第二章 化學(xué)反應(yīng)的一般原理

第二章化學(xué)反應(yīng)的一般原理第1頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Δn(N2)/molΔn(H2)/molΔn(NH3)/mol/mol0000

--1

-1-321

-2-642第2頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.1.2系統(tǒng)和環(huán)境1、系統(tǒng)和環(huán)境被劃作研究對(duì)象的這一部分物體稱為系統(tǒng)。而系統(tǒng)之外，與其密切相關(guān)的部分稱為環(huán)境。

隔離系統(tǒng)：系統(tǒng)與環(huán)境之間無(wú)物質(zhì)、能量交換。

敞開(kāi)系統(tǒng)：系統(tǒng)與環(huán)境之間有物質(zhì)、能量交換。

封閉系統(tǒng)：系統(tǒng)與環(huán)境之間只有能量交換，無(wú)物質(zhì)交換。定義分類第3頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.1.3狀態(tài)及狀態(tài)函數(shù)1、狀態(tài)是體系的總性質(zhì)a.由壓力、溫度、體積和物質(zhì)的量等物理量所確定下來(lái)的體系存在的形式稱為體系的狀態(tài)；b.確定體系狀態(tài)的物理量稱為狀態(tài)函數(shù)；c.狀態(tài)函數(shù)的特點(diǎn)：狀態(tài)函數(shù)只與體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與變化的過(guò)程無(wú)關(guān)。如P、V、T、n。第4頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月P3=303.9kPaT3=473KV3=0.845m3P1=101.3kPaT1=373KV1=2m3P1=202.6kPaT1=373KV1=1m3

（I）加壓（II）加壓、升溫（Ⅲ）減壓、降溫始態(tài)終態(tài)

圖2-1理想氣體兩種不同變化過(guò)程第5頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.1.4過(guò)程與途徑1、狀態(tài)變化的經(jīng)過(guò)稱為過(guò)程

(恒溫、恒壓、恒容、絕熱過(guò)程）；2、完成過(guò)程的具體步驟稱為途徑；3、狀態(tài)1→狀態(tài)2：途徑不同，狀態(tài)函數(shù)改變量相同；4、狀態(tài)一定時(shí)，狀態(tài)函數(shù)有一個(gè)相應(yīng)的確定值。始終態(tài)一定時(shí)，狀態(tài)函數(shù)的改變量就只有一個(gè)唯一數(shù)值。5、等壓過(guò)程：

壓力恒定不變?chǔ)=0；等容過(guò)程：ΔV=0；等溫過(guò)程：ΔT=0第6頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月298K，101.3kPa298K，506.5kPa375K，101.3kPa375K，506.5kPa恒溫過(guò)程途徑(II)恒壓過(guò)程途徑(I)恒溫過(guò)程(I)恒壓過(guò)程(II)實(shí)際過(guò)程圖2-2實(shí)際過(guò)程與完成過(guò)程的不同途徑第7頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.1.5熱和功1、熱：系統(tǒng)與環(huán)境之間因溫度不同而交換或傳遞的能量稱為熱；

表示為Q。系統(tǒng)從環(huán)境吸熱時(shí)，Q為正值；

系統(tǒng)向環(huán)境放熱時(shí)，Q為負(fù)值。

2、功：除了熱之外，其它被傳遞的能量叫做功

表示為W。環(huán)境對(duì)系統(tǒng)做功時(shí)，W為正值；

系統(tǒng)對(duì)環(huán)境做功時(shí)，W為負(fù)值。

問(wèn)題：熱和功是否為狀態(tài)函數(shù)？規(guī)定規(guī)定第8頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月體積功：W=-PΔV單位：J、kJ熱和功不是狀態(tài)函數(shù)，不取決于過(guò)程的始態(tài)、終態(tài)，而與途徑有關(guān)。

2.1.6熱力學(xué)能(內(nèi)能)和熱力學(xué)第一定律1、熱力學(xué)能體系內(nèi)部一切能量的總和稱為體系的熱力學(xué)能(U)包括分子運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能，分子間的位能以及分子、原子內(nèi)部所蘊(yùn)藏的能量。問(wèn)題：U是否為狀態(tài)函數(shù)？ΔU呢？第9頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月＊U：

①絕對(duì)值無(wú)法確定；②體系狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)，體系和環(huán)境有能量交換，有熱和功的傳遞，因此可確定體系

熱力學(xué)能的變化值?！鱑：可確定。●廣度性質(zhì)，具有加和性，與物質(zhì)的量成正比；●體系與環(huán)境之間能量交換的方式；●熱和功的符號(hào)規(guī)定。第10頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、熱力學(xué)第一定律

Q、W

狀態(tài)（I）狀態(tài)（II）

U1U2U2=U1+Q+W熱力學(xué)第一定律數(shù)學(xué)表達(dá)式：

ΔU=U2–U1=Q+W

●熱力學(xué)第一定律：

能量具有不同的形式，它們之間可以相互轉(zhuǎn)化，而且在轉(zhuǎn)化過(guò)程中能量的總值不變。第11頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Q與W的正負(fù)號(hào)體系從環(huán)境吸熱Q?。w系向環(huán)境放熱Q取-環(huán)境對(duì)體系做功W取+體系對(duì)環(huán)境做功W取-第12頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例:

某封閉體系在某一過(guò)程中從環(huán)境中吸收了50kJ的熱量，對(duì)環(huán)境做了30kJ的功，則體系在過(guò)程中熱力學(xué)能變?yōu)椋害體系=（+50kJ）+（-30kJ）=20kJ體系熱力學(xué)能凈增為20kJ；問(wèn)題：Δ

U環(huán)境=？第13頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.2熱化學(xué)

化學(xué)熱力學(xué)的研究對(duì)象1、研究對(duì)象（1）宏觀過(guò)程的能量變化；（2）化學(xué)反應(yīng)的方向與限度的規(guī)律。2、局限（1）不能告訴我們反應(yīng)進(jìn)行的快慢（反應(yīng)速率）；（2）不能說(shuō)明反應(yīng)歷程。第14頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.2.1化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)(QP

Qv)、焓(H

)1、反應(yīng)熱（化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)）

在化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中，當(dāng)生成物的溫度與反應(yīng)物的溫度相同，等壓條件下反應(yīng)過(guò)程中體系只做體積功而不做其它有用功時(shí)，化學(xué)反應(yīng)中吸收或放出的熱量稱為化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)。

第15頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、恒容反應(yīng)熱（QV）

若體系在變化過(guò)程中，體積始終保持不變（ΔV=0），則體系不做體積功，即W=0；這個(gè)過(guò)程放出的熱量為QV

根據(jù)熱力學(xué)第一定律，

QV=ΔU

說(shuō)明：在等容過(guò)程中，體系吸收的熱量QV（右下標(biāo)V,表示恒容過(guò)程）全部用來(lái)增加體系的熱力學(xué)能。第16頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、恒壓反應(yīng)熱（Qp）

若體系在變化過(guò)程中，壓力始終保持不變，其反應(yīng)熱QP（右下標(biāo)p表示恒壓過(guò)程）

QP=ΔU-W

∵W=-PΔV=-p（V2

–V1）∴

QP=ΔU+pΔV=U2–U1+p(V2

–V1)=（U2+pV2）-（U1+pV1）

QP=H即:在恒壓過(guò)程中，體系吸收的熱量QP用于增加體系的焓。

第17頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4、焓（H）

由熱力學(xué)第一定律：ΔU=Q+W體系對(duì)外作功：W=-PΔV=-p（V2–V1）ΔU=QP+W=QP–p（V2–V1）U2–U1=QP–p（V2–V1）QP=（U2+pV2）-（U1+pV1）令H＝U＋pV

H：新的函數(shù)-------焓

則Qp=H2–H1=H（H稱為焓變）問(wèn)題：

H是狀態(tài)函數(shù)還是非狀態(tài)函數(shù)？

H呢？第18頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5、ΔH的物理意義在封閉體系中，在恒壓及不做其它功的條件下，過(guò)程吸收或放出的熱全部用來(lái)增加或減少體系的焓。

ΔH表示

ΔH=ΔU+pΔV

焓(H):是狀態(tài)函數(shù)，恒壓反應(yīng)熱就是體系的焓變。第19頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6、Qp與Qv之間的關(guān)系●

Qp=H

=U+pV=Qv+nRT●對(duì)液態(tài)和固態(tài)反應(yīng)，Qp

≈Qv,H≈U●對(duì)于有氣體參加的反應(yīng)，

V

≠0,Qp≠Q(mào)v●

ΔH

+

體系從環(huán)境吸收熱量，吸熱反應(yīng)；●

ΔH

-

體系向環(huán)境放出熱量，放熱反應(yīng)。7、適用條件封閉體系，恒溫恒壓條件，不做有用功。

第20頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例：用彈式量熱計(jì)測(cè)得298K時(shí)，燃燒1mol正庚烷的恒容反應(yīng)熱為-4807.12kJmol-1,求其Qp值。解：C7H16(l)+11O2(g)7CO2(g)+8H2O(l)n=7-11=-4

Qp=Qv+nRT

=-4807.12+(-4)8.314298/1000=-4817.03kJmol-1

R=8.314J

K-1mol-1

=8.314Pam3

K-1mol-1=8.314kPaLK-1mol-1第21頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例:

在101.3kPa條件下，373K時(shí)，反應(yīng)2H2(g)+O2(g)2H2O(g)

的恒壓反應(yīng)熱是-483.7kJ·mol–1，求生成1molH2O（g）反應(yīng)時(shí)的恒壓反應(yīng)熱QP及恒容反應(yīng)熱QV

。解：①由于H2(g)+1/2O2(g)H2O(g)∵反應(yīng)在恒壓條件下進(jìn)行，∴Qp=ΔH=1/2(-483.7)=-241.9kJ·mol–1第22頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月②求QVH2(g)+1/2O2(g)H2O(g)的期間體物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)ΣυB(Δn)=-0.5∴pΔV=ΣυBRT=-0.5

8.314

373=-1.55kJ·mol–1∵

Qp=Qv+nRT

∴

Qv

=Qp–nRT

=-241.9–(-1.55)=-240.35kJ·mol–1第23頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.2.2蓋斯定律1、蓋斯定律

1840年，G.H.Hess(瑞士科學(xué)家）不管化學(xué)反應(yīng)是一步完成或分幾步完成，這個(gè)過(guò)程的熱效應(yīng)是相同的，即總反應(yīng)的熱效應(yīng)等于各步反應(yīng)的熱效應(yīng)之和。第24頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、應(yīng)用條件

注意：①某化學(xué)反應(yīng)是在恒壓（或恒容）下一步完成的，在分步完成時(shí)，各分步也要在恒壓（或恒容）下進(jìn)行；②要消去某同一物質(zhì)時(shí)，不僅要求物質(zhì)的種類相同，其物質(zhì)的聚集狀態(tài)也相同。第25頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例：求反應(yīng)C(石墨)＋1/2O2(g)CO(g)的反應(yīng)熱？始態(tài)C(石墨)＋O2(g)

終態(tài)CO2(g)

CO(g)+1/2O2

已知：C(石墨)＋O2(g)CO2(g)

（1）

rHm

1

=-393.5kJ·mol-1CO(g)＋1/2O2(g)CO2(g)

（2）

rHm

2

=-283.0kJ·mol-1則（1）-（2）得：C(石墨)＋1/2O2(g)CO(g)的

rHm

1

為：

rHm

＝

rHm

1

-

rHm

2

＝-110.5kJ·mol-1

第26頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月內(nèi)能、焓的絕對(duì)值無(wú)法得到。如何求一個(gè)化學(xué)反應(yīng)的焓變？根據(jù)蓋斯定律有：

rHm

＝

rHm

1

＋

rHm

2C(石墨)＋O2(g)CO2(g)

rHm

C(石墨)＋1/2O2(g)CO(g)

rHm

1令最穩(wěn)定單質(zhì)的絕對(duì)焓為零，即H(C)=H(O2)=0,則

rHm

＝

fHm

,CO2(g)

rHm

1

＝

fHm

,CO(g)反應(yīng)CO(g)＋1/2O2(g)CO2(g)的焓變r(jià)Hm

2為：

rHm

2

＝

fHm

,CO2(g)-

fHm

,CO(g)第27頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

H2(g)+1/2O2(g)

H2O(l)，可以兩種不同途徑進(jìn)行

rH

H2(g)+1/2O2(g)

H2O(l)

rH

=-285.8kJ

mol-1

H1

H2

H4

H3

2H(g)+O(g)

H2O(g)

顯然，

rH

=

H1

+

H2

+

H3

+

H4

=-285.8kJ

mol-1第28頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例：

已知Sn(s)+Cl2(g)=SnCl2(s)

rH

m=

349.8kJ

mol-1SnCl2(s)+Cl2(g)=SnCl4(l)

rH

m

=

195.4kJ

mol-1試求:Sn(s)+2Cl2(g)=SnCl4(l)的反應(yīng)熱

rH

m解：Sn(s)+Cl2(g)=SnCl2(s)

rH

1

(1)SnCl2(s)+Cl2(g)=SnCl4(l)

rH

2

(2)(1)+(2)得Sn(s)+2Cl2(g)=SnCl4(l)

rH

m∴

rH

m=

rH

1+

rH

2

=

349.8

+(

195.4)=

545.2kJ

mol-1第29頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.2.3反應(yīng)焓變的計(jì)算1、物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)(

)

：在溫度T及標(biāo)準(zhǔn)壓力pθ（pθ

＝100KPa）下的狀態(tài)。(1)表示反應(yīng)物或生成物都是氣體時(shí)，各物質(zhì)分壓為1

105Pa；(2)反應(yīng)及生成物都是溶液狀態(tài)時(shí)，各物質(zhì)的濃度1mol

kg-1（近似1mol

L-1）;(3)固體和液體的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)則指處于標(biāo)準(zhǔn)壓力下的純物質(zhì)。

第30頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、摩爾反應(yīng)焓變

rHm與標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓變

rHmθ（1）摩爾反應(yīng)焓變

rHm單位：J.mol-1或KJ.mol-1（2）標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓變

rHmθ

處于溫度T標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)是的摩爾反應(yīng)焓變。T為反應(yīng)的熱力學(xué)溫度。

第31頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、熱化學(xué)方程式

表示化學(xué)反應(yīng)與其熱效應(yīng)關(guān)系的化學(xué)方程式叫做熱化學(xué)方程式。

2H2（g）+O2（g）2H2O（g）

rHm

(298)=-483.6kJ

mol-1

r:reaction，

rHm表示反應(yīng)的焓變

m：表示反應(yīng)進(jìn)度變化為1mol

：熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)第32頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月※書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式：●

注明反應(yīng)的溫度和壓強(qiáng)條件●注明反應(yīng)物與生成物的聚集狀態(tài)，

g-氣態(tài)；l-液態(tài)；s-固態(tài)●

rHm

值與反應(yīng)方程式的寫(xiě)法有關(guān)，如2H2(g)+O2(g)=2H2O(g),

rHm

=-483.6kJ·mol-12H2(g)+O2(g)=2H2O(l),

rHm

=-571.68kJ·mol-1H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g),

rHm

=-241.8kJ·mol-1H2O(g)=H2(g)+1/2O2(g),

rHm

=241.8kJ·mol-1第33頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月●不同計(jì)量系數(shù)的同一反應(yīng)，其摩爾反應(yīng)熱不同

H2（g）+1/2O2（g）＝H2O（g）

rHm

(298)=-241.8kJ

mol-12H2（g）+O2（g）＝2H2O（g）

rHm

(298)=-483.6kJ

mol-1

●正逆反應(yīng)的反應(yīng)熱效應(yīng)數(shù)值相等，符號(hào)相反

2H2（g）+O2（g）＝2H2O（g）

rHm

(298)=-483.6kJ

mol-12H2O（g）＝2H2（g）+O2（g）

rHm

(298)=+483.6kJ

mol-1第34頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4、標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓

fHm

在熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下，在某一確定溫度下，由最穩(wěn)定單質(zhì)生成1mol純物質(zhì)時(shí)的等壓熱效應(yīng)。

fHm

表示，簡(jiǎn)稱該溫度下的生成焓

H2(g,105Pa)+1/2O2(g,105Pa)H2O(l)

rHm

(298)=-285.8kJ

mol-1

fHm

(298）=-285.8kJ

mol-1第35頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)生成焓同一物質(zhì)不同聚集態(tài)下，標(biāo)準(zhǔn)生成焓數(shù)值不同;

fHm

（H2O，g）=-241.8kJ

mol-1

fHm

（H2O，l）=-285.8kJ

mol-1(2)只有最穩(wěn)定單質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)生成熱才是零；

fHm

（C，石墨）=0kJ

mol-1

fHm

（C，金剛石）=1.9kJ

mol-1(3)附錄中數(shù)據(jù)是在298.15K下的數(shù)據(jù);(4)同一物質(zhì)在不同溫度下有不同的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成熱。第36頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5、標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓

cHm

1mol有機(jī)物在標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下完全燃燒所放出的熱量。

6、標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓變的計(jì)算（1）利用標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓一般地，對(duì)于反應(yīng)：aA+bBcC+dD

rHm

＝

fHm

,(生成物)-

fHm

,(反應(yīng)物)＝c

fHm

,c+d

fHm

,d-

a

fHm

,a-b

fHm

,b（2）利用蓋斯定律第37頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例1:計(jì)算CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)反應(yīng)的熱效應(yīng)解：CaCO3(s)＝CaO(s)+CO2(g)查表:

fHm

/kJ

mol-1-1206.9-635.6-393.5∴

rHm

=[(-635.6)+(-393.5)–(-1206.9)]=177kJ

mol-1吸熱反應(yīng)。例2:計(jì)算3C2H2(g)＝C6H6(g)反應(yīng)的熱效應(yīng)。解：3C2H2(g)＝C6H6(g)查表：

fHm

/kJ

mol-122783

∴

rHm

=83–3×227=–598kJ

mol-1這一反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)熱為–598kJ

mol-1。第38頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例：已知（1）Fe2O3(s)＋3CO(g)＝2Fe(s)＋3CO2(g)（2）3Fe2O3(s)＋CO(g)＝2Fe3O4(s)＋CO2(g)（3）Fe3O4(s)＋CO(g)＝3FeO(s)＋CO2(g)

計(jì)算如下反應(yīng)的（4）FeO(s)＋CO(g)＝Fe(s)＋CO2(g)第39頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月解：第40頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.3化學(xué)反應(yīng)的方向與限度2.3.1化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)性1、自發(fā)過(guò)程不憑借外力就能發(fā)生的過(guò)程稱為自發(fā)過(guò)程。2、自發(fā)反應(yīng)不憑借外力就能發(fā)生的反應(yīng)稱為自發(fā)反應(yīng)。第41頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、從熱效應(yīng)考察自發(fā)性（1）放熱反應(yīng)在室溫和常壓下是自發(fā)的體系能量下降；例：Na(s)+H2O(l)

NaOH(aq)+1/2H2(g)

rH

m=-184kJ

mol-1CH4(g)+2O2

CO2(g)+2H2O(g)

rH

m=-802kJ

mol-1（2）也有一些吸熱過(guò)程是自發(fā)的。NH4Cl固體溶解于水，吸熱、自發(fā)。

第42頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4、從混亂度考察自發(fā)性a.氯化銨溶入水中后成為自由移動(dòng)的陰、陽(yáng)離子。b.冰熔化體系變得不規(guī)則，無(wú)序。

結(jié)論：影響自發(fā)性的兩種因素（1）能量變化，體系趨向最低能量；（2）混亂度變化，體系趨向最高混亂度。第43頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.3.2熵1、熵(S)

可以看作是體系混亂度(或無(wú)序度)的量度。熵是狀態(tài)函數(shù)，體系越混亂，熵值越大。2、標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵

（1）熱力學(xué)第三定律：對(duì)于純物質(zhì)的晶體，在熱力學(xué)零度時(shí)，熵為零。

（2）標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵（Sm

）在標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下1mol物質(zhì)的熵值。

單位：J·mol-1·K－1第44頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（3）標(biāo)準(zhǔn)熵的大小規(guī)律

a.對(duì)于同一物質(zhì)而言，氣態(tài)熵大于液態(tài)熵，液態(tài)熵大于固態(tài)熵

Sm

(g)>Sm

(l)>Sm

(s)例：H2O:S

298，

H2O

(g)>S

298，

H2O

(l)188.7J·mol-1·K-169.96J·mol-1·K-1

b.由于相同原子組成的分子中，分子中原子數(shù)目越多，熵值越大；

Sm

O2

(g)<Sm

O3

(g)

Sm

NO

(g)<S

m

NO2

(g)<S

m

N2O4

(g)

Sm

CHCH(g)<Sm

CH2=CH2

(g)<Sm

CH3-CH3

(g)

c.相同元素的原子組成的分子中，分子量越大熵值越大

Sm

CH3Cl(g)<Sm

CH2Cl2

(g)<Sm

CHCl3(g)第45頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

d.同一類物質(zhì)，摩爾質(zhì)量越大，結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，熵值越大Sm

CuSO4(s)<Sm

CuSO4·H2O(s)<

Sm

CuSO4·3H2O(s)<Sm

CuSO4·5H2O(s)

Sm

I2(g)>

Sm

Br2

(g)>Sm

Cl2(g)>Sm

F2(g)

e.固體或液體溶于水時(shí)，熵值增大，氣體溶于水時(shí)，熵值減少

NaCl(s)Na++Cl-

HCl(g)H++Cl-H2OH2O第46頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

f.同一物質(zhì)，存在不同異構(gòu)體時(shí)，分子構(gòu)型復(fù)雜的熵值大。

Sm

C2H5OH>Sm

CH3－O－CH3

g.同一物質(zhì)，溫度越高熵值越大；同一氣態(tài)物質(zhì)，溫度相同時(shí)，壓力越低熵值越大。

3、熵變熱力學(xué)證明，在恒溫可逆過(guò)程中，體系吸收或放出的熱量Qr與體系的熵變S之間有以下關(guān)系：S＝Qr/T,因此S又叫熱溫熵。

Qr：恒溫可逆過(guò)程中體系所吸收的熱。第47頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4、反應(yīng)熵變的計(jì)算公式

一般地，對(duì)于反應(yīng)：aA+bBcC+dD

rSm

＝S

(生成物)-S

(反應(yīng)物)＝cS

c+d

S

d-aS

a-b

S

b第48頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月解：由于反應(yīng)3H2(g)+N2(g)2NH3(g)是氣體分子數(shù)目減少的反應(yīng)，

rS

m應(yīng)是負(fù)值：3H2(g)+N2(g)2NH3(g)S

m/JK-1mol-1130.5191.5192.5∴

rS

m=192.52（130.53+191.5）=198.0JK-1mol-1

例：試估算反應(yīng)3H2(g)+2N2(g)2NH3(g)的

rS

m的正負(fù)，并用計(jì)算加以驗(yàn)證。第49頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月解：NH4Cl(s)NH4+(aq)+Cl

(aq)由于固體溶于水是熵增加的過(guò)程,因此反應(yīng)的

rS

m>0,為正值。查表：NH4Cl(s)NH4+Cl

(aq)

Sm

/J

K-1

mol-194.6113.455.2∴

rS

m=113.4+55.2

94.6=74.0J

K-1

mol-1H2O(l)

例：試估計(jì)氯化銨溶于水反應(yīng)的

rS

正負(fù)，并查表計(jì)算反應(yīng)熵變

rS

m。第50頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月規(guī)律：①凡反應(yīng)過(guò)程中氣體計(jì)量系數(shù)增加的反應(yīng)，反應(yīng)

S

>0②凡反應(yīng)過(guò)程中氣體計(jì)量系數(shù)減少的反應(yīng)，反應(yīng)的

S

<0③凡反應(yīng)過(guò)程中氣體計(jì)量系數(shù)不變的反應(yīng)，反應(yīng)的

S

=0④沒(méi)有氣體參加的反應(yīng)，反應(yīng)中物質(zhì)總計(jì)量系數(shù)增加的反應(yīng)

S

>0；反應(yīng)中物質(zhì)計(jì)量系數(shù)減少的反應(yīng)，反應(yīng)的

S

<0第51頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.3.3化學(xué)反應(yīng)方向的判斷1876年美國(guó)科學(xué)家Gibbs證明在等溫等壓下，如果一個(gè)反應(yīng)能被用來(lái)作功，則該反應(yīng)是自發(fā)的，反之為非自發(fā)。第52頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、吉布斯自由能

G＝H–TS

G為狀態(tài)函數(shù)2、吉布斯-赫姆霍茲方程

G=HTSG

(T)=H

TS

計(jì)算恒溫恒壓條件下，任何過(guò)程的自由能變G

熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下，恒溫過(guò)程的自由能變的計(jì)算G

(T)

第53頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在恒溫恒壓下，

G

可用來(lái)判斷過(guò)程的自發(fā)性。

G<0自發(fā)

G>0

不可能自發(fā)

G＝0處于平衡狀態(tài)注意：用來(lái)判斷反應(yīng)自發(fā)性的是

G而不是

G

。

G

只有在以下兩情況下，才可用來(lái)判斷反應(yīng)自發(fā)性。（1）反應(yīng)正好在標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下進(jìn)行。（2）反應(yīng)雖不在標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下進(jìn)行，但反應(yīng)

G

的絕對(duì)值很大（如大于40kJ

mol-1

）。

第54頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.3.4標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯自由能

fG

m

在熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下，由處于穩(wěn)定狀態(tài)的單質(zhì)生成1mol純物質(zhì)時(shí)，反應(yīng)的自由能變化為該物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)生成自由能。用

fG

m表示單位：kJ·mol-1

規(guī)定在標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下：

穩(wěn)定單質(zhì)的生成吉布斯自由能

fG

m=0

第55頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、化學(xué)反應(yīng)中過(guò)程吉布斯自由能變

rG

m的計(jì)算

aA+bB＝cC+dD過(guò)程吉布斯自由能變

rG

m為：

rG

m=

[

fG

298(生成物)]

[

fG

298(反應(yīng)物)]＝cfGm

,c+d

fGm

,d-

a

fGm

,a-b

fGm

,b

fG

、

fG

m的單位為kJ

mol-1第56頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月由G=H-TS可見(jiàn)第57頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

G，

H，

S都隨溫度、壓力而變化

rH

m(T)、

rS

m(T)可以用298K的數(shù)據(jù)代替溫度(T)時(shí)的

rH

m、

rS

m，但

rG

m(T)

隨溫度變化很大問(wèn)題：在什么條件下可用？

rG

(T)≈

rH

(298)

T

rS

(298)（無(wú)相變條件）第58頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、熱力學(xué)函數(shù)的計(jì)算及初步應(yīng)用（1）幾個(gè)熱力學(xué)函數(shù)

①熱力學(xué)能U②焓H③熵S④吉布斯自由能G（2）計(jì)算及應(yīng)用①熱力學(xué)第一定律U=Q+W注意：Q、W的正負(fù)號(hào)第59頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

②等容條件下的反應(yīng)熱：QV=U

③等壓條件下的反應(yīng)熱：QP=H

H=U+PVQP=QV+PV=QV+nRT④蓋斯定律及其應(yīng)用

⑤過(guò)程自發(fā)性判據(jù)

G與

rG

標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下：用

rG

m>0或

rG

m<0非標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下：用

rG>0或

rG<0

G

(T)=

H

T

S

，

G(T)=

H

T

S第60頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月⑥求算反應(yīng)逆轉(zhuǎn)的溫度298K時(shí)

rGm

的計(jì)算方法：

rGm

＝rHm

-298rSm

rGm

＝

fGm

(生成物)-

fGm

(反應(yīng)物)TK時(shí)

rGm

的計(jì)算方法：

rGm

＝rHm

-TrSm

第61頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例1：討論溫度對(duì)下列反應(yīng)的方向性影響解：CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)

fHm

/kJ·mol-1-1206.9-635.1-393.5Sm

/J·mol-1K-192.939.7213.6

fGm

/kJ·mol-1-1128.8-604.2-394.4298K時(shí)：

rGm

＝－394.4-604.2+1128.8=130.2kJ·mol-1

298K時(shí)非自發(fā)

rHm

=178.3kJ·mol-1,

rSm

=164.4J·mol-1K-1

該反應(yīng)在高溫下自發(fā)，反應(yīng)的溫度為：

rGm

＝

rHm

-TrSm

0T

rHm

/rSm

=178.3103/164.4=1111K第62頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例2：下列反應(yīng)可否用于“固氮”？如可能的話，溫度如何控制？(1)2N2(g)+O2(g)2N2O(g)(2)N2(g)+O2(g)2NO(g)(3)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)解：(1)2N2(g)+O2(g)2N2O(g)

fHm

/kJ·mol-100

81.6Sm

/J·mol-1K-1191.5205.0

220.0

rHm

=163.2kJ·mol-1,

rSm

=-148.0J·mol-1K-1

該反應(yīng)在任何溫度下均非自發(fā)第63頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(2)N2(g)+O2(g)2NO(g)

fHm

/kJ·mol-10090.4Sm

/J·mol-1K-1191.5205.0210.6

rHm

=180.8kJ·mol-1,

rSm

=24.7J·mol-1K-1

自發(fā)反應(yīng)的溫度為：

rGm

＝

rHm

-TrSm

0TrHm

/rSm

=180.8103/24.7=7320K因此該反應(yīng)只有在放電的發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火的情況下才可發(fā)生。第64頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(3)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

fHm

/kJ·mol-1

00-46.2Sm

/J·mol-1K-1191.5130.6192.5

rHm

=-92.4kJ·mol-1,

rSm

=-198.3J·mol-1K-1

自發(fā)反應(yīng)的溫度為：

rGm

＝rHm

-TrSm

0-92.4103+T198.3

0

T

466K但合成氨反應(yīng)是在高溫（773K）和高壓（5107）下反應(yīng)。第65頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例3：試用

fGm

數(shù)據(jù)判斷下列化合物的相對(duì)穩(wěn)定性：

HF(g),HCl(g),HBr(g),HI(g)解：HF(g)HCl(g)HBrHI(g)

fGm

/kJ·mol-1-273.2-95.3-53.4-11.7H2+F2=2HF

fGm

越負(fù)越穩(wěn)定，故穩(wěn)定性次序?yàn)椋篐F(g)>HCl(g)>HBr(g)>HI(g)第66頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.4.1可逆反應(yīng)與化學(xué)平衡1、可逆反應(yīng)

在同一條件下，既能向正反應(yīng)方向進(jìn)行，也能向逆反應(yīng)方向進(jìn)行的反應(yīng)稱為可逆反應(yīng)。將純無(wú)色N2O4氣體氣體通入溫度為373K

且體積為1L的真空容器中，片刻后出現(xiàn)紅棕色，這是NO2生成的標(biāo)志，最后容器內(nèi)氣體顏色深度不變，容器內(nèi)已處于平衡狀態(tài)。2.4化學(xué)平衡第67頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月N2O4(無(wú)色)?2NO2(紅棕色)此體系中各物質(zhì)之間的定量關(guān)系如下：原始濃度平衡濃度

NO2

0.000

0.120

N2O4

0.100

0.040隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)物N2O4的濃度不斷降低，正反應(yīng)速度逐漸減慢；產(chǎn)物NO2的濃度不斷增大，逆反應(yīng)速度逐漸加快。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，正反應(yīng)速度和逆反應(yīng)速度相等了，N2O4和NO2的濃度不再變化，這時(shí)建立了化學(xué)平衡。正逆反應(yīng)速度相等時(shí)體系所處的狀態(tài)稱為化學(xué)平衡?；瘜W(xué)平衡是一種“動(dòng)態(tài)平衡”。2、化學(xué)平衡第68頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月反應(yīng)速度v時(shí)間tｖ正ｖ逆ｖ正=ｖ逆化學(xué)平衡第69頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月化學(xué)平衡狀態(tài)有以下幾個(gè)重要特點(diǎn)：

（1）只有在恒溫下，封閉體系中進(jìn)行的可逆反應(yīng)才能建立化學(xué)平衡，這是建立平衡的前提；（2）正、逆反應(yīng)速度相等是平衡建立的條件；（3）達(dá)到平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度都不再隨時(shí)間改變，這是建立平衡的標(biāo)志；（4）化學(xué)平衡是有條件的平衡，當(dāng)外界條件改變時(shí)，正、逆反應(yīng)速度要發(fā)生變化，原平衡受到破壞，直到建立新的動(dòng)態(tài)平衡；（5）可逆反應(yīng)可從左自右達(dá)到平衡狀態(tài)，也可從右向左達(dá)到平衡狀態(tài)。第70頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

2.4.2平衡常數(shù)1、實(shí)驗(yàn)平衡常數(shù)（

Kc或Kp

）

對(duì)于反應(yīng):aA+bB?dD+eE在一定溫度下達(dá)到平衡時(shí)，反應(yīng)物和產(chǎn)物的平衡濃度有如下關(guān)系。(此推導(dǎo)在物理化學(xué)中講)c(D)dc(E)e/[c(A)ac(B)b]=Kc

Kc稱為實(shí)驗(yàn)平衡常數(shù)可表示為：在一定溫度下，某個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)、產(chǎn)物濃度系數(shù)次方的乘積與反應(yīng)物濃度系數(shù)次方的乘積之比是一個(gè)常數(shù)。這個(gè)關(guān)系稱為化學(xué)平衡定律。此式開(kāi)始也是由實(shí)驗(yàn)得出的，后來(lái)也可以用理論來(lái)證明。(物理化學(xué)中才講)第71頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例1:合成氨的反應(yīng)N2+3H2?2NH3在某溫度下各物質(zhì)的濃度平衡是:c(N2)=3mol·L-1,c(H2)=9mol·L-1,c(NH3)=4mol·L-1求該反應(yīng)的平衡常數(shù)和N2、H2的初始濃度。解：①求實(shí)驗(yàn)平衡常數(shù)Kc

Kc=c(NH3)2/[c(N2)c(H2)3]=16/(3×93)=7.32×10-3②求N2、H2的初始濃度。

N2+3H2?

2NH3反應(yīng)1摩爾N2同時(shí)需3molH2生成2molNH3

N2

+

3H2

?

2NH3

平衡3mol·L-1

9mol·L-1

4mol·L-1初始(3+2)

(9+6)

0即：5

15

0答:Kc=7.32×10-3,初始c(N2)、c(H2)分別為5、15mol·L-1。第72頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、書(shū)寫(xiě)實(shí)驗(yàn)平衡常數(shù)關(guān)系式的規(guī)則（1）如果反應(yīng)中有固體和純液體參加，它們的濃度不應(yīng)寫(xiě)在平衡關(guān)系式中，因?yàn)樗鼈兊臐舛仁枪潭ú蛔兊模瘜W(xué)平衡關(guān)系式中只包括氣態(tài)物質(zhì)和溶液中各溶質(zhì)的濃度。如：CaCO3(s)?

CaO(s)+CO2(g)Kc=c(CO2)CO2(g)+H2(g)?

CO(g)+H2O(l)Kc=c(CO)/[c(CO2)c(H2)]（2）稀溶液中進(jìn)行的反應(yīng)，如有水參加，水的濃度也不必寫(xiě)在平衡關(guān)系式中，如：Cr2O72-+H2O?

2CrO42-+2H+Kc=c(CrO42-)2c(H+)2/c(Cr2O72-)第73頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（3）非水溶液中的反應(yīng)，如有水生成或有水參加反應(yīng)，此時(shí)水的濃度不可視為常數(shù)，必須表示在平衡關(guān)系式中。如乙醇和醋酸的液相反應(yīng)C2H5OH+CH3COOH?CH3COOC2H5+H2OKc=c(CH3COOC2H5)c(H2O)/[c(C2H5OH)c(CH3COOH)]（4）同一化學(xué)反應(yīng)，可以用不同的化學(xué)反應(yīng)式來(lái)表示，每個(gè)化學(xué)方程式都有自己的平衡常數(shù)關(guān)系式及相應(yīng)的平衡常數(shù)。第74頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

例：373K時(shí)N2O4和NO2的平衡體系。N2O4(g)?

2NO2(g) Kc=c(NO2)2/c(N2O4)2N2O4(g)?4NO2(g) Kc=c(NO2)4/c(N2O4)22NO2(g)?

N2O4(g) Kc=c(N2O4)/c(NO2)2即K12=K2=1/K32所以平衡常數(shù)必須與反應(yīng)方程式相互對(duì)應(yīng)。（5）對(duì)于氣體反應(yīng)，寫(xiě)平衡常數(shù)關(guān)系式時(shí)，除可以用平衡時(shí)的(物質(zhì)的量)濃度表示外，也可以用平衡時(shí)各氣體的分壓來(lái)表示。如：N2+3H2?

2NH3可寫(xiě)出兩個(gè)平衡常數(shù)關(guān)系式Kc=c(NH3)2/[c(N2)c(H2)3] Kp=p2(NH3)/[p(N2)p3(H2)]

p(NH3)、p(N2)、p(H2)為平衡時(shí)各氣體的分壓力。第75頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月同一化學(xué)反應(yīng)，Kc和Kp的關(guān)系可作如下推導(dǎo)aA+bB?dD+eE由狀態(tài)方程：PV=nRT，所以P=濃度×RT

PA=c(A)×RT、PB=c(B)×RT、

PD=c(D)×RT、PE=c(E)×RT

Kp=pdDpeE/(paApbB)

={c(D)dc(E)e/[c(A)ac(B)b]}×(RT)

n

n=(d+e)－(a+b)即：反應(yīng)方程式中，反應(yīng)前后計(jì)量系數(shù)之差值。

Kp=Kc(RT)

n當(dāng)

n=0時(shí)：Kp=Kc第76頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、實(shí)驗(yàn)平衡常數(shù)的單位

濃度的單位為mol·L-1∴Kc的單位為(mol·L-1)

n；壓強(qiáng)的單位為Pa或atm∴Kp的單位為Pa

n或atm

n；當(dāng)

n=0時(shí)：Kp、Kc無(wú)量綱。一般情況下使用實(shí)驗(yàn)平衡常數(shù)不注明單位，其條件為(濃度用mol·L-1，分壓力用atm為單位時(shí))但當(dāng)分壓用Pa或kPa等其它單位時(shí)則需要注明實(shí)驗(yàn)平衡常數(shù)的單位。如：將atm

n換算為Pa

n即：

atm

n×(1.01×105Pa/atm)

n。第77頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月如：N2+3H2?

2NH3分壓用atm

Kp=1.66×10-4atm-2分壓用Pa

Kp=1.66×10-4atm-2×(1.01×105Pa)2

=1.62×10-14Pa-2另外Kc與Kp之間換算時(shí)、還必須注意R的取值和單位要與壓強(qiáng)、濃度單位相一致。分壓?jiǎn)挝粸閍tm時(shí)R應(yīng)取0.082atm·L·mol-1·K-1，分壓的單位為Pa時(shí)R應(yīng)取8314.3Pa·L·mol-1·K-1第78頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例：已知反應(yīng)N2(g)+3H2(g)?

2NH3(g)

673K時(shí)Kc=0.507求Kp解：由Kp=Kc(RT)

n

Kp=0.507(mol·L-1)-2(8314.3Pa·L·mol-1·K-1·673K)-2

=1.62×10-14Pa-2答：Kp為1.62×10-14Pa-2第79頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4、實(shí)驗(yàn)平衡常數(shù)的意義

（1）實(shí)驗(yàn)平衡常數(shù)的數(shù)值大小可以判斷反應(yīng)進(jìn)行的程度，估計(jì)反應(yīng)的可能性。因?yàn)槠胶鉅顟B(tài)是反應(yīng)進(jìn)行的最大限度。如：N2(g)+O2(g)?

2NO(g)Kc=1×10-30(298K)這意味著298K時(shí)，N2和O2基本上沒(méi)有進(jìn)行反應(yīng)，反之NO分解的逆反應(yīng)在該溫度下將幾乎完全進(jìn)行，平衡時(shí)NO實(shí)際上全部分解為N2和O2。第80頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月另外還有兩點(diǎn)必須指出：①實(shí)驗(yàn)平衡常數(shù)數(shù)值的大小，只能大致告訴我們一個(gè)可逆反應(yīng)的正向反應(yīng)所進(jìn)行的最大程度，并不能預(yù)示反應(yīng)達(dá)到平衡所需要的時(shí)間。如：2SO2(g)+O2?2SO3(g)

298K時(shí)Kp很大，但由于速度太慢，常溫時(shí)，幾乎不發(fā)生反應(yīng)。②實(shí)驗(yàn)平衡常數(shù)數(shù)值極小的反應(yīng)，說(shuō)明正反應(yīng)在該條件下不可能進(jìn)行，如:N2+O2?

2NO

Kc=10-30(298K)所以常溫下用此反應(yīng)固定氮?dú)馐遣豢赡艿?。因此沒(méi)有必要在該條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以免浪費(fèi)人力物力。或者改變條件使反應(yīng)在新的條件下進(jìn)行比較好一些。第81頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）實(shí)驗(yàn)平衡常數(shù)表達(dá)式表明在一定溫度條件下達(dá)成平衡的條件。

一個(gè)化學(xué)反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)，它的標(biāo)志就是各物質(zhì)的濃度將不隨時(shí)間改變，而且產(chǎn)物濃度系數(shù)次方的乘積與反應(yīng)物濃度系數(shù)次方的乘積之比是一個(gè)常數(shù)。如:aA+bB?

dD+eE只有當(dāng)：[c(D)dc(E)e]/[c(A)ac(B)b]=Kc時(shí)，體系才處于平衡狀態(tài)。我們可以改變各組分的濃度來(lái)改變平衡點(diǎn)，但在一定溫度下經(jīng)驗(yàn)平衡常數(shù)不會(huì)改變。如果(cDdcEe)/(cAacBb)≠Kc說(shuō)明這個(gè)體系未達(dá)到平衡狀態(tài)，此時(shí)可能有兩種情況：第82頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月①(cDdcEe)/(cAacBb)<Kc則反應(yīng)正向進(jìn)行。②(cDdcEe)/(cAacBb)>Kc則反應(yīng)逆向進(jìn)行。可見(jiàn)只要知道一定溫度下，某一反應(yīng)的平衡常數(shù)，并且知道反應(yīng)物及產(chǎn)物的濃度，就能判斷該反應(yīng)是平衡狀態(tài)還是向某一方向進(jìn)行。通常我們把(cDdcEe)/(cAacBb)=Qc，稱為濃度商。

∴Qc<Kc正向反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行∴Qc=Kc反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)(即反應(yīng)進(jìn)行達(dá)到最大限度)；∴Qc>Kc逆向反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。如果是氣相反應(yīng)可用

QP=(PDdPEe)/(PAaPBb)分壓商來(lái)表示第83頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5、標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)（K

）bB＋dDeE+fF（1）氣體反應(yīng)（2）溶液反應(yīng)?第84頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6、實(shí)驗(yàn)平衡常數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的區(qū)別標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)K

是量綱為1的量，而實(shí)驗(yàn)平衡常數(shù)有量綱的。（除＝0）兩者數(shù)值一般不等。氣體反應(yīng)K

與Kp數(shù)值不等（除＝0）；溶液反應(yīng)K

與Kc數(shù)值相同。第85頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7、標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的求算方法（1）利用公式查表可知298K時(shí)，從而求出298K時(shí)反應(yīng)的K

。其他溫度T時(shí)K

的求法：求出。

第86頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（3）利用多重平衡規(guī)則（所有平衡常數(shù)必須在同一個(gè)溫度）

如果某個(gè)反應(yīng)可以表示為兩個(gè)或多個(gè)反應(yīng)相加（或相減）得到，則總反應(yīng)的平衡常數(shù)等于各分步反應(yīng)平衡常數(shù)之積（或商）。這個(gè)關(guān)系稱為多重平衡規(guī)則。（2）利用公式

第87頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月如：已知973K時(shí)下述反應(yīng)：

SO2(g)+0.5O2(g)?SO3(g)

K1=20 NO2(g)?NO(g)+0.5O2

K2=0.012求反應(yīng)：SO2(g)+NO2(g)?SO3(g)+NO(g)的Kc

解：由多重平衡規(guī)則：

Kc=K1·K2=20×0.012=0.24注：①所有平衡常數(shù)必須在同一溫度下，因?yàn)镵隨溫度而變化；②如果反應(yīng)3=反應(yīng)2-反應(yīng)1則K3=K2/K1。第88頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

平衡轉(zhuǎn)化率是指平衡時(shí)已轉(zhuǎn)化了的某反應(yīng)物的量與轉(zhuǎn)化前該反應(yīng)物的量之比。如：CO+H2O?

H2+CO2此反應(yīng)在773K時(shí)平衡常數(shù)Kc=9，如反應(yīng)開(kāi)始時(shí)C(H2O)=C(CO)=0.020mol·L-1求CO的轉(zhuǎn)化率。

CO+

H2O?H2+CO

初始濃度0.02

0.02

0

0

平衡濃度0.02-x0.02-x

x

x

Kc=[x/(0.02-x)]2=9

x/(0.02-x)=3∴x=0.015mol·L-1轉(zhuǎn)化率=(0.015/0.020)×100％=75％8、化學(xué)反應(yīng)的限度第89頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

2.4.3標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)吉布斯函數(shù)變1、標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)吉布斯函數(shù)變Q：反應(yīng)商；Qc：濃度商；Qp：壓力商化學(xué)平衡時(shí)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)吉布斯函數(shù)變之間的關(guān)系第90頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、化學(xué)反應(yīng)等溫式第91頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、化學(xué)平衡移動(dòng)因?yàn)闂l件改變，舊的平衡被破壞，引起混合物中各物質(zhì)百分含量隨之改變，從而達(dá)到新平衡狀態(tài)的過(guò)程叫做化學(xué)平衡的移動(dòng)。2.4.4影響化學(xué)平衡的因素——平衡移動(dòng)原理第92頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響(1)在其它條件不變的情況下，增加反應(yīng)物的濃度或減少生成物的濃度，化學(xué)平衡向著正反應(yīng)方向移動(dòng)；增加生成物的濃度或減少反應(yīng)物的濃度，化學(xué)平衡向著逆反應(yīng)方向移動(dòng)。(2)結(jié)論

在可逆反應(yīng)中，為了盡可能利用某一反應(yīng)物，經(jīng)常用過(guò)量的另一種物質(zhì)和它作用。不斷將生成物從反應(yīng)體系中分離出來(lái)，則平衡將不斷向生成產(chǎn)物的方向移動(dòng)。第93頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例：反應(yīng)：CO+H2O?H2+CO2在773K時(shí)平衡常數(shù)Kc=9如反應(yīng)開(kāi)始時(shí)c(H2O)=0.080mol·L-1(前面例題的4倍),c(CO)=0.020mol·L-1求CO的轉(zhuǎn)化率。

CO+H2O?

H2+CO2

初始0.020.0800平衡時(shí)0.02-x0.08-xxx

Kc=x2/[(0.02-x)(0.08-x)]=9∴x=0.0194mol·L-1轉(zhuǎn)化率=(0.0194/0.020)×100％=97％這樣由于水蒸氣的濃度增加為原來(lái)的四倍，

CO的轉(zhuǎn)化率由75%變?yōu)?7%。第94頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、壓力對(duì)化學(xué)平衡的影響（氣體反應(yīng)）

（1）有氣體參加，但反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不等的反應(yīng)。等溫下，增大總壓強(qiáng)，平衡向氣體分子數(shù)減少的方向移動(dòng)；減壓，則平衡向氣體分子數(shù)增加的方向移動(dòng)。如：

673K時(shí)反應(yīng)：N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)

（2）如果氣態(tài)反應(yīng)物的總分子數(shù)和氣態(tài)生成物總分子數(shù)相等，在等溫下，增加或降低總壓強(qiáng)，對(duì)平衡沒(méi)有影響。如：

773K時(shí)反應(yīng)CO+H2O?H2+CO2第95頁(yè)，課件共128頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4、溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響

溫度使化學(xué)平衡常數(shù)發(fā)生變化：體系放熱時(shí)

rH

為負(fù)值，吸熱時(shí)為正值。K1、K2分別為溫度T1、T2時(shí)的平衡常數(shù)，R是氣體常數(shù)。

（1）如果為放熱反應(yīng)，

rH

為負(fù)值，升高溫度時(shí)（T2>T1)，則K2

<K1，