1.3-1.4化学平衡和化学反应速率-2013.ppt

1.3 化学反应进行的程度和化学平衡 1.3.1 化学平衡和平衡常数 化学平衡的基本特征 可逆反应 化学平衡 化学平衡的基本特征 在适宜条件，可逆反应可以达到平衡状态。 化学平衡是动态平衡，从微观上看，正、逆反应仍在进行，只是净反应结果无变化。 当条件一定时，平衡状态下，平衡组成不再随时间发生变化，系统中各物质的分压或浓度都保持不变。 平衡组成与达到平衡的途径无关。 标准平衡常数表达式 标准平衡常数表达式 标准平衡常数的几点说明 标准平衡常数的几点说明 平衡常数与标准吉布斯自由能变 例10解 化学平衡的有关计算 有关化学平衡的计算 例12 例12解 例12解 例12解 例14 例14 解 例14 解 化学平衡计算中应注意： 1.3.2 化学平衡的移动 1.3.2 化学平衡的移动 浓度对化学平衡的影响 浓度对化学平衡的影响 应用： 压力对化学平衡的影响 压力对化学平衡的影响 例16 例16解 例16解 温度对化学平衡的影响 温度对化学平衡的影响 温度对化学平衡的影响 例18 例18解 1.4 化学反应速率 平均速率 1.4.2 影响化学反应速率的因素 浓度的影响和反应级数 基元反应与质量作用定律 基元反应（elementary reaction） 反应物分子在碰撞中一步直接转化为生成物分子的反应称为简单反应或基元反应，简称元反应。 复合反应（complex reaction) 由两个或两个以上元反应组合而成的总反应称为复合反应。复合反应是分多步进行的反应，可用实验的方法检测到中间产物的存在。 质量作用定律（Law of mass action） 1862-1879年，挪威化学家古德贝（Guldberg）和瓦格（Waage）总结出一个经验规律：基元反应的反应速率与反应物浓度（以方程式中化学计量数的绝对值为指数）的乘积成正比。 化学反应速率方程式 对一般的基元反应 简单反应 复合反应 初始速率法应用实例19 Arrhennius Equation 例20 例20解 例20解 说明 反应的活化能和催化剂 碰撞理论 能够发生有效碰撞的分子叫活化分子（activating molecular）。活化分子具有比普通分子更高的能量，在碰撞时才能克服电子云之间的相互排斥作用而相互接近，从而打破原有的化学键而形成新分子，即发生化学反应。 化学反应过程中能量变化曲线 关于反应的活化能的几点说明 不同的化学反应的活化能大小不同，活化能可通过实验测定，也可通过计算得到。 2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g)，Ea=251kJ·mol-1 HCl+NaOH→NaCl+H2O， Ea≈20kJ·mol-1 一般反应的活化能在60～250kJ·mol-1之间； 离子反应和沉淀反应的Ea都很小，反应速率大； 一般认为Ea小于63kJ·mol-1的为快速反应； 活化能小于40kJ·mol-1和大于400kJ·mol-1的反应都很难测定出。 加快反应速率的方法 活化分子总数＝活化分子分数?分子总数 增大浓度(或气体压力) 升高温度 降低活化能 例 22 例 22解 催化剂作用的特征 催化剂与化学平衡 1.4.3 影响多相反应速率的因素 单相反应和多相反应 影响多相反应速率的因素 加快多相反应的方法 影响反应速率的其他因素 德国科学家获得2007年度诺贝尔化学奖 汽车尾气净化催化剂 酶催化 化学反应方向的判据（非标态任意指定温度下） 熵判据和吉布斯自由能判据的比较 哈伯用氮气和氢气制氨 反应的本质 浓度 温度 催化剂 反应分子间的接触 扩散作用、吸附或脱附作用 铁与盐酸的反应 扩散作用、吸附或脱附作用等也同样影响到反应速率。 多相反应是在相与相之间的界面上进行的，因此增大相与相的接触面积和改变界面的物理或化学性质，可增加反应速率。如：固体粉碎、液体搅拌、液体喷淋、雾化等。 块状铁与盐酸反应进行得非常缓慢, 而铁粉与盐酸的反应则要快得多： 光 高能射线 超声波 电场 磁场等。 均相催化：催化剂与反应物种在同一相中的催化反应。例如 多相催化：催化剂与反应物种不属于同一物相的催化反应。例如汽车尾气(NO和CO)的催化转化： 均相催化与多相催化 格哈德·埃特尔1936年10月10日生于德国斯图加特，1965年获得慕尼黑技术大学物理化学博士学位，现在德国马普学会弗里茨—哈伯研究所从事研究工作。他是1988年以后获得诺贝尔化学奖的首位德国人。是与中国交往最密切的诺贝尔奖得主。（个人主页：http://w3.rz-berlin.mpg.de/pc/PCarchive