1、第三章 化學平衡和化學反應速率,熱力學解決了化學反應的可能性問題, 但化學反應實際上的發(fā)生, 卻是動力學研究的范疇?；瘜W反應的速率, 即是動力學的基礎。自發(fā)過程是否一定進行得很快?,實際上, 速率相當慢!,實際上, 反應速率相當快!,熱力學 可能性; 動力學 現(xiàn)實性,一、化學平衡和特征,化學反應有可逆反應與不可逆反應之分，但大多數(shù)化學反應都是可逆的。 可逆的化學反應進行到一定程度, 達到動態(tài)平衡。,似乎 (1) 和 (2) 的進行程度很不一樣。要用一個物理量來表明其大小, 定量描述之。 引入平衡常數(shù)的概念。,3-1 化學平衡,高溫,就是 DG = 0 或者 u正 = u負,平衡狀態(tài):,什么是平

2、衡狀態(tài)？,在密閉容器中，可逆反應不能進行到底。 不可逆反應幾乎能進行到底。 例如：,MnO2,2KClO3 (s) 2KCl (s) +3O2(g), 客觀上，系統(tǒng)的組成不再隨時間而變 r G = 0 化學平衡狀態(tài) 化學平衡是動態(tài)平衡 化學平衡是有條件的平衡,化學平衡有以下幾個鮮明的特征,習慣上用K(標準平衡常數(shù)）來表示eq，所以,二、標準平衡常數(shù)及其有關的計算,當反應達平衡時 r G=0，此時,在一定溫度下, 可逆反應達到平衡時, 生成物活度冪的連乘積與反應物活度冪的連乘積之比, 是一個常數(shù)K, 冪指數(shù)為化學計量數(shù)。,說明：,（1）是指反應開始時（非平衡態(tài)）生成物活度和反應物活度的比值，而是

3、指反應達到平衡時生成物活度和反應物活度的比值。 （2）平衡常數(shù)表達式和數(shù)值與反應式的書寫有關。 例如：,你能弄清 之間的關系嗎？,利用平衡常數(shù)可進行有關化學平衡的計算。,即: K3 = K 1K 2 反應式相加(減), 平衡常數(shù)相乘(除)。,2NO+O2=2NO2 (1) 2NO2=N2O4 (2) (1)+(2)得 2NO+O2=N2O4 (3),三、多重平衡規(guī)則,定義：化學反應的平衡常數(shù)也可利用多重平衡規(guī)則計算獲得。如果某反應可以由幾個反應相加（或相減）得到，則該反應的平衡常數(shù)等于幾個反應平衡常數(shù)之積（或商）。,（1）2BrCl(g) = Cl2(g) + Br2(g) 的 K1 = 0.

4、45 （2）I2(g)+Br2(g) = 2IBr(g) 的 K2 = 0.051 計算反應: （3）2BrCl (g) + I2(g) = 2IBr(g)+ Cl2(g)的K3,例：已知25時反應,解：反應（1）+ （2）得： 2BrCl(g) + I2(g) = 2IBr(g) + Cl2(g),3-2 化學平衡的移動,條件改變從舊的平衡狀態(tài)轉變到新的平衡狀態(tài)的過程稱為平衡移動。,1848年，法國科學家Le Chatelier (勒夏特列)提出：,平衡移動原理,勒夏特列 (Le Chatelier H,1850-1936) 法國無機化學家，巴黎大學教授.,如果改變平衡系統(tǒng)的條件之一（濃度、

5、壓力和溫度），平衡就向能減弱這種改變的方向移動（定性）。 勒夏特列原理適用于處于平衡狀態(tài)的系統(tǒng)，也適用于相平衡系統(tǒng)。,平衡移動原理,定量描述時：,由與值的大小就判斷反應的方向。,Q K 反應逆向進行,例：恒溫恒容下，2GeO (g) +W2O6 (g) = 2GeWO4 (g) 若反應開始時，GeO 和 W2O6 的分壓均為100.0 kPa，平衡時 GeWO4 (g) 的分壓為 98.0 kPa， 求平衡時GeO和W2O6的分壓以及反應的標準平衡常數(shù)。,標準平衡常數(shù)的實驗測定,開始 pB/kPa 100.0 100.0 0 變化 pB/kPa -98.0 -98.0/2 98.0 平衡 pB

6、/kPa 100.0-98.0 100.0 98.0/2 98.0,2GeO(g) + W2O6(g) = 2GeWO4(g),p(GeO)=100.0 kPa - 98.0 kPa =2.0 kPa p(W2O6)=100.0 kPa 98.0/2 kPa=51.0 kPa,例 ： 反應 CO(g) + H2O(g)H2(g) + CO2(g) 在某溫度時, K= 9, 求 CO 和 H2O 的起始濃度皆為 0.02mol.dm-3時, CO 的轉化率。解：,在其余條件相同的前提下, K 值越大, 轉化率越高, 反應進行程度越高。,3,例：酯化反應：C2H5OH(l)+CH3COOH(l)=

7、CH3COOC2H5(l)+H2O(l),可看作理想溶液反應。在298K時，若將2.0mol C2H5OH與2.0mol CH3COOH混合，平衡時各種物質有2/3變?yōu)樯晌?。今?38g C2H5OH與120g CH3COOH在298K混合，試問平衡混合物中有多少CH3COOC2H5生成？,K=(2/32)2/ (1/32)2 = 4,C2H5OH(l)+CH3COOH(l)=CH3COOC2H5(l)+H2O(l) 1/32 1/32 2/32 2/32,4=X2/ (138/46)-X(120/60)-X,K=(2/32)2/ (1/32)2 = 4,X=9.4/6=1.57mol,m=1.57 88=138g,溫度對化學平衡的影響,在溫度變化范圍不大時,ln Kq (T) 與 1/T 呈直線關系,兩式相減得：,當溫度為T1時,當溫度為T2時,利用公式可以進行關于K和T的計算,例： 求 2NO2(g) = N2O4(g) 298K 時的K。,2,請?zhí)貏e注意！, 催化劑不能使化學平衡發(fā)生移動 催化劑使正、逆反應的活化能減小相同的量，同等倍數(shù)增大正、逆反應速率系數(shù)，但不能改變標準平衡常數(shù)，也不改變反應熵。 催化劑只能縮短反應達到平衡的時間，不能改變平衡組成。,低溫、加壓有利于平