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1、第一节 化学反应速率一一 化学反应速率的概念和表示方法化学反应速率的概念和表示方法 =单位 molL-1s-1, molL-1min-1, molL-1h-1小结1. V V随选定的物质不同有不同的值2. 各物质的速率值之比与对应物质在方程 式中的系数比同3.通常计算的是平均速率,而每一浓度下的速率是瞬时速率二、反应的活化能与反应热二、反应的活化能与反应热 ( (一一一一) )化学反应速率理论化学反应速率理论化学反应速率理论化学反应速率理论1.1.碰撞理论碰撞理论碰撞理论碰撞理论(1)(1)有效碰撞有效碰撞有效碰撞有效碰撞 必要条件必要条件必要条件必要条件: : 分子必须碰撞才能发生反应分子必
2、须碰撞才能发生反应分子必须碰撞才能发生反应分子必须碰撞才能发生反应 充分条件充分条件充分条件充分条件: : 只有活化分子的碰撞才能反应只有活化分子的碰撞才能反应只有活化分子的碰撞才能反应只有活化分子的碰撞才能反应 活化分子碰撞还必须有合适的取向活化分子碰撞还必须有合适的取向活化分子碰撞还必须有合适的取向活化分子碰撞还必须有合适的取向(2)(2)活化分子与活化能活化分子与活化能活化分子与活化能活化分子与活化能 活化分子活化分子活化分子活化分子: : 体系中能量较高体系中能量较高体系中能量较高体系中能量较高, ,能发生有效碰撞的分子能发生有效碰撞的分子能发生有效碰撞的分子能发生有效碰撞的分子 活化
3、能活化能活化能活化能: : 活化分子的最低能量与体系中分子的平均能量的活化分子的最低能量与体系中分子的平均能量的活化分子的最低能量与体系中分子的平均能量的活化分子的最低能量与体系中分子的平均能量的 差称为活化能差称为活化能差称为活化能差称为活化能Ea = E* - EEa = E* - E V V V V与与与与EaEaEaEa的关系的关系的关系的关系: Ea : Ea 越大越大越大越大, , 活化分子数越少活化分子数越少活化分子数越少活化分子数越少, ,V V V V 越小越小越小越小2.2.过渡态理论过渡态理论过渡态理论过渡态理论 (1)(1)理论要点理论要点理论要点理论要点 化学反应不是
4、简单碰撞化学反应不是简单碰撞化学反应不是简单碰撞化学反应不是简单碰撞, ,是经过旧键松弛是经过旧键松弛是经过旧键松弛是经过旧键松弛, ,新键形成新键形成新键形成新键形成, ,产生产生产生产生” ”活化络合物活化络合物活化络合物活化络合物” ”, ,即即即即” ”过渡态过渡态过渡态过渡态” ”再转变为生成物的过程。再转变为生成物的过程。再转变为生成物的过程。再转变为生成物的过程。A+BC AA+BC ABCBC AB+C AB+C (2)(2)活化能活化能活化能活化能 “ “活化络合物活化络合物活化络合物活化络合物” ”具有的最低能量与反应物分子平均能量之差，为过渡态具有的最低能量与反应物分子平
5、均能量之差，为过渡态具有的最低能量与反应物分子平均能量之差，为过渡态具有的最低能量与反应物分子平均能量之差，为过渡态理论中的活化能概念。理论中的活化能概念。理论中的活化能概念。理论中的活化能概念。 (3)Ea(3)Ea与与与与v v v v关系和碰撞理论中一样关系和碰撞理论中一样关系和碰撞理论中一样关系和碰撞理论中一样 (4)(4)反应热反应热反应热反应热 H H与与与与EaEa的关系的关系的关系的关系 H = EaH = Ea正正正正 - Ea- Ea逆逆逆逆思考题思考题思考题思考题1.1.1.1.化学反应速率不同的根本原因是什么化学反应速率不同的根本原因是什么化学反应速率不同的根本原因是什
6、么化学反应速率不同的根本原因是什么? ? ? ?2.2.2.2.在一可逆反应中在一可逆反应中在一可逆反应中在一可逆反应中, , , ,吸热反应和放热反应谁的活化能大吸热反应和放热反应谁的活化能大吸热反应和放热反应谁的活化能大吸热反应和放热反应谁的活化能大? ? ? ? 为什么为什么为什么为什么? ? ? ?( (二二二二) )化学反应热和热化学方程式化学反应热和热化学方程式化学反应热和热化学方程式化学反应热和热化学方程式 1.1.反应热反应热反应热反应热 化学反应中放出或吸收的热量化学反应中放出或吸收的热量化学反应中放出或吸收的热量化学反应中放出或吸收的热量 放热为放热为放热为放热为+Q +Q
7、 吸热为吸热为吸热为吸热为-Q-Q 2.2.热化学方程式热化学方程式热化学方程式热化学方程式 表明反应放出或吸收热量的化学方程式表明反应放出或吸收热量的化学方程式表明反应放出或吸收热量的化学方程式表明反应放出或吸收热量的化学方程式 3.3.书写热化学方程式时需要注意的几点书写热化学方程式时需要注意的几点书写热化学方程式时需要注意的几点书写热化学方程式时需要注意的几点 (1)(1)必须表明反应物和生成物的状态必须表明反应物和生成物的状态必须表明反应物和生成物的状态必须表明反应物和生成物的状态 (2)(2)热量值要与方程式中对应物质的系数一致热量值要与方程式中对应物质的系数一致热量值要与方程式中对
8、应物质的系数一致热量值要与方程式中对应物质的系数一致 (3)(3)可逆反应中可逆反应中可逆反应中可逆反应中, ,正反应放热正反应放热正反应放热正反应放热, ,逆反应就为吸热逆反应就为吸热逆反应就为吸热逆反应就为吸热, ,且热量值相等且热量值相等且热量值相等且热量值相等 (4)(4)未加注明时未加注明时未加注明时未加注明时, ,反应热的数据一般是指在反应热的数据一般是指在反应热的数据一般是指在反应热的数据一般是指在101.3kPa101.3kPa和和和和25250 0C C条件下所条件下所条件下所条件下所测得测得测得测得, ,在其他条件下测定时在其他条件下测定时在其他条件下测定时在其他条件下测定
9、时, ,必须注明条件。必须注明条件。必须注明条件。必须注明条件。 4.4.如果反应热用如果反应热用如果反应热用如果反应热用 H H表示，表示，表示，表示，则则则则放放放放热为热为热为热为+ + H H ，吸，吸，吸，吸热为热为热为热为- - H H三、影响化学反应速率的因素 ( (一一一一) )浓度对化学反应速率的影响浓度对化学反应速率的影响浓度对化学反应速率的影响浓度对化学反应速率的影响 1.1.基元和非基元反应基元和非基元反应基元和非基元反应基元和非基元反应 一步完成的反应是基元反应一步完成的反应是基元反应一步完成的反应是基元反应一步完成的反应是基元反应, ,多步完成的反应是非基元反应多步
10、完成的反应是非基元反应多步完成的反应是非基元反应多步完成的反应是非基元反应 2.2.浓度对速率的影响浓度对速率的影响浓度对速率的影响浓度对速率的影响 浓度越大浓度越大浓度越大浓度越大, ,总分子数增加总分子数增加总分子数增加总分子数增加, ,故活化分子数增加故活化分子数增加故活化分子数增加故活化分子数增加, ,则反应速率加快则反应速率加快则反应速率加快则反应速率加快 3.3.质量作用定律质量作用定律质量作用定律质量作用定律 通过大量实验得出浓度与反应速率的关系式通过大量实验得出浓度与反应速率的关系式通过大量实验得出浓度与反应速率的关系式通过大量实验得出浓度与反应速率的关系式 对反应对反应对反应
11、对反应 mA+nBmA+nB=pC+bDpC+bDV=k V=k V=k V=k 速率常数速率常数速率常数速率常数k k k k表示在一定温度下表示在一定温度下表示在一定温度下表示在一定温度下, ,反应物浓度都为反应物浓度都为反应物浓度都为反应物浓度都为1 1时的该反应的反应速率时的该反应的反应速率时的该反应的反应速率时的该反应的反应速率 k k值越大值越大值越大值越大, ,反应速率越快反应速率越快反应速率越快反应速率越快 k k值与反应物本性值与反应物本性值与反应物本性值与反应物本性, ,温度温度温度温度, ,催化剂有关催化剂有关催化剂有关催化剂有关, ,而与浓度无关。而与浓度无关。而与浓度
12、无关。而与浓度无关。 质量作用定律只适用于基元反应质量作用定律只适用于基元反应质量作用定律只适用于基元反应质量作用定律只适用于基元反应 4.4.基元和非基元反应的判断基元和非基元反应的判断基元和非基元反应的判断基元和非基元反应的判断 质量作用定律中各反应物浓度指数和该反应物在方程式中的系数一致质量作用定律中各反应物浓度指数和该反应物在方程式中的系数一致质量作用定律中各反应物浓度指数和该反应物在方程式中的系数一致质量作用定律中各反应物浓度指数和该反应物在方程式中的系数一致, ,就是基元反应就是基元反应就是基元反应就是基元反应, ,不一致就是非基元反应。不一致就是非基元反应。不一致就是非基元反应。
13、不一致就是非基元反应。 思考题思考题思考题思考题 1.1.对非基元反应对非基元反应对非基元反应对非基元反应, ,每步的反应速率是否都相同每步的反应速率是否都相同每步的反应速率是否都相同每步的反应速率是否都相同? ?如果不同如果不同如果不同如果不同, ,反应速率将取决于哪一步反应速率将取决于哪一步反应速率将取决于哪一步反应速率将取决于哪一步? ? 2. 2.为什么质量作用定律只适用于基元反应为什么质量作用定律只适用于基元反应为什么质量作用定律只适用于基元反应为什么质量作用定律只适用于基元反应? ? (二二)压强对化学反应速率的影响压强对化学反应速率的影响 压强与反应速率的关系压强与反应速率的关系
14、压强与反应速率的关系压强与反应速率的关系 压强增加压强增加压强增加压强增加, ,体积减小体积减小体积减小体积减小, ,浓度增大浓度增大浓度增大浓度增大, ,则反应速率增加则反应速率增加则反应速率增加则反应速率增加 压强主要是对有气体参加的反应压强主要是对有气体参加的反应压强主要是对有气体参加的反应压强主要是对有气体参加的反应, ,只有固态或液态物质进只有固态或液态物质进只有固态或液态物质进只有固态或液态物质进行的反应行的反应行的反应行的反应, ,压强影响不大压强影响不大压强影响不大压强影响不大, ,因为体积变化不大因为体积变化不大因为体积变化不大因为体积变化不大. . 思考题思考题思考题思考题
15、 今有今有今有今有A A和和和和B B两种气体参加的反应两种气体参加的反应两种气体参加的反应两种气体参加的反应, ,设设设设A A的浓度增加一倍的浓度增加一倍的浓度增加一倍的浓度增加一倍, ,则反则反则反则反应速率增加应速率增加应速率增加应速率增加300%;300%;而而而而B B的浓度增加一倍的浓度增加一倍的浓度增加一倍的浓度增加一倍, ,反应速率只增加反应速率只增加反应速率只增加反应速率只增加100%100% (1) (1)试写出该反应的速率方程试写出该反应的速率方程试写出该反应的速率方程试写出该反应的速率方程 (2)(2)将总压力减小一倍将总压力减小一倍将总压力减小一倍将总压力减小一倍,
16、 ,反应速率作何改变反应速率作何改变反应速率作何改变反应速率作何改变? ?(三三)温度对化学反应速率的影响温度对化学反应速率的影响1.1.温度与反应速率关系温度与反应速率关系温度与反应速率关系温度与反应速率关系 温度增加温度增加温度增加温度增加, ,反应速率加快反应速率加快反应速率加快反应速率加快 原因原因原因原因: :增加了分子的能量增加了分子的能量增加了分子的能量增加了分子的能量, ,活化分子数增多活化分子数增多活化分子数增多活化分子数增多关系关系关系关系:k=A :k=A 影响的程度影响的程度影响的程度影响的程度:T:T与与与与k k呈指数关系呈指数关系呈指数关系呈指数关系, ,因此温度
17、很小的改变因此温度很小的改变因此温度很小的改变因此温度很小的改变, ,反应速反应速反应速反应速率都会有较大的改变率都会有较大的改变率都会有较大的改变率都会有较大的改变.T.T越大越大越大越大,k,k越大越大越大越大. . 活化能的很小改变活化能的很小改变活化能的很小改变活化能的很小改变, ,反应速率也会有较大改变反应速率也会有较大改变反应速率也会有较大改变反应速率也会有较大改变.Ea.Ea越小越小越小越小,k,k越越越越大大大大. .2.2.温度、活化能与温度、活化能与温度、活化能与温度、活化能与v v v v之间的关系之间的关系之间的关系之间的关系 由上式得出：由上式得出：由上式得出：由上式
18、得出：EaEa越大，越大，越大，越大，T T对对对对k k的影响就越大，即的影响就越大，即的影响就越大，即的影响就越大，即T T很小的改很小的改很小的改很小的改变，会有变，会有变，会有变，会有k k较大的改变。较大的改变。较大的改变。较大的改变。 思考题思考题思考题思考题 用用用用k k与与与与T T的关系式来估算温度增加的关系式来估算温度增加的关系式来估算温度增加的关系式来估算温度增加10100 0C C，v v v v增加增加增加增加2 42 4倍，何倍，何倍，何倍，何时会大于时会大于时会大于时会大于4 4倍，何时会小于倍，何时会小于倍，何时会小于倍，何时会小于2 2倍倍倍倍? ?(四)催
19、化剂对化学反应速率的影响1.1.催化剂催化剂催化剂催化剂 定义：能改变化学反应速率定义：能改变化学反应速率定义：能改变化学反应速率定义：能改变化学反应速率, ,而本身化学组成、性质及质而本身化学组成、性质及质而本身化学组成、性质及质而本身化学组成、性质及质量在反应前后都不发生变化的物质叫催化剂量在反应前后都不发生变化的物质叫催化剂量在反应前后都不发生变化的物质叫催化剂量在反应前后都不发生变化的物质叫催化剂 正催化剂和负催化剂：能增加反应速率的为正催化剂，反正催化剂和负催化剂：能增加反应速率的为正催化剂，反正催化剂和负催化剂：能增加反应速率的为正催化剂，反正催化剂和负催化剂：能增加反应速率的为正
20、催化剂，反之为负催化剂之为负催化剂之为负催化剂之为负催化剂2.2.催化原因催化原因催化原因催化原因 它与反应物之间形成了一种势能较低且很不稳定的过渡态它与反应物之间形成了一种势能较低且很不稳定的过渡态它与反应物之间形成了一种势能较低且很不稳定的过渡态它与反应物之间形成了一种势能较低且很不稳定的过渡态活化络合物，改变了反应历程，降低了反应的活化能。活化络合物，改变了反应历程，降低了反应的活化能。活化络合物，改变了反应历程，降低了反应的活化能。活化络合物，改变了反应历程，降低了反应的活化能。3.3.对反应热的影响对反应热的影响对反应热的影响对反应热的影响 催化剂只改变了中间过渡态的能量，而不能改变
21、反应物和催化剂只改变了中间过渡态的能量，而不能改变反应物和催化剂只改变了中间过渡态的能量，而不能改变反应物和催化剂只改变了中间过渡态的能量，而不能改变反应物和生成物的能量，因此，催化剂不能改变反应的反应热。生成物的能量，因此，催化剂不能改变反应的反应热。生成物的能量，因此，催化剂不能改变反应的反应热。生成物的能量，因此，催化剂不能改变反应的反应热。 催化剂既改变了正反应的活化能，也改变了负反应的活化催化剂既改变了正反应的活化能，也改变了负反应的活化催化剂既改变了正反应的活化能，也改变了负反应的活化催化剂既改变了正反应的活化能，也改变了负反应的活化能，且改变的值相等。能，且改变的值相等。能，且改
22、变的值相等。能，且改变的值相等。4.4.催化剂具有特殊的选择性和高度的专一性催化剂具有特殊的选择性和高度的专一性催化剂具有特殊的选择性和高度的专一性催化剂具有特殊的选择性和高度的专一性5.5.酶是生物体内的活体催化剂，有极高的选择性和专一性酶是生物体内的活体催化剂，有极高的选择性和专一性酶是生物体内的活体催化剂，有极高的选择性和专一性酶是生物体内的活体催化剂，有极高的选择性和专一性第二节 化学平衡 一、可逆反应与化学平衡一、可逆反应与化学平衡 ( (一一一一) )可逆反应可逆反应可逆反应可逆反应1.1.定义定义定义定义 在同一条件下在同一条件下在同一条件下在同一条件下, ,能同时向两个相反方向
23、进行的反应叫可逆能同时向两个相反方向进行的反应叫可逆能同时向两个相反方向进行的反应叫可逆能同时向两个相反方向进行的反应叫可逆反应反应反应反应. .2.2.表示表示表示表示 用可逆符号用可逆符号用可逆符号用可逆符号: : 3.3.特点特点特点特点 密闭容器中密闭容器中密闭容器中密闭容器中, ,反应不能进行完全反应不能进行完全反应不能进行完全反应不能进行完全, ,不管进行多久不管进行多久不管进行多久不管进行多久, ,体系中反体系中反体系中反体系中反应物和生成物总是同时存在应物和生成物总是同时存在应物和生成物总是同时存在应物和生成物总是同时存在. . 严格说任何一个反应都不可能始终向一个方向进行严格
24、说任何一个反应都不可能始终向一个方向进行严格说任何一个反应都不可能始终向一个方向进行严格说任何一个反应都不可能始终向一个方向进行, ,但有但有但有但有的反应的反应的反应的反应, ,逆向程度非常小逆向程度非常小逆向程度非常小逆向程度非常小, ,可看成是单向进行可看成是单向进行可看成是单向进行可看成是单向进行. .(二二)化学平衡化学平衡1.1.定义定义定义定义 对于一个可逆反应对于一个可逆反应对于一个可逆反应对于一个可逆反应, ,当正反应速度与逆反应速度相当正反应速度与逆反应速度相当正反应速度与逆反应速度相当正反应速度与逆反应速度相等时等时等时等时, ,反应物和生成物的浓度不再改变反应物和生成物
25、的浓度不再改变反应物和生成物的浓度不再改变反应物和生成物的浓度不再改变, ,此时的反此时的反此时的反此时的反应状态称为化学平衡应状态称为化学平衡应状态称为化学平衡应状态称为化学平衡. .2.2.特点特点特点特点 等等等等: : v v v v正正正正=v=v=v=v逆逆逆逆 定定定定: : : :体系中的浓度一定体系中的浓度一定体系中的浓度一定体系中的浓度一定, , , ,不再改变不再改变不再改变不再改变. . . . 动动动动: : : :反应仍然在进行反应仍然在进行反应仍然在进行反应仍然在进行, , , ,因为正逆反应的速度不为零因为正逆反应的速度不为零因为正逆反应的速度不为零因为正逆反应
26、的速度不为零. . . .3.3.化学平衡时反应达到了最大限度化学平衡时反应达到了最大限度化学平衡时反应达到了最大限度化学平衡时反应达到了最大限度. .4.4.化学平衡是相对的化学平衡是相对的化学平衡是相对的化学平衡是相对的, ,外界条件改变外界条件改变外界条件改变外界条件改变, ,平衡会被破平衡会被破平衡会被破平衡会被破坏坏坏坏. .二、化学平衡常数 ( (一一一一) )化学平衡常数化学平衡常数化学平衡常数化学平衡常数1.1.定义定义定义定义 在一定温度下在一定温度下在一定温度下在一定温度下, ,可逆反应达到平衡时可逆反应达到平衡时可逆反应达到平衡时可逆反应达到平衡时, ,生成物浓度幂的乘积
27、生成物浓度幂的乘积生成物浓度幂的乘积生成物浓度幂的乘积与反应物浓度幂的乘积之比是一个常数与反应物浓度幂的乘积之比是一个常数与反应物浓度幂的乘积之比是一个常数与反应物浓度幂的乘积之比是一个常数. .2.2.公式公式公式公式 设反应为设反应为设反应为设反应为: : aA+bBaA+bB dD+eEdD+eE KcKc = = = = 对气体可以用各物质的分压代替浓度计算平衡常数对气体可以用各物质的分压代替浓度计算平衡常数对气体可以用各物质的分压代替浓度计算平衡常数对气体可以用各物质的分压代替浓度计算平衡常数, ,得得得得KpKp3.3.意义意义意义意义 平衡常数值的大小反映了可逆的程度平衡常数值的
28、大小反映了可逆的程度平衡常数值的大小反映了可逆的程度平衡常数值的大小反映了可逆的程度, ,值越大值越大值越大值越大, ,可逆程度越可逆程度越可逆程度越可逆程度越小小小小. .它是反应进行完全程度的标志它是反应进行完全程度的标志它是反应进行完全程度的标志它是反应进行完全程度的标志. .是化学反应限度的特征是化学反应限度的特征是化学反应限度的特征是化学反应限度的特征值值值值. .4.4.平衡常数随温度改变而改变平衡常数随温度改变而改变平衡常数随温度改变而改变平衡常数随温度改变而改变, ,与浓度变化无关与浓度变化无关与浓度变化无关与浓度变化无关. .5.5.平衡常数适用与基元和非基元反应平衡常数适用
29、与基元和非基元反应平衡常数适用与基元和非基元反应平衡常数适用与基元和非基元反应(二二)书写平衡常数表示式应注意的事项书写平衡常数表示式应注意的事项1.1.平衡常数表达式要注明温度平衡常数表达式要注明温度平衡常数表达式要注明温度平衡常数表达式要注明温度 如如如如:N:N2 2OO4 4(g) 2NO(g) 2NO2 2(g)(g)KcKc = = 3.2 (432k) = = 3.2 (432k)2.2.平衡常数表达式要与化学反应方程式相对应平衡常数表达式要与化学反应方程式相对应平衡常数表达式要与化学反应方程式相对应平衡常数表达式要与化学反应方程式相对应 如如如如:N:N2 2OO4 4(g)
30、2NO(g) 2NO2 2(g)(g) N N2 2OO4 4(g) 2NO(g) 2NO2 2(g)(g)3.3.对固体或纯液体物质对固体或纯液体物质对固体或纯液体物质对固体或纯液体物质, ,其浓度不写入平衡常数中其浓度不写入平衡常数中其浓度不写入平衡常数中其浓度不写入平衡常数中 如如如如:CaCO:CaCO3 3(s) (s) CaO(sCaO(s) + CO) + CO2 2(g)(g) KcKc=CO=CO2 2 4. 4. 对有水参加的反应对有水参加的反应对有水参加的反应对有水参加的反应, ,当体系是水做溶剂的稀溶液当体系是水做溶剂的稀溶液当体系是水做溶剂的稀溶液当体系是水做溶剂的稀
31、溶液, ,可以把水浓可以把水浓可以把水浓可以把水浓度近似为常数度近似为常数度近似为常数度近似为常数. .但当水的量少时但当水的量少时但当水的量少时但当水的量少时, ,仍然要把水的浓度代入常数表仍然要把水的浓度代入常数表仍然要把水的浓度代入常数表仍然要把水的浓度代入常数表达式中达式中达式中达式中. .三、化学平衡的有关计算 ( (一一一一) )已知平衡浓度计算平衡常数已知平衡浓度计算平衡常数已知平衡浓度计算平衡常数已知平衡浓度计算平衡常数 将平衡时各物质的浓度代入平衡常数式计算将平衡时各物质的浓度代入平衡常数式计算将平衡时各物质的浓度代入平衡常数式计算将平衡时各物质的浓度代入平衡常数式计算 如如
32、如如: :在在在在273K,0.2129mol273K,0.2129mol L L-1-1的的的的HAcHAc在水溶液中电在水溶液中电在水溶液中电在水溶液中电离达到平衡后离达到平衡后离达到平衡后离达到平衡后, ,测得测得测得测得HH3 3OO+ 为为为为2.02.01010-3-3molmol L,L,求求求求HAcHAc电离的平衡常数电离的平衡常数电离的平衡常数电离的平衡常数. . HAcHAc + H + H2 2O HO H3 3OO+ + + Ac+ Ac- - 起始起始起始起始浓浓度度度度 0.2129 0.2129 0 0 0 0 平衡平衡平衡平衡浓浓度度度度 0.2129-2.0
33、100.2129-2.010-3-3 2.0102.010-3-3 2.0102.010-3-3 KcKc=(二二)已知平衡浓度计算反应物初始浓度已知平衡浓度计算反应物初始浓度 通过方程式找出平衡浓度和初始浓度关系通过方程式找出平衡浓度和初始浓度关系通过方程式找出平衡浓度和初始浓度关系通过方程式找出平衡浓度和初始浓度关系 如如如如: :合成氨合成氨合成氨合成氨NN2 2+3H+3H2 2 2NH 2NH3 3在某温度下达到平衡时在某温度下达到平衡时在某温度下达到平衡时在某温度下达到平衡时, ,平衡浓平衡浓平衡浓平衡浓度分别为度分别为度分别为度分别为NN2 2=3mol=3mol L L-1-1
34、,H,H2 2=8mol=8mol L L-1-1,NH,NH3 3=4mol=4mol L L-1,-1,计计计计算算算算NN2 2和和和和HH2 2的初始浓度的初始浓度的初始浓度的初始浓度NN2 2+3H+3H2 2 2NH 2NH3 3 初始浓度初始浓度初始浓度初始浓度 x x1 1 x x2 2 0 0 平衡浓度平衡浓度平衡浓度平衡浓度 3 8 4 3 8 4 根据方程式中系数关系根据方程式中系数关系根据方程式中系数关系根据方程式中系数关系 NN2 2消耗的浓度为消耗的浓度为消耗的浓度为消耗的浓度为 4=2(molL4=2(molL-1-1) ) H H2 2消耗的浓度为消耗的浓度为消
35、耗的浓度为消耗的浓度为 4=6(molL4=6(molL-1-1) ) N N2 2的初始浓度的初始浓度的初始浓度的初始浓度=2+3=5=2+3=5(molL(molL-1-1) ) H H2 2的初始浓度的初始浓度的初始浓度的初始浓度=6+8=13=6+8=13(molL(molL-1-1) )( (三三三三) )计算平衡浓度和转化率计算平衡浓度和转化率计算平衡浓度和转化率计算平衡浓度和转化率 如如如如: :某温度下某温度下某温度下某温度下,H,H2 2(g)+I(g)+I2 2(g) 2HI(g)(g) 2HI(g)反应的反应的反应的反应的KcKc=45.7,=45.7,如果反应开始时如果
36、反应开始时如果反应开始时如果反应开始时HH2 2(g)(g)和和和和I I2 2(g)(g)的浓度均为的浓度均为的浓度均为的浓度均为1.00mol1.00mol L L-1-1, ,计计计计算反应平衡时各物质的平衡浓度及算反应平衡时各物质的平衡浓度及算反应平衡时各物质的平衡浓度及算反应平衡时各物质的平衡浓度及HH2 2的平衡转化率的平衡转化率的平衡转化率的平衡转化率. . H H2 2(g) + I(g) + I2 2(g) 2HI(g)(g) 2HI(g) 初始浓度初始浓度初始浓度初始浓度 1.00 1.00 1.001.00 0 0 浓度变化浓度变化浓度变化浓度变化 -x/2 -x/2 -
37、x/2-x/2 +x +x 平衡浓度平衡浓度平衡浓度平衡浓度 1.00-x/2 1.00-x/2 1.00-x/21.00-x/2 x x KcKc= = = 45.7= = = 45.7 解方程式得解方程式得解方程式得解方程式得x=1.54x=1.54 平衡时各物质的浓度为平衡时各物质的浓度为平衡时各物质的浓度为平衡时各物质的浓度为: : H H2 2=I=I2 2=1.00-1.54/2=0.23 mol=1.00-1.54/2=0.23 mol L L-1-1 HI=1.54mol HI=1.54mol L L- -1 1 HH2 2的平衡转化率为的平衡转化率为的平衡转化率为的平衡转化率
38、为= = 100%100% = = 100%=77%100%=77%( (四四) )通过通过Q Q与与KcKc的比值来判断反应的状态或反向的比值来判断反应的状态或反向1.Q1.Q定义定义 Q Q表示在任意状态下表示在任意状态下, ,生成物浓度幂次方乘积与反生成物浓度幂次方乘积与反应物浓度幂次方乘积的比应物浓度幂次方乘积的比, ,称为反应商称为反应商. .2.Q2.Q值判断反应的状态和反向值判断反应的状态和反向 Q=Q=KcKc , ,体系为平衡状态体系为平衡状态 QQQKcKc体系为非平衡状态体系为非平衡状态, ,反应逆反向进行反应逆反向进行3.Q3.Q与与KcKc的不同的不同 Q Q指任意状
39、态下浓度关系的比指任意状态下浓度关系的比, ,与温度无关与温度无关. .而而KcKc指平衡状态下浓度关系的比指平衡状态下浓度关系的比, ,与温度有关与温度有关 在一定温度下的某一反应在一定温度下的某一反应,Q,Q值不一定值不一定, ,KcKc一定一定. . ( (四四) )通过通过Q Q与与KcKc的比值来判断反应的状态或反向的比值来判断反应的状态或反向1.Q1.Q定义定义 Q Q表示在任意状态下表示在任意状态下, ,生成物浓度幂次方乘积与反生成物浓度幂次方乘积与反应物浓度幂次方乘积的比应物浓度幂次方乘积的比, ,称为反应商称为反应商. .2.Q2.Q值判断反应的状态和反向值判断反应的状态和反
40、向 Q=Q=KcKc , ,体系为平衡状态体系为平衡状态 QQQKcKc体系为非平衡状态体系为非平衡状态, ,反应逆反向进行反应逆反向进行3.Q3.Q与与KcKc的不同的不同 Q Q指任意状态下浓度关系的比指任意状态下浓度关系的比, ,与温度无关与温度无关. .而而KcKc指平衡状态下浓度关系的比指平衡状态下浓度关系的比, ,与温度有关与温度有关 在一定温度下的某一反应在一定温度下的某一反应,Q,Q值不一定值不一定, ,KcKc一定一定. . 第三节 化学平衡的移动 一、浓度对化学平衡的移动一、浓度对化学平衡的移动一、浓度对化学平衡的移动一、浓度对化学平衡的移动1.1.平衡移动平衡移动平衡移动
41、平衡移动 平衡是相对的平衡是相对的平衡是相对的平衡是相对的, ,暂时的暂时的暂时的暂时的, ,一旦外界条件改变，平衡就会破坏一旦外界条件改变，平衡就会破坏一旦外界条件改变，平衡就会破坏一旦外界条件改变，平衡就会破坏, ,产生新的平衡产生新的平衡产生新的平衡产生新的平衡, ,这就是化学平衡的移动。这就是化学平衡的移动。这就是化学平衡的移动。这就是化学平衡的移动。2.2.浓度对平衡移动的影响浓度对平衡移动的影响浓度对平衡移动的影响浓度对平衡移动的影响 增加反应物浓度增加反应物浓度增加反应物浓度增加反应物浓度, ,根据质量作用定律根据质量作用定律根据质量作用定律根据质量作用定律, ,增加了增加了增加
42、了增加了v v v v正正正正, , , ,则此时则此时则此时则此时v v v v正正正正vvvv逆逆逆逆, , , ,平衡破坏平衡破坏平衡破坏平衡破坏, , , ,且向正方向移动且向正方向移动且向正方向移动且向正方向移动. . . . 增加生成物的浓度增加生成物的浓度增加生成物的浓度增加生成物的浓度, ,情况和上面所叙恰好相反情况和上面所叙恰好相反情况和上面所叙恰好相反情况和上面所叙恰好相反, ,平衡向逆方平衡向逆方平衡向逆方平衡向逆方向移动向移动向移动向移动. .3.3.与转化率的关系与转化率的关系与转化率的关系与转化率的关系 转化率是指某一反应物转化为生成物的程度转化率是指某一反应物转化
43、为生成物的程度转化率是指某一反应物转化为生成物的程度转化率是指某一反应物转化为生成物的程度. .平衡移动平衡移动平衡移动平衡移动, ,转转转转化率肯定会改变化率肯定会改变化率肯定会改变化率肯定会改变. .当减少生成物使平衡移动时当减少生成物使平衡移动时当减少生成物使平衡移动时当减少生成物使平衡移动时, ,任何一反应任何一反应任何一反应任何一反应物的转化率都增加物的转化率都增加物的转化率都增加物的转化率都增加; ;当增加某一反应物使平衡移动时当增加某一反应物使平衡移动时当增加某一反应物使平衡移动时当增加某一反应物使平衡移动时, ,该反该反该反该反应物的转化率不增加应物的转化率不增加应物的转化率不
44、增加应物的转化率不增加, ,但其它反应物的转化率将增加但其它反应物的转化率将增加但其它反应物的转化率将增加但其它反应物的转化率将增加. . 思考题思考题思考题思考题 生产时生产时生产时生产时, ,为增加高价格反应物的转化率为增加高价格反应物的转化率为增加高价格反应物的转化率为增加高价格反应物的转化率, ,可以采取那些措施可以采取那些措施可以采取那些措施可以采取那些措施? ?二、压强对化学平衡的影响1.1.压强的影响压强的影响 增大体系的压强增大体系的压强, ,平衡将向着气体分子数少的方向平衡将向着气体分子数少的方向移动移动. .反之成立反之成立. .2.2.条件条件 压强只对有气态物质参加压强
45、只对有气态物质参加, ,反应前后气体分子总数反应前后气体分子总数不等的反应有影响不等的反应有影响. . 因为改变压强的实质是改变了体系的体积因为改变压强的实质是改变了体系的体积, ,从而改从而改变物质的浓度变物质的浓度. .而压强对液体和固体的体积改变不而压强对液体和固体的体积改变不大大, ,可忽略不计可忽略不计. .当反应前后分子总数相等时当反应前后分子总数相等时, ,改变改变压强压强, ,v v正正与与v v逆逆改变相同改变相同, ,故平衡不移动故平衡不移动. .三、温度对化学平衡的影响1.1.温度对平衡的影响温度对平衡的影响温度对平衡的影响温度对平衡的影响 根据根据根据根据k=k=AeA
46、e-Ea/RT -Ea/RT lnklnk=- =- + C + C 可推倒出可推倒出可推倒出可推倒出lnln = = 对吸热反应对吸热反应对吸热反应对吸热反应, , H0,H0,温度升高温度升高温度升高温度升高,T,T2 2-T-T1 10,0,有有有有k k2 2kk1 1, ,反反反反应应向正反向向正反向向正反向向正反向进进行行行行. .反之反之反之反之, ,放放放放热热反反反反应应, ,升高温度升高温度升高温度升高温度, ,反反反反应应向逆方向向逆方向向逆方向向逆方向进进行行行行. .2.2.原因原因原因原因 温度对吸热和放热反应影响的速率程度不同温度对吸热和放热反应影响的速率程度不同
47、温度对吸热和放热反应影响的速率程度不同温度对吸热和放热反应影响的速率程度不同, ,升高温度升高温度升高温度升高温度, ,吸热吸热吸热吸热反应速率增大的倍数大于放热反应速率增大的倍数反应速率增大的倍数大于放热反应速率增大的倍数反应速率增大的倍数大于放热反应速率增大的倍数反应速率增大的倍数大于放热反应速率增大的倍数. .平衡向吸平衡向吸平衡向吸平衡向吸热方向移动热方向移动热方向移动热方向移动, ,反之向放热方向移动反之向放热方向移动反之向放热方向移动反之向放热方向移动. .3.3.与浓度影响比较与浓度影响比较与浓度影响比较与浓度影响比较 浓度和压强的影响是在同样的反应限度下浓度和压强的影响是在同样
48、的反应限度下浓度和压强的影响是在同样的反应限度下浓度和压强的影响是在同样的反应限度下, ,移动平衡点移动平衡点移动平衡点移动平衡点. .而温而温而温而温度的影响是在不同的反应限度下度的影响是在不同的反应限度下度的影响是在不同的反应限度下度的影响是在不同的反应限度下, ,移动平衡点移动平衡点移动平衡点移动平衡点. .四、催化剂与化学平衡 1.1.催化剂的影响催化剂的影响催化剂的影响催化剂的影响 催化剂能同时且相等地改变正反应和逆反应的活化能催化剂能同时且相等地改变正反应和逆反应的活化能催化剂能同时且相等地改变正反应和逆反应的活化能催化剂能同时且相等地改变正反应和逆反应的活化能, ,因此催化剂不改
49、变平衡因此催化剂不改变平衡因此催化剂不改变平衡因此催化剂不改变平衡. . 2.2.催化剂能缩短达到平衡所需要的时间催化剂能缩短达到平衡所需要的时间催化剂能缩短达到平衡所需要的时间催化剂能缩短达到平衡所需要的时间 3.3.总结总结总结总结 影响平衡移动的因素有影响平衡移动的因素有影响平衡移动的因素有影响平衡移动的因素有: :浓度、温度、压强浓度、温度、压强浓度、温度、压强浓度、温度、压强 使平衡移动的方向是使平衡移动的方向是使平衡移动的方向是使平衡移动的方向是: :向着减弱这种改变的条件的反向移动向着减弱这种改变的条件的反向移动向着减弱这种改变的条件的反向移动向着减弱这种改变的条件的反向移动.
50、. 思考题思考题思考题思考题 可逆反应可逆反应可逆反应可逆反应A(gA(g) + ) + B(sB(s) 2C(g) 2C(g)的的的的Q0Q0达平衡时达平衡时达平衡时达平衡时, ,如果改变下述各项条件如果改变下述各项条件如果改变下述各项条件如果改变下述各项条件, ,试将各项的变化填入表中试将各项的变化填入表中试将各项的变化填入表中试将各项的变化填入表中 操作条件操作条件操作条件操作条件V V正正V V逆逆K K正正K K逆逆平衡常数平衡常数平衡常数平衡常数平衡移动方向平衡移动方向平衡移动方向平衡移动方向增加增加增加增加A A的分压的分压的分压的分压压缩体积压缩体积压缩体积压缩体积降低温度降低温度降低温度降低温度加入催化剂加入催化剂加入催化剂加入催化剂
