大學(xué)基礎(chǔ)課程無(wú)機(jī)化學(xué)課件p化學(xué)反應(yīng)的方向速率和限度修改

化學(xué)反應(yīng)的方向、速率和限度本課件將深入探討化學(xué)反應(yīng)的方向、速率和限度，揭示反應(yīng)發(fā)生的條件以及反應(yīng)過(guò)程中的能量變化。化學(xué)反應(yīng)的方向性自發(fā)反應(yīng)在特定條件下無(wú)需外界能量輸入即可發(fā)生的反應(yīng)。非自發(fā)反應(yīng)需要外界能量輸入才能發(fā)生的反應(yīng)。反應(yīng)方向是指反應(yīng)物轉(zhuǎn)化為生成物的趨勢(shì)，以及反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行。化學(xué)反應(yīng)的順/逆反應(yīng)1正反應(yīng)反應(yīng)物轉(zhuǎn)化為生成物的過(guò)程。2逆反應(yīng)生成物轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物的過(guò)程。可逆反應(yīng)和不可逆反應(yīng)可逆反應(yīng)反應(yīng)物生成產(chǎn)物的同時(shí)，產(chǎn)物也能重新生成反應(yīng)物。不可逆反應(yīng)反應(yīng)物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物，產(chǎn)物不能轉(zhuǎn)化回反應(yīng)物。化學(xué)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)化學(xué)動(dòng)力學(xué)是研究化學(xué)反應(yīng)速率和反應(yīng)機(jī)理的科學(xué)。它探究化學(xué)反應(yīng)是如何發(fā)生的，以及影響反應(yīng)速率的因素。反應(yīng)速率反應(yīng)速率是指反應(yīng)物轉(zhuǎn)化為生成物的速度，通常用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度變化量來(lái)表示。反應(yīng)機(jī)理反應(yīng)機(jī)理描述了反應(yīng)發(fā)生的具體步驟，包括反應(yīng)中間體和過(guò)渡態(tài)的形成。反應(yīng)速率的定義變化量反應(yīng)速率是指在一定條件下，反應(yīng)物濃度或生成物濃度隨時(shí)間變化的速率。單位時(shí)間通常用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度減少或生成物濃度增加的量來(lái)表示。反應(yīng)速率的影響因素溫度溫度越高，反應(yīng)速率越快，因?yàn)闇囟壬邔?dǎo)致分子熱運(yùn)動(dòng)加劇，碰撞頻率和有效碰撞頻率增加。濃度反應(yīng)物濃度越高，反應(yīng)速率越快，因?yàn)榉磻?yīng)物濃度越高，分子碰撞頻率增加。催化劑催化劑能改變反應(yīng)速率，但不改變反應(yīng)的平衡常數(shù)，催化劑可以降低反應(yīng)的活化能，使反應(yīng)速率加快。溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響1溫度升高溫度2反應(yīng)速率加速反應(yīng)濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響濃度反應(yīng)速率增加增加降低降低催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響反應(yīng)速率催化劑可以加速化學(xué)反應(yīng)的速率。活化能催化劑通過(guò)降低反應(yīng)的活化能來(lái)實(shí)現(xiàn)加速。化學(xué)反應(yīng)的熱力學(xué)熱力學(xué)是研究能量變化和物質(zhì)轉(zhuǎn)化過(guò)程的科學(xué)分支。它可以幫助我們預(yù)測(cè)化學(xué)反應(yīng)的方向和程度。吉布斯自由能的概念自由能吉布斯自由能(G)是一個(gè)熱力學(xué)函數(shù)，用來(lái)預(yù)測(cè)化學(xué)反應(yīng)在一定條件下是否自發(fā)進(jìn)行。能量變化吉布斯自由能的變化(ΔG)代表一個(gè)化學(xué)反應(yīng)在恒溫恒壓條件下的最大非膨脹功。自發(fā)性如果ΔG為負(fù)值，反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行；如果ΔG為正值，反應(yīng)非自發(fā)進(jìn)行；如果ΔG為零，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)。吉布斯自由能變化與反應(yīng)方向1負(fù)值自發(fā)進(jìn)行2正值非自發(fā)進(jìn)行3零值平衡狀態(tài)化學(xué)平衡的概念可逆反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)在特定條件下，正逆反應(yīng)速率相等，體系中各物質(zhì)的濃度不再改變的狀態(tài)。動(dòng)態(tài)平衡平衡狀態(tài)并非靜止，而是正逆反應(yīng)速率相等，物質(zhì)的生成和消耗處于動(dòng)態(tài)平衡。平衡常數(shù)在一定溫度下，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，反應(yīng)物和生成物的濃度比值，稱為平衡常數(shù)?；瘜W(xué)平衡常數(shù)Kc平衡常數(shù)反映反應(yīng)進(jìn)行的程度Kp氣體平衡常數(shù)用分壓表示影響化學(xué)平衡的因素1溫度溫度變化會(huì)導(dǎo)致平衡常數(shù)的變化，從而影響平衡位置的移動(dòng)。2濃度改變反應(yīng)物或生成物的濃度會(huì)使平衡向減小濃度變化的方向移動(dòng)。3壓強(qiáng)改變體系的壓強(qiáng)，會(huì)使平衡向減少壓強(qiáng)變化的方向移動(dòng)。4催化劑催化劑可以加快正逆反應(yīng)速率，但不會(huì)改變平衡位置。勒沙特列原理平衡的擾動(dòng)當(dāng)平衡體系受到外界條件變化的影響時(shí)，平衡將向著減弱這種影響的方向移動(dòng)。溫度的影響升溫有利于吸熱反應(yīng)，降溫有利于放熱反應(yīng)。壓力的影響增大體系的壓力，平衡將向氣體分子數(shù)減少的方向移動(dòng)；減小壓力，平衡將向氣體分子數(shù)增加的方向移動(dòng)。濃度的影響增加反應(yīng)物濃度，平衡將向正反應(yīng)方向移動(dòng)；增加生成物濃度，平衡將向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。影響正/逆反應(yīng)的因素溫度升高溫度有利于吸熱反應(yīng)進(jìn)行，降低溫度有利于放熱反應(yīng)進(jìn)行。濃度增加反應(yīng)物的濃度有利于正反應(yīng)進(jìn)行，增加生成物的濃度有利于逆反應(yīng)進(jìn)行。壓強(qiáng)增大壓強(qiáng)有利于氣體分子數(shù)減少的反應(yīng)進(jìn)行，減小壓強(qiáng)有利于氣體分子數(shù)增加的反應(yīng)進(jìn)行。催化劑催化劑可以加速正、逆反應(yīng)速率，但不會(huì)改變平衡狀態(tài)。正/逆反應(yīng)的比較正反應(yīng)反應(yīng)物轉(zhuǎn)化為生成物的過(guò)程。逆反應(yīng)生成物轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物的過(guò)程。速率正反應(yīng)速率通常大于逆反應(yīng)速率。影響因素溫度、濃度、催化劑等會(huì)影響正、逆反應(yīng)速率?；瘜W(xué)反應(yīng)的方向和限度可逆反應(yīng)反應(yīng)物和生成物可以相互轉(zhuǎn)化，達(dá)到平衡狀態(tài)。平衡常數(shù)反映了反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)生成物與反應(yīng)物的相對(duì)比例。吉布斯自由能預(yù)測(cè)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的方向，衡量反應(yīng)的限度。化學(xué)反應(yīng)的可逆性可逆反應(yīng)是指在一定條件下，既能向正方向進(jìn)行，又能向逆方向進(jìn)行的反應(yīng)。不可逆反應(yīng)是指在一定條件下，只能向一個(gè)方向進(jìn)行的反應(yīng)，一般是指反應(yīng)生成物從體系中分離出去，或反應(yīng)生成大量的熱，使得反應(yīng)無(wú)法逆轉(zhuǎn)?？赡娣磻?yīng)中的平衡1平衡狀態(tài)正逆反應(yīng)速率相等2平衡常數(shù)衡量平衡狀態(tài)的程度3平衡移動(dòng)外界條件變化導(dǎo)致平衡狀態(tài)改變影響化學(xué)平衡的條件溫度溫度升高有利于吸熱反應(yīng)的正向移動(dòng)，降低溫度有利于放熱反應(yīng)的正向移動(dòng)。壓強(qiáng)增大壓強(qiáng)有利于氣體體積減小的反應(yīng)的正向移動(dòng)，減小壓強(qiáng)有利于氣體體積增大的反應(yīng)的正向移動(dòng)。濃度增大反應(yīng)物濃度有利于正向移動(dòng)，減小反應(yīng)物濃度有利于逆向移動(dòng)。催化劑催化劑可以加快正逆反應(yīng)速率，但不會(huì)改變平衡狀態(tài)?；瘜W(xué)反應(yīng)的熱力學(xué)分析熱力學(xué)是研究能量變化和能量轉(zhuǎn)換規(guī)律的科學(xué)。熱力學(xué)可以幫助我們理解化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)性，即反應(yīng)是否會(huì)自發(fā)進(jìn)行以及進(jìn)行的程度。焓變反應(yīng)過(guò)程中熱量的變化，正值吸熱，負(fù)值放熱熵變反應(yīng)過(guò)程中體系混亂度的變化，正值混亂度增加，負(fù)值混亂度減小用熱力學(xué)原理預(yù)測(cè)反應(yīng)方向1吉布斯自由能預(yù)測(cè)反應(yīng)自發(fā)性2焓變反應(yīng)熱效應(yīng)3熵變反應(yīng)混亂度變化總結(jié)反應(yīng)速率和平衡的關(guān)系反應(yīng)速率描述了反應(yīng)進(jìn)行的快慢?；瘜W(xué)平衡描述了反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)反應(yīng)物和生成物的相對(duì)比例。反應(yīng)速率決定了平衡狀態(tài)的到達(dá)時(shí)間?；瘜W(xué)反應(yīng)方向速率和限度的應(yīng)用合成氨哈伯-博世法利用催化劑、高溫高壓，提高氮?dú)夂蜌錃夥磻?yīng)速率，實(shí)現(xiàn)氨的合成。石油裂解通過(guò)控制反應(yīng)溫度和催化劑，將長(zhǎng)鏈烷烴裂解為短鏈烷烴，提高石油資源利用率。反應(yīng)控制與優(yōu)化1反應(yīng)條件溫度、壓力、催化劑等因素影響反應(yīng)速率和平衡。2反應(yīng)路徑選擇合適的反應(yīng)路