幾個(gè)可逆反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的積(或商)，這種關(guān)系稱為多重平衡規(guī)則。多重平衡規(guī)則在實(shí)際生產(chǎn)和平衡問題的理論研究中都很重要，許多化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)較難測定或根本不能從參考書中查到，此時(shí)即可以利用已知的有關(guān)化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)計(jì)算出來。多重平衡規(guī)則一第5節(jié)化學(xué)平衡的移動(dòng)第五節(jié)化學(xué)平衡的移動(dòng)3.5化學(xué)平衡的移動(dòng)

當(dāng)外界條件改變時(shí)，向某一方向進(jìn)行的反應(yīng)速率大于向反方向進(jìn)行的速率，平衡狀態(tài)被破壞，直到正、逆反應(yīng)速率再次相等，此時(shí)系統(tǒng)的組成已發(fā)生了變化，建立起與新條件相適應(yīng)的新的平衡。像這樣因外界條件的改變使化學(xué)反應(yīng)從一種平衡狀態(tài)到另一種平衡狀態(tài)的過程，叫做化學(xué)平衡的移動(dòng)。濃度對化學(xué)平衡的影響一二壓力對化學(xué)平衡的影響三溫度對化學(xué)平衡的影響第五節(jié)化學(xué)平衡的移動(dòng)3.5.1濃度對化學(xué)平衡的影響

根據(jù)任意狀態(tài)下Q與K的相對大小關(guān)系，可判斷平衡移動(dòng)的方向。溫度一定時(shí)，增加反應(yīng)物的濃度或減少生成物的濃度，Q＜K，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)；相反，減小反應(yīng)物的濃度或增大生成物的濃度，Q＞K，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)；平衡時(shí)，Q=K。濃度對化學(xué)平衡的影響一二壓力對化學(xué)平衡的影響三溫度對化學(xué)平衡的影響第五節(jié)化學(xué)平衡的移動(dòng)3.5.2壓力對化學(xué)平衡的影響

對于有氣體參與的化學(xué)反應(yīng)來說，同濃度的變化相仿，分壓的變化也不改變標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的數(shù)值，只能使反應(yīng)商的數(shù)值改變。只有Q≠K，平衡才有可能發(fā)生移動(dòng)。由于改變系統(tǒng)壓力的方法不同，所以改變壓力對平衡移動(dòng)的影響要視具體情況而定。濃度對化學(xué)平衡的影響一二壓力對化學(xué)平衡的影響三溫度對化學(xué)平衡的影響第五節(jié)化學(xué)平衡的移動(dòng)1.部分物質(zhì)的分壓的變化

對于定溫定容條件下的反應(yīng)，增大(或減小)一種(或多種)反應(yīng)物的分壓，或者減小(或增大)一種(或多種)產(chǎn)物的分壓，能使反應(yīng)商減小(或增大)，導(dǎo)致Q＜K(或Q＞K)，平衡向正(或逆)方向移動(dòng)。這種情形與上述濃度變化對平衡移動(dòng)的影響是一致的。濃度對化學(xué)平衡的影響一二壓力對化學(xué)平衡的影響三溫度對化學(xué)平衡的影響第五節(jié)化學(xué)平衡的移動(dòng)2.體積改變引起壓力的變化

對于∑vB(g)=0的反應(yīng)，在反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變的反應(yīng)，恒溫壓縮或恒溫膨脹時(shí)，J=K，平衡不發(fā)生移動(dòng)。對于∑vB(g)≠0的反應(yīng)，在反應(yīng)前后氣體分子數(shù)變化的反應(yīng)，恒溫壓縮時(shí)，系統(tǒng)的總壓力增大，平衡向氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)方向移動(dòng)，即向減小壓力的方向移動(dòng)；恒溫膨脹時(shí)，系統(tǒng)的總壓力減小，平衡向氣體分子數(shù)增多的反應(yīng)方向移動(dòng)，即向增大壓力的方向移動(dòng)。濃度對化學(xué)平衡的影響一二壓力對化學(xué)平衡的影響三溫度對化學(xué)平衡的影響第五節(jié)化學(xué)平衡的移動(dòng)濃度對化學(xué)平衡的影響一二壓力對化學(xué)平衡的影響三溫度對化學(xué)平衡的影響第五節(jié)化學(xué)平衡的移動(dòng)3.5.3溫度對化學(xué)平衡的影響

濃度和壓力對化學(xué)平衡的影響是通過改變系統(tǒng)的組成，使Q改變，但是K并不改變。溫度對化學(xué)平衡的影響則不然，溫度變化引起標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的改變，從而使化學(xué)平衡發(fā)生移動(dòng)。溫度對標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的影響可用VantHoff方程來描述：濃度對化學(xué)平衡的影響一二壓力對化學(xué)平衡的影響三溫度對化學(xué)平衡的影響第五節(jié)化學(xué)平衡的移動(dòng)由上式看出，溫度對K的影響與ΔrHm有關(guān)。對于放熱反應(yīng)，ΔrHm<0，溫度升高，K減小，Q>K，平衡逆向移動(dòng)，即平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)；若溫度降低，K增大，Q<K，平衡正向移動(dòng)，即平衡向放熱反應(yīng)方向移動(dòng)。對于吸熱反應(yīng)，ΔrHm＞0，溫度