第二章化学反应速率及化学平衡

第二章化学反应速率及化学平衡第1页，课件共39页，创作于2023年2月1、熟悉化学反应的速率及影响因素。2、掌握化学平衡及标准平衡常数的表达方式、意义和计算。3、理解浓度、压力、温度对化学平衡移动的影响。4、初步认识多重平衡原理和多重平衡常数的表达。5、熟悉化学平衡在药物生产、药物质量控制上的应用。

本章教学要求第2页，课件共39页，创作于2023年2月1、在指定条件下反应进行的方向和限度……化学热力学。2、反应进行速率和具体步骤(反应机理)……化学动力学。

研究化学反应速率与化学反应的机理，是化学动力学的任务。第一节：化学反应速率和反应机理

前言化学反应涉及两个基本问题：第3页，课件共39页，创作于2023年2月一、反应速率的表示方法

反应速率一般以在单位时间、单位体积中反应物的量的减少或产物的量的增加来表示。1、平均速率反应物取“-”，产物取“+”第4页，课件共39页，创作于2023年2月例：在298K下，将2.1mol·L-1的N2O5充入一密闭容器中，分解反应中各物质浓度变化如下：

课堂例题

2N2O5（g）→4NO2(g)

+

O2(g)起始浓度/mol·L-12.1

0

0100秒末浓度/mol·L-11.95

0.30

0.075试计算反应开始100秒内的平均速率。第5页，课件共39页，创作于2023年2月苯胺2、瞬时速率瞬时速率是缩短时间间隔，令△t趋近于零时的速率。

瞬时速率只能用作图的方法得到，例如对于反应（45℃

）：

2N2O5→4NO2+O2一、反应速率的表示方法第6页，课件共39页，创作于2023年2月

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第7页，课件共39页，创作于2023年2月第一节：胺类一、化学反应的可逆性

在同一条件下，某一反应既能向正反应方向又能向逆反应方向进行，这便叫做反应的可逆性。几乎所有的化学反应都具有可逆性，即为可逆反应(reversiblele—action)，

例如:在高温时，一氧化碳与水蒸气作用生成二氧化碳和氢气：

第二节:化学反应的可逆性和化学平衡CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)

第8页，课件共39页，创作于2023年2月可逆反应实例以下反应均为可逆反应：

（氧化还原反应）

（弱酸电离平衡）

(配位平衡)(沉淀溶解平衡）

HAc+H2OAc-+H3+O

Ag++2NH3

[Ag(NH3)2]+

AgCl(s)

Ag+(aq)+Cl-(aq)

MMn++ne第9页，课件共39页，创作于2023年2月第一节：胺类苯胺二、化学平衡

经过一定时间，正反应速率和逆反应速率相等了，CO2、H2、H2O、CO四种气体的浓度不再随时间改变，这时建立了化学平衡。CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)

化学平衡建立的标志：物料浓度不随时间发生变化第10页，课件共39页，创作于2023年2月反应速率时间T正逆反应速率变化示意图Ｖ正Ｖ逆化学平衡正逆反应速率变化示意图化学平衡建立的条件：正逆反应速率相等第11页，课件共39页，创作于2023年2月化学平衡建立的条件:正向反应和逆向反应的反应速率相等。化学建立平衡的标志:反应物和生成物的浓度不随时间改变。化学平衡是相对的和有条件的动态平衡。(提示：A：可逆反应B：恒温C：密闭条件）

当外界因素改变时，正、逆反应速率发生变化，原有平衡将受到破坏，直至在新条件下又建立起新的化学平衡。化学平衡状态具有以下几个重要特点第12页，课件共39页，创作于2023年2月第一节：胺类一、标准平衡常数１、稀溶液中反应的标准平衡常数:

在一定温度下达到化学平衡时，各物质的浓度不再随时间而变,这时的浓度称为平衡浓度。它们之间存在如下定量关系：

第二节：标准平衡常数及其计算

ｄＤ(aq)＋eE(aq)=ｇＧ(aq)+hH(aq)第13页，课件共39页，创作于2023年2月２、气体混合物反应的标准平衡常数对气体混合物中的可逆反应：平衡分压之间存在如下定量关系：

ｄＤ(ｇ)＋eE(ｇ)=ｇＧ(ｇ)+hH(g)一、标准平衡常数第14页，课件共39页，创作于2023年2月对非均相可逆反应：eE(s)+fＦ(aq)=dD(l)+hH(g)３、非均相反应的标准平衡常数在一定温度下达到平衡时，存在如下定量关系：一、标准平衡常数第15页，课件共39页，创作于2023年2月例如用盐酸溶解碳酸钙的离子反应：

CaCO3（s）+2H+（aq）=Ca2+（aq）+CO2（g）+H2O（l）在一定温度下达到平衡时，其标准平衡常数的表达式为：课堂习题第16页，课件共39页，创作于2023年2月书写标准平衡常数表达式时应注意以下几点：1、有纯固体、纯液体参加反应的体系:CaCO3（s）=CaO（s）＋CO2（g）固体物质、纯液体或稀溶液中的溶剂，其浓度不随反应而变化，所以可将它们的浓度视为1。第17页，课件共39页，创作于2023年2月2、多重反应平衡体系:

将两个独立反应相加，所得总反应的标准平衡常数等于这两个相加反应的标准平衡常数之乘积。2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)(1)2NO2(g)N2O4(g)(2)2NO(g)＋O2(g)N2O4(g)(3)从反应式看（1）+（2）=（3）而且：=K3θ

第18页，课件共39页，创作于2023年2月多重平衡原理（1）+（2）=（3）K3=K1·K2（1）－（2）=（3）K3=K1/K2（2）=（1）×mK2=K1m多重平衡原理书写标准平衡常数表达式时应注意以下几点：多重平衡原理：第19页，课件共39页，创作于2023年2月3、不同写法的同一反应标准平衡常数间的关系2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)

(1)

SO3(g)SO2(g)＋1/2O2(g)(2)你能总结规律吗?第20页，课件共39页，创作于2023年2月课堂习题１、某温度下，反应SO2+1/2O2=SO3的平衡常数Kθ=50；在同一温度下，反应2SO3=2SO2+O2的平衡常数Kθ=（）

A：2500B：4×10-4C：100D：2×10-2

第21页，课件共39页，创作于2023年2月课堂习题请理论上预测下列反应的趋势：解：∵（Ⅲ）=（Ⅰ）+（Ⅱ）×（-2）（Ⅰ）（Ⅱ）（Ⅲ）

因此Mg(OH)2在氯化铵溶液中的溶解趋势不大,实际工作中,应该用大浓度的氯化铵溶液。第22页，课件共39页，创作于2023年2月化学平衡常数与电离度化学平衡常数Kc电离度α表达意义化学反应的趋势电离的程度表现形式平衡常数转化率浓度影响×√压力影响×√温度影响√√第23页，课件共39页，创作于2023年2月

当外界条件改变，可逆反应从一种平衡状态转变到另一种条件下的平衡状态的过程，叫做化学平衡的移动。

第三节:化学平衡的移动浓度、压力、温度对平衡的影响第24页，课件共39页，创作于2023年2月一定温度下,对于可逆反应：反应商：一、浓度对化学平衡的影响

任意状态浓度为了讨论的方便，我们人为地定义：

aA+bB

dD+eE第25页，课件共39页，创作于2023年2月

在平衡体系中，如果其它条件不变，增大（或减小）其中某物质的浓度，平衡就向减小（或增大）该物质浓度的方向移动。

Qc＜Kθ

正反应自发进行

Qc=Kθ

反应处于平衡状态

Qc＞Kθ

逆反应自发进行平衡移动原理一、浓度对化学平衡的影响

第26页，课件共39页，创作于2023年2月

由于压力对固体和液体体积的影响极小，所以压力改变对固体和液体反应的平衡体系几乎没有影响。对于有气体参加的反应，压力改变可能使平衡发生移动。

压力改变有两种情况：１、改变某气体的分压２、改变体系的总压力二、压力对化学平衡的影响

与改变浓度的效果是一样的第27页，课件共39页，创作于2023年2月

改变体系的总压力只对那些反应前后气体分子数目有变化的反应有影响：增大体系的总压力，平衡向气体分子数目减少的方向移动。减小体系的总压力，平衡向气体分子数目增多的方向移动。二、压力对化学平衡的影响

第28页，课件共39页，创作于2023年2月

eE(g)+fＦ(g)dD(g)+hH(g)只改变体系的总压力使之为原来的m倍时：A：增大体系的总压力，即：m＞1时a.当（e＋f）＞（d＋h）时，åBBn＜0Qc＜Kθ平衡向正反应方向b.当（e＋f）＜（d＋h）时åBBn＞0Qc＞Kθ平衡向逆反应方向B：减小体系的总压力时……..（略）数学演算第29页，课件共39页，创作于2023年2月FeCl3三、温度对化学平衡的影响FeCl3+H2OFe(OH)3+3HCl加热促进水解进行形成Fe(OH)3溶胶升温有利于水解反应模拟实验：把淡黄色的三氯化铁溶液分别加入到冷水和热水中,观察现象。第30页，课件共39页，创作于2023年2月

浓度和压力对化学平衡的影响是通过改变体系的反应商Qc，使之不再等于Kθ来实现的。这时Kθ不变。温度的影响则不同，它是通过改变Kθ,导致平衡发生移动的。三、温度对化学平衡的影响第31页，课件共39页，创作于2023年2月三、温度对化学平衡的影响讨论状态一：Ｔ1→K1对某个可逆反应来说，我们做如下改变：从T1状态→T2状态状态二：Ｔ2→

K2请问：我们最后作为评判标准的化学平衡常数是K1还是K2？T1状态T2状态第32页，课件共39页，创作于2023年2月1、若正反应是吸热反应，ΔrHθ则为正值:A：升高温度：T2—T1＞0，K2θ＞K1θ使Kθ值增大，向正反应方向B：降低温度：T2—T1＜

0，K2θ＜

K1θ

使Kθ值减小，向逆反应方向2、若反应是放热反应，ΔrHθ则为负值:略…（同学们自己推导一下结论，总结一下温度对化学平衡的综合影响）三、温度对化学平衡的影响第33页，课件共39页，创作于2023年2月

总之，升高温度，有利于吸热反应，平衡向吸热反应方向移动；降低温度，有利于放热反应，平衡向放热反应方向移动。第34页，课件共39页，创作于2023年2月温度对化学平衡影响的实验三、温度对化学平衡的影响

2NO2(g)N2O4(g)ΔrHθ=-57.19kJ.mol-1

(红棕色)(无色)第35页，课件共39页，创作于2023年2月

假如改变平衡系统的条件之一，如温度、压力、浓度等，平衡就向能减弱这个改变的方向移动。这个规律叫做吕•查德里原理，也叫做平衡移动原理。平衡反应物生成物

浓度、压力、温度化学平衡移动的规律

法国的化学家吕•查德里（LeChatelier）在1887年从以上这些结论中，总结出一条著名规律：第36页，课件共39页，创作于2023年2月课堂习题选择题1、下列方法中，能改变可逆反应的标准平衡常数的是（）

A:改变体系的温度B:改变反应物浓度C:加入催化剂D:改变平衡压力2、化学反应达到平衡的特征是（）A:反应物和生成物的浓度相等B:正逆反应物的速率常数相等C:反应物和生成物的浓度为常数D:各物质的浓度不随时间而变第37页，课件共39页，创作于2023年