化学反应速度和化学平衡省公开课一等奖全国示范课微课金奖课件

第三章化学平衡和化学反应速率热力学处理了化学反应可能性问题,但化学反应实际上发生,却是动力学研究范围。化学反应速率,即是动力学基础。自发过程是否一定进行得很快?

实际上,速率相当慢!实际上,反应速率相当快!热力学可能性;动力学现实性第1页一、化学平衡和特征

化学反应有可逆反应与不可逆反应之分，但大多数化学反应都是可逆。可逆化学反应进行到一定程度,到达动态平衡。

似乎(1)和(2)进行程度很不一样。要用一个物理量来表明其大小,定量描述之。

引入平衡常数概念。

§3-1化学平衡

高温第2页就是DG=0或者u正=u负平衡状态:什么是平衡状态？

在密闭容器中，可逆反应不能进行到底。不可逆反应几乎能进行到底。比如：MnO22KClO3(s)2KCl(s)+3O2(g)●客观上，系统组成不再随时间而变●Δ

rG=0化学平衡状态●化学平衡是动态平衡●化学平衡是有条件平衡化学平衡有以下几个鲜明特征第3页习惯上用Kθ(标准平衡常数）来表示Ｑeq，所以二、标准平衡常数及其相关计算当反应达平衡时Δ

rG=0，此时在一定温度下,可逆反应到达平衡时,生成物活度幂连乘积与反应物活度幂连乘积之比,是一个常数Kθ,幂指数为化学计量数。

第4页说明：（1）Ｑ是指反应开始时（非平衡态）生成物活度和反应物活度比值，而Ｋθ是指反应到达平衡时生成物活度和反应物活度比值。（2）平衡常数表示式和数值与反应式书写相关。比如：你能搞清之间关系吗？第5页利用平衡常数可进行相关化学平衡计算。第6页即:K

3=K

1×K

2

反应式相加(减),

平衡常数相乘(除)。

2NO+O2=2NO2(1)2NO2=N2O4(2)(1)+(2)得2NO+O2=N2O4(3)第7页三、多重平衡规则定义：化学反应平衡常数也可利用多重平衡规则计算取得。假如某反应能够由几个反应相加（或相减）得到，则该反应平衡常数等于几个反应平衡常数之积（或商）。第8页（1）2BrCl(g)=Cl2(g)+Br2(g)

K

1=0.45

（2）I2(g)+Br2(g)=2IBr(g)

K

2

=

0.051

计算反应:（3）2BrCl(g)+I2(g)=2IBr(g)+Cl2(g)K

3

例：已知25℃时反应解：反应（1）+（2）得：2BrCl(g)+I2(g)=2IBr(g)+Cl2(g)第9页§3-2化学平衡移动条件改变从旧平衡状态转变到新平衡状态过程称为平衡移动。1848年，法国科学家LeChatelier(勒夏特列)提出：平衡移动原理勒夏特列(LeChatelierH,1850-1936)法国无机化学家，巴黎大学教授.第10页

假如改变平衡系统条件之一（浓度、压力和温度），平衡就向能减弱这种改变方向移动（定性）。勒夏特列原理适合用于处于平衡状态系统，也适合用于相平衡系统。平衡移动原理第11页定量描述时：由Ｑ与Ｋθ值大小就判断反应方向。Q<Kθ

反应正向进行Q=Kθ

平衡状态Q>Kθ

反应逆向进行第12页例：恒温恒容下，2GeO(g)+W2O6(g)=2GeWO4(g)

若反应开始时，GeO和W2O6

分压均为100.0kPa，平衡时GeWO4(g)分压为98.0kPa，求平衡时GeO和W2O6分压以及反应标准平衡常数。标准平衡常数试验测定开始pB/kPa100.0100.00改变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页p(GeO)=100.0kPa-98.0kPa=2.0kPap(W2O6)=100.0kPa–98.0/2kPa=51.0kPa第14页例：反应CO(g)+H2O(g)→H2(g)+CO2(g)在某温度时,Kθ=9,求CO和H2O起始浓度皆为0.02

mol.dm-3时,CO转化率α。

解：第15页在其余条件相同前提下,Kθ

值越大,转化率越高,反应进行程度越高。3第16页例：酯化反应：C2H5OH(l)+CH3COOH(l)=CH3COOC2H5(l)+H2O(l)可看作理想溶液反应。在298K时，若将2.0molC2H5OH与2.0molCH3COOH混合，平衡时各种物质有2/3变为生成物。今将138gC2H5OH与120gCH3COOH在298K混合，试问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页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页温度对化学平衡影响第19页在温度改变范围不大时lnKq(T)与1/T呈直线关系第20页两式相减得：当温度为T1时当温度为T2时

利用公式能够进行关于K

和T计算

第21页例：

求2NO2(g)=N2O4(g)298K时K

。

×2第22页请尤其注意！●催化剂不能使化学平衡发生移动

催化剂使正、逆反应活化能减小相同量，同等倍数增大正、逆反应速率系数，但不能改变标准平衡常数，也不改变反应熵。催化剂只能缩短反应到达平衡时间，不能改变平衡组成。第23页低温、加压有利于平衡正