8.1化學(xué)反應(yīng)平衡及影響的分析職業(yè)教育應(yīng)用化工技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫《化工產(chǎn)品檢驗》課程化學(xué)平衡及移動的規(guī)律職業(yè)教育應(yīng)用化工技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫《化工產(chǎn)品檢驗》課程可逆反應(yīng)與化學(xué)平衡同時可向正逆兩個方向進行的化學(xué)反應(yīng)稱為可逆反應(yīng)，并把從左向右進行的反應(yīng)稱作正反應(yīng)；從右向左進行的反應(yīng)則稱作逆反應(yīng)。例如在四個密閉容器中分別加入不同數(shù)量的H2(g)、I2(g)和HI(g)，發(fā)生如下反應(yīng)：H2(g)+I2(g)

2HI(g)加熱到427℃，恒溫1、可逆反應(yīng)恒溫(3)在一定溫度下化學(xué)平衡一旦建立，平衡常數(shù)則一定。化學(xué)平衡具有以下特征：(1)化學(xué)平衡是一個動態(tài)平衡,反應(yīng)系統(tǒng)達到平衡時，表面上反應(yīng)已經(jīng)停止，實際上正逆反應(yīng)正以相同的速度進行。(2)化學(xué)平衡是相對的，同時也是有條件的。條件發(fā)生了變化，原有的平衡將被破壞，代之以新的平衡?；瘜W(xué)平衡的移動1、濃度或分壓對化學(xué)平衡的影響實際應(yīng)用

為了充分利用某一反應(yīng)物，常常讓價格相對較低的另一反應(yīng)物過量，以提高前者的轉(zhuǎn)化率；或者從平衡系統(tǒng)中，不斷移出生成物，使平衡向右移動，提高轉(zhuǎn)化率。壓力的變化對液相或固相反應(yīng)的平衡幾乎沒有影響。P=nRT/V影響化學(xué)平衡的因素承擔(dān)院校寧波職業(yè)技術(shù)大學(xué)職業(yè)教育應(yīng)用化工技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫《化工產(chǎn)品檢驗》課程1、濃度或分壓對化學(xué)平衡的影響實際應(yīng)用

為了充分利用某一反應(yīng)物，常常讓價格相對較低的另一反應(yīng)物過量，以提高前者的轉(zhuǎn)化率；或者從平衡系統(tǒng)中，不斷移出生成物，使平衡向右移動，提高轉(zhuǎn)化率。壓力的變化對液相或固相反應(yīng)的平衡幾乎沒有影響。P=nRT/V化學(xué)反應(yīng)自發(fā)性和化學(xué)平衡移動方向的判斷依據(jù)承擔(dān)院校寧波職業(yè)技術(shù)大學(xué)職業(yè)教育應(yīng)用化工技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫《化工產(chǎn)品檢驗》課程反應(yīng)商Q：任意態(tài)標準平衡常數(shù)KΘ：平衡態(tài)當Q=K

時，系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)；化學(xué)反應(yīng)進行方向的反應(yīng)商判據(jù)當Q＜K

時，說明生成物的濃度（或分壓）小于平衡濃度（或分壓），反應(yīng)將向正方向進行；當Q＞K

時，系統(tǒng)也處于不平衡狀態(tài)，反應(yīng)將向逆方向進行。平衡常數(shù)與化學(xué)反應(yīng)的程度1、平衡轉(zhuǎn)化率平衡常數(shù)和轉(zhuǎn)化率的共同點區(qū)別平衡常數(shù)：溫度的函數(shù)，只與溫度有關(guān)，與起始濃度無關(guān)轉(zhuǎn)化率：

不僅與溫度有關(guān)，還與反應(yīng)物的起始狀態(tài)有關(guān)，并必須指明是哪種反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，反應(yīng)物不同，轉(zhuǎn)化率的數(shù)值往往也不同。均能表示反應(yīng)進行的程度5.3化學(xué)平衡的移動P951、濃度或分壓對化學(xué)平衡的影響實際應(yīng)用

為了充分利用某一反應(yīng)物，常常讓價格相對較低的另一反應(yīng)物過量，以提高前者的轉(zhuǎn)化率；或者從平衡系統(tǒng)中，不斷移出生成物，使平衡向右移動，提高轉(zhuǎn)化率。壓力的變化對液相或固相反應(yīng)的平衡幾乎沒有影響。P=nRT/V化學(xué)平衡表達式的書寫承擔(dān)院校寧波職業(yè)技術(shù)大學(xué)職業(yè)教育應(yīng)用化工技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫《化工產(chǎn)品檢驗》課程2.2平衡常數(shù)1.平衡常數(shù)平衡常數(shù)K：在一定溫度下，對任何可逆反應(yīng)，達到平衡時,以化學(xué)計量數(shù)為冪指數(shù)的生成物濃度的乘積與以化學(xué)計量數(shù)為冪指數(shù)的反應(yīng)物濃度的乘積之比，叫實驗平衡常數(shù)（或經(jīng)驗平衡常數(shù)）例如N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

p2(NH3)

p(N2)

p3(H2)經(jīng)驗平衡常數(shù)的單位不能確定,它的大小說明平衡時反應(yīng)進行的程度!!!!!Kp

=‘’2.標準平衡常數(shù)K

有關(guān)組分的濃度(或分壓)都必須用相對濃度(或相對分壓)來表示，即反應(yīng)方程式中各物種的濃度(或分壓)均須分別除以其標準態(tài)的量，即除以c

(1mol

L

1)或p

(100kPa),標準平衡常數(shù)是量綱為一的量。例如MnO2(s)+2Cl

(aq)+4H+Mn2+(aq)+Cl2(g)+2H2O(l)

K

=書寫和應(yīng)用標準平衡常數(shù)表達式應(yīng)注意事項:（1）平衡常數(shù)表達式中各物質(zhì)的濃度（或分壓），必須是在系統(tǒng)達到平衡狀態(tài)時相應(yīng)的值。

（2）平衡常數(shù)表達式要與化學(xué)方程式相對應(yīng)。同一個化學(xué)反應(yīng)，用不同化學(xué)方程式表示時，平衡常數(shù)表達式不同，得到的數(shù)值也不相同。

（3）有純固體s、純液體l參與反應(yīng)時，它們的濃度為1，不必寫入K

的表達式。稀溶液中的溶劑參與反應(yīng)時，也不必列入（比如H2O）。

（4）溫度發(fā)生改變，化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)也隨之改變，因此，在使用時須注意相應(yīng)的溫度。K

=aA+bBcC+dD化學(xué)計量數(shù)化學(xué)計量數(shù)化學(xué)計量數(shù)化學(xué)計量數(shù)[C/c]c×[D/c]d[A/c]a×[B/c]b1、純液體和固體不用寫進表達式；2、溶液用濃度C表示，氣體用分壓P表示；3、冪指數(shù)=各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)思考：正逆反應(yīng)的平衡常數(shù)之間的關(guān)系平衡常數(shù)K

與化學(xué)反應(yīng)計量方程式有關(guān)；N2+3H22NH3

K

1=(p(NH3)/p

)2

(p(H2)/p

)

3

(p(N2)/p

)

1/2N2+3/2H2NH3

K

2=(p(NH3)/p

)1

(p(H2)/p

)

3/2

(p(N2)/p

)

1/2

1/3N2+H22/3NH3

K

3=(p(NH3)/p

)2/3

(p(H2)/p

)

1

(p(N2)/p

)

1/3

顯然K

1=

(K

2)2=(K

3)3

SO2可以被O2氧化成SO3，平衡時，測得反應(yīng)體系的總壓力為0.101MPa,且SO2、O2、SO3的物質(zhì)的量的比為6.70:1.00:8.10，計算此條件下下列反應(yīng)的平衡常數(shù)K。解題思路：1、寫出化學(xué)反應(yīng)式；2、寫出平衡常數(shù)的表達式；3、求出平衡態(tài)時，各物質(zhì)的濃度；4、計算平衡常數(shù)的意義

（1）平衡常數(shù)是可逆反應(yīng)的特征常數(shù)。對同類反應(yīng)來說，K

越大，反應(yīng)進行得越完全。（2）由平衡常數(shù)可以判斷反應(yīng)是否處于平衡狀態(tài)，以及處于非平衡態(tài)時反應(yīng)進行的方向。

如有一可逆反應(yīng)：aA+bB?dD+eE

在任意態(tài)時

,對溶液中的反應(yīng)

:對于氣體反應(yīng)：

反應(yīng)商影響化學(xué)平衡的因素，正確判斷化學(xué)平衡移動方向承擔(dān)院校寧波職業(yè)技術(shù)大學(xué)職業(yè)教育應(yīng)用化工技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫《化工產(chǎn)品檢驗》課程反應(yīng)商Q：任意態(tài)標準平衡常數(shù)KΘ：平衡態(tài)當Q=K

時，系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)；化學(xué)反應(yīng)進行方向的反應(yīng)商判據(jù)當Q＜K

時，說明生成物的濃度（或分壓）小于平衡濃度（或分壓），反應(yīng)將向正方向進行；當Q＞K

時，系統(tǒng)也處于不平衡狀態(tài)，反應(yīng)將向逆方向進行?；瘜W(xué)平衡的移動1、濃度或分壓對化學(xué)平衡的影響實際應(yīng)用

為了充分利用某一反應(yīng)物，常常讓價格相對較低的另一反應(yīng)物過量，以提高前者的轉(zhuǎn)化率；或者從平衡系統(tǒng)中，不斷移出生成物，使平衡向右移動，提高轉(zhuǎn)化率。壓力的變化對液相或固相反應(yīng)的平衡幾乎沒有影響。P=nRT/V能進行化學(xué)平衡的相關(guān)計算承擔(dān)院校寧波職業(yè)技術(shù)大學(xué)職業(yè)教育應(yīng)用化工技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫《化工產(chǎn)品檢驗》課程例：合成氨工業(yè)中，多采用中溫（500℃）、中壓（2.03×104kPa）下操作。此條件下反應(yīng)N2（g)+3H2（g）?

2NH3（g）的K

=1.57×10-5。當反應(yīng)進行至某一階段時取樣分析，得到數(shù)據(jù)：11.6%NH3，22.1%N2，66.3%H2(體積分數(shù))。試判斷此時反應(yīng)是否已完成（即是否達到平衡狀態(tài)）。解：p總=2.03×104kPap(NH3)=2.03×104kPa×11.6%=2.35×103kPap(N2)=2.03×104kPa×22.1%=4.49×103kPap(H2)=2.03×104kPa×66.3%=1.35×104kPa

Q＜K

例：已知下列反應(yīng)在1123K時的標準平衡常數(shù)(1)C(石墨)+CO2(g)2CO(g)；K

1=1.3

1014(2)CO(g)+Cl2(g)COCl2(g)；K

2=6.0

10

3計算反應(yīng)：(3)2COCl2(g)C(石墨)+CO2(g)+2Cl2(g)在1123K時的K

值。解：

2

CO(g)+Cl2(g)

COCl2(g)+）C(石墨)+CO2(g)

2CO(g)(4)C(石墨)+CO2(g)+2Cl2(g)

2COCl2(g)由（2）式乘2再加（1）式得（4）式，根據(jù)多重平衡規(guī)則：K

4=(K

2)2

K

1而(3)式是(4)式的逆反應(yīng)，則：

K

3

=1/K

4=1/[(K

2)2

K

1]=1/[(6.0

10

3)2

1.3

1014]=2.1

10

108.2化學(xué)反應(yīng)速率及影響的分析職業(yè)教育應(yīng)用化工技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫《化工產(chǎn)品檢驗》課程化學(xué)反應(yīng)速率概念及表達式職業(yè)教育應(yīng)用化工技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫《化工產(chǎn)品檢驗》課程1.1化學(xué)反應(yīng)速率炸藥爆炸食物變質(zhì)快慢對于任一化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)速率定義為：反應(yīng)物轉(zhuǎn)變?yōu)樯晌锏乃俾时硎痉椒ǎ簡挝粫r間內(nèi)反應(yīng)物或生成物的濃度變化的速率理解概念（2）用不同的反應(yīng)物或生成物的濃度變化所得到的反應(yīng)速率，數(shù)值上可能不同。

表示反應(yīng)速率時，一定要表明是哪種物質(zhì)濃度的變化?；蛘呓y(tǒng)一用“單位物質(zhì)的反應(yīng)速率”，即所得值/各物質(zhì)前的系數(shù)

必須注意以下幾點：

（1）每個時間間隔，速率都不一樣，而且在每個時間間隔里，任何時間內(nèi)的速率都是不一樣的。在實際生產(chǎn)中，真實的反應(yīng)速率是某一瞬間的反應(yīng)速率，即瞬時速率。1.2化學(xué)反應(yīng)速率方程式

1.反應(yīng)歷程與元反應(yīng)反應(yīng)歷程反應(yīng)物轉(zhuǎn)變?yōu)樯晌锏耐緩?、步驟基元反應(yīng)反應(yīng)物分子(或離子、原子及自由基等)直接碰撞發(fā)生作用而生成產(chǎn)物的反應(yīng)2NO2

2NO+O2NO2+2CO

NO+2CO2非元反應(yīng)：分幾步進行的反應(yīng)

2.元反應(yīng)的速率方程質(zhì)量作用定律:

在一定溫度下，化學(xué)反應(yīng)速率與各反應(yīng)物濃度冪的乘積成正比，濃度的冪次為元反應(yīng)方程式中相應(yīng)組分的化學(xué)計量數(shù)。設(shè)基元反應(yīng)為

aA+bB+

gG+dD+

則v=kcaAcbB

速率方程a是A的反應(yīng)級數(shù)，b是B的反應(yīng)級數(shù)，（a+b）是該反應(yīng)的總級數(shù)。反應(yīng)速率常數(shù)掌握（1）質(zhì)量作用定律只適用于元反應(yīng)，不適用于非元反應(yīng)。對于非元反應(yīng)，其速率方程是由實驗確定的，往往與反應(yīng)式中的化學(xué)計量數(shù)不同。

應(yīng)當強調(diào)的是：（2）對于指定反應(yīng)，速率常數(shù)k與溫度、催化劑等有關(guān)，而與濃度無關(guān)，因此實驗測得的速率常數(shù)要注明測定時的溫度。

(3)多相反應(yīng)中，固態(tài)的反應(yīng)物，其濃度不寫入速率方程。如元反應(yīng)：C（s）+O2（g）=CO2（g），v=kc(O2)（4）對于氣體反應(yīng)，當體積恒定時，各組分氣體的分壓與濃度成正比，故v=k{p（A）}a{p（B）}b影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素承擔(dān)院校寧波職業(yè)技術(shù)大學(xué)職業(yè)教育應(yīng)用化工技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫《化工產(chǎn)品檢驗》課程

1.溫度對反應(yīng)速率的影響2.濃度對反應(yīng)速率的影響

3.催化劑對反應(yīng)速率的影響

掌握1.4反應(yīng)速率理論碰撞理論首要條件-----有效碰撞。(1)能量因素活化分子那些具有足夠高的能量、能夠發(fā)生有效碰撞的分子活化能

要使普通分子成為活化分子所需的最小能量,用Ea表示。即要使1mol具有平均能量的分子轉(zhuǎn)化成活化分子所需吸收的最低能量。反應(yīng)途徑能量變化示意圖Ea1，Ea2為正向和逆向反應(yīng)的活化能;

rHm為反應(yīng)的熱效應(yīng)

rHm=Ea1

Ea21.3影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素

1.溫度對反應(yīng)速率的影響一般來說，溫度升高反應(yīng)速率加快。溫度升高:(1)分子的運動速度加快，單位時間內(nèi)的碰撞頻率增加(2)系統(tǒng)的平均能量增加，分子的能量分布曲線明顯右移,增加了活化分子百分數(shù)。1884年荷蘭人范特霍夫，近似規(guī)則：反應(yīng)物濃度（或分壓）不變，溫度每升高10K，反應(yīng)速率一般增加2

4倍。2.濃度對反應(yīng)速率的影響一般反應(yīng)速率隨反應(yīng)物的濃度增大而增大。據(jù)反應(yīng)速率理論，對于一確定的化學(xué)反應(yīng)，一定溫度下，反應(yīng)物分子中活化分子所占的百分數(shù)是一定的，因此單位體積內(nèi)的活化分子的數(shù)目與單位體積內(nèi)反應(yīng)分子的總數(shù)成正比，也就是與反應(yīng)物的濃度成正比。當反應(yīng)物濃度增大時，單位體積內(nèi)分子總數(shù)增加，活化分子的數(shù)目相應(yīng)也增多，單位體積、單位時間內(nèi)的分子有效碰撞的總數(shù)也就增多，因而反應(yīng)速率加快。

3.催化劑對反應(yīng)速率的影響

對可逆反應(yīng)，催化劑既能加快正反應(yīng)速率也能加快逆反應(yīng)速率，因此催化劑能縮短平衡到達的時間。但不能改變平衡狀態(tài)，反應(yīng)的平衡常數(shù)不受影響。改變了反應(yīng)的途徑，與無催化反應(yīng)的途徑相比較，所需的活化能顯著地降低,從而使活化分子百分數(shù)和有效碰撞次數(shù)增多，導(dǎo)致反應(yīng)速率加快。催化劑改變反應(yīng)途徑示意圖綜上所述，催化劑有如下特點：與反應(yīng)物生成活化絡(luò)合物中間體，改變反應(yīng)歷程，降低活化能，加快反應(yīng)速率；(2)只縮短反應(yīng)到達平衡的時間，不改變平衡位置，同時加快正逆向反應(yīng)速率；(3)反應(yīng)前后催化劑的化學(xué)性質(zhì)不變；(4)催化劑有選擇性。書寫化學(xué)反應(yīng)速率方程并判斷反應(yīng)級數(shù)承擔(dān)院校寧波職業(yè)技術(shù)大學(xué)職業(yè)教育應(yīng)用化工技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫《化工產(chǎn)品檢驗》課程化學(xué)反應(yīng)速率方程式

1.反應(yīng)歷程與元反應(yīng)反應(yīng)歷程反應(yīng)物轉(zhuǎn)變?yōu)樯晌锏耐緩健⒉襟E基元反應(yīng)反應(yīng)物分子(或離子、原子及自由基等)直接碰撞發(fā)生作用而生成產(chǎn)物的反應(yīng)2NO2

2NO+O2NO2+2CO

NO+2CO2非元反應(yīng)：分幾步進行的反應(yīng)

2.元反應(yīng)的速率方程質(zhì)量作用定律:

在一定溫度下，化學(xué)反應(yīng)速率與各反應(yīng)物濃度冪的乘積成正比，濃度的冪次為元反應(yīng)方程式中相應(yīng)組分的化學(xué)計量數(shù)。設(shè)基元反應(yīng)為

aA+bB+

gG+dD+

則v=kcaAcbB

速率方程a是A的反應(yīng)級數(shù)，b是B的反應(yīng)級數(shù)，（a+b）是該反應(yīng)的總級數(shù)。反應(yīng)速率常數(shù)掌握化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)反應(yīng)平衡的綜合應(yīng)用承擔(dān)院校寧波職業(yè)技術(shù)大學(xué)職業(yè)教育應(yīng)用化工技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫《化工產(chǎn)品檢驗》課程1.1化學(xué)反應(yīng)速率炸藥爆炸食物變質(zhì)快慢對于任一化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)速率定義為：反應(yīng)物轉(zhuǎn)變?yōu)樯晌锏乃俾时硎痉椒ǎ簡挝粫r間內(nèi)反應(yīng)物或生成物的濃度變化的速率理解概念1.2反應(yīng)速率理論碰撞理論首要條件-----有效碰撞。(1)能量因素活化分子那些具有足夠高的能量、