化學反應速度和化學平衡省公開課一等獎全國示范課微課金獎課件

第三章化學平衡和化學反應速率熱力學處理了化學反應可能性問題,但化學反應實際上發(fā)生,卻是動力學研究范圍?；瘜W反應速率,即是動力學基礎。自發(fā)過程是否一定進行得很快?

實際上,速率相當慢!實際上,反應速率相當快!熱力學可能性;動力學現(xiàn)實性第1頁一、化學平衡和特征

化學反應有可逆反應與不可逆反應之分，但大多數(shù)化學反應都是可逆?？赡婊瘜W反應進行到一定程度,到達動態(tài)平衡。

似乎(1)和(2)進行程度很不一樣。要用一個物理量來表明其大小,定量描述之。

引入平衡常數(shù)概念。

§3-1化學平衡

高溫第2頁就是DG=0或者u正=u負平衡狀態(tài):什么是平衡狀態(tài)？

在密閉容器中，可逆反應不能進行到底。不可逆反應幾乎能進行到底。比如：MnO22KClO3(s)2KCl(s)+3O2(g)●客觀上，系統(tǒng)組成不再隨時間而變●Δ

rG=0化學平衡狀態(tài)●化學平衡是動態(tài)平衡●化學平衡是有條件平衡化學平衡有以下幾個鮮明特征第3頁習慣上用Kθ(標準平衡常數(shù)）來表示Ｑeq，所以二、標準平衡常數(shù)及其相關計算當反應達平衡時Δ

rG=0，此時在一定溫度下,可逆反應到達平衡時,生成物活度冪連乘積與反應物活度冪連乘積之比,是一個常數(shù)Kθ,冪指數(shù)為化學計量數(shù)。

第4頁說明：（1）Ｑ是指反應開始時（非平衡態(tài)）生成物活度和反應物活度比值，而Ｋθ是指反應到達平衡時生成物活度和反應物活度比值。（2）平衡常數(shù)表示式和數(shù)值與反應式書寫相關。比如：你能搞清之間關系嗎？第5頁利用平衡常數(shù)可進行相關化學平衡計算。第6頁即:K

3=K

1×K

2

反應式相加(減),

平衡常數(shù)相乘(除)。

2NO+O2=2NO2(1)2NO2=N2O4(2)(1)+(2)得2NO+O2=N2O4(3)第7頁三、多重平衡規(guī)則定義：化學反應平衡常數(shù)也可利用多重平衡規(guī)則計算取得。假如某反應能夠由幾個反應相加（或相減）得到，則該反應平衡常數(shù)等于幾個反應平衡常數(shù)之積（或商）。第8頁（1）2BrCl(g)=Cl2(g)+Br2(g)

K

1=0.45

（2）I2(g)+Br2(g)=2IBr(g)

K

2

=

0.051

計算反應:（3）2BrCl(g)+I2(g)=2IBr(g)+Cl2(g)K

3

例：已知25℃時反應解：反應（1）+（2）得：2BrCl(g)+I2(g)=2IBr(g)+Cl2(g)第9頁§3-2化學平衡移動條件改變從舊平衡狀態(tài)轉變到新平衡狀態(tài)過程稱為平衡移動。1848年，法國科學家LeChatelier(勒夏特列)提出：平衡移動原理勒夏特列(LeChatelierH,1850-1936)法國無機化學家，巴黎大學教授.第10頁

假如改變平衡系統(tǒng)條件之一（濃度、壓力和溫度），平衡就向能減弱這種改變方向移動（定性）。勒夏特列原理適合用于處于平衡狀態(tài)系統(tǒng)，也適合用于相平衡系統(tǒng)。平衡移動原理第11頁定量描述時：由Ｑ與Ｋθ值大小就判斷反應方向。Q<Kθ

反應正向進行Q=Kθ

平衡狀態(tài)Q>Kθ

反應逆向進行第12頁例：恒溫恒容下，2GeO(g)+W2O6(g)=2GeWO4(g)

若反應開始時，GeO和W2O6

分壓均為100.0kPa，平衡時GeWO4(g)分壓為98.0kPa，求平衡時GeO和W2O6分壓以及反應標準平衡常數(shù)。標準平衡常數(shù)試驗測定開始pB/kPa100.0100.00改變pB/kPa-98.0-98.0/298.0平衡pB/kPa100.0-98.0100.0–98.0/298.02GeO(g)+W2O6(g)=2GeWO4(g)第13頁p(GeO)=100.0kPa-98.0kPa=2.0kPap(W2O6)=100.0kPa–98.0/2kPa=51.0kPa第14頁例：反應CO(g)+H2O(g)→H2(g)+CO2(g)在某溫度時,Kθ=9,求CO和H2O起始濃度皆為0.02

mol.dm-3時,CO轉化率α。

解：第15頁在其余條件相同前提下,Kθ

值越大,轉化率越高,反應進行程度越高。3第16頁例：酯化反應：C2H5OH(l)+CH3COOH(l)=CH3COOC2H5(l)+H2O(l)可看作理想溶液反應。在298K時，若將2.0molC2H5OH與2.0molCH3COOH混合，平衡時各種物質有2/3變?yōu)樯晌铩＝駥?38gC2H5OH與120gCH3COOH在298K混合，試問平衡混合物中有多少CH3COOC2H5生成？K

=(2/3×2)2/(1/3×2)2=4C2H5OH(l)+CH3COOH(l)=CH3COOC2H5(l)+H2O(l)1/3×21/3×22/3×22/3×2第17頁4=X2/[(138/46)-X][(120/60)-X]K

=(2/3×2)2/(1/3×2)2=4X=9.4/6=1.57molm=1.57×88=138g第18頁溫度對化學平衡影響第19頁在溫度改變范圍不大時lnKq(T)與1/T呈直線關系第20頁兩式相減得：當溫度為T1時當溫度為T2時

利用公式能夠進行關于K

和T計算

第21頁例：

求2NO2(g)=N2O4(g)298K時K

。

×2第22頁請尤其注意！●催化劑不能使化學平衡發(fā)生移動

催化劑使正、逆反應活化能減小相同量，同等倍數(shù)增大正、逆反應速率系數(shù)，但不能改變標準平衡常數(shù)，也不改變反應熵。催化劑只能縮短反應到達平衡時間，不能改變平衡組成。第23頁低溫、加壓有利于平衡正