第3章化學反應(yīng)的方向、速率和限度(已修改)
2024-10-27 13:44 本頁面
【正文】 第 3章 化學反應(yīng)的方向、速率和限度 學習要求 ，理解平衡常數(shù)的意義，掌握有關(guān)化學平衡的計算。 。 、溫度、催化劑等因素對化學反應(yīng)速度的影響，并能運用活化能和活化分子的概念加以解釋。 。 , 理解平衡常數(shù)（ Kc,Kp）與 ?G? 的關(guān)系。 化學平衡 化學動力學 是研究化學反應(yīng)的速度、影響反應(yīng)速度 的因素以及反應(yīng)的機理。 熱力學 研究物理或化學變化中能量的相互轉(zhuǎn)化和熱 的影響因素（如溫度）對轉(zhuǎn)化的影響。特別是研究在 指定條件下一個變化自動進行的可能性（自發(fā)性）， 從而確定變化的方向和范圍。但熱力學不能解決變化 的速度問題。 化學熱力學 研究化學變化中能量的相互轉(zhuǎn)化和熱的 影響因素（如溫度）對轉(zhuǎn)化的影響。 可逆反應(yīng)和化學平衡 兩個相反方向的反應(yīng)同時進行，使任何一個方向的反應(yīng)都不能進行到底的化學反應(yīng)。通常用可逆反應(yīng)符號來代替方程式中的等號來表示。 在可逆反應(yīng)中正逆反應(yīng)速度相等時，體系各組份的相對量不隨時間而改變的狀態(tài)。 化學平衡的特征 ?建立平衡的條件是正逆反應(yīng)速度相等。 ?建立平衡的標志是各物質(zhì)濃度不隨時間而改變。 ?化學平衡是動態(tài)平衡。各物質(zhì)相對量雖然保持不變，但物質(zhì)間的交換始終在進行著。 化學平衡常數(shù) 化學平衡定律 在一定溫度下，某個可逆反應(yīng)達到平衡時，產(chǎn)物濃度系數(shù)次方的乘積與反應(yīng)物濃度次方的乘積之比是一個常數(shù)。對于反應(yīng) : aA+bB=dD+eE 在一定溫度下達到平衡時，反應(yīng)物和產(chǎn)物的平衡濃度有如下關(guān)系。 (推導見物理化學 ) [D]d[E]e/([A]a[B]b)=Kc [ ]─ 代表平衡濃度，與通常 (初始和未達平衡時的 )濃度 (c)表示有區(qū)別。 Kc稱為平衡常數(shù) 例 :合成氨的反應(yīng) N2+3H2 = 2NH3在某溫度下各物質(zhì)的濃度平衡是 :[N2]=3molL 1,[H2]=9molL 1,[NH3]=4molL 1求該反應(yīng)的平衡常數(shù)和 N H2的初始濃度。 解：①求平衡常數(shù) Kc Kc=[NH3]2/([N2][H2]3)=16/(3 93)= 103 ②求 N H2的初始濃度。 N2+3H2 = 2NH3 反應(yīng) 1摩爾 N2同時需 3molH2生成 2molNH3 N2 + 3H2 = 2NH3 平衡 3molL 1 9molL 1 4molL 1 初始 (3+2) (9+6) 0 即： 5 15 0 答 :Kc= 103,初始 [N2]、 [H2]為 15molL 1。 ? 書寫平衡常數(shù)的規(guī)則： ? 如果反應(yīng)中有固體和純液體參加，它們的濃度不應(yīng)寫在平衡關(guān)系式中。如： CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g) Kc=[CO2] CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(l) Kc=[CO]/([CO2][H2]) ? 稀溶液中進行的反應(yīng)，如有水參加，水的濃度也不必寫在平衡關(guān)系式中。如： Cr2O72+H2O=2CrO42+2H+ Kc=[CrO42]2[H+]2/[Cr2O72] ? 對于氣體反應(yīng)，寫平衡常數(shù)關(guān)系式，除可以用平衡時的濃度表示外，也可以用平衡時各氣體的分壓表示。如： ? N2+3H2=2NH3 ? 可寫出兩個平衡常數(shù)關(guān)系式 ? Kc=[NH3]2/([N2][H2]3) Kp=p2(NH3)/[p(N2)p3(H2)] ? p(NH3)、 p(N2)、 p(H2)為平衡時各氣體的分壓力。 ?平衡常數(shù)表達式的物理意義： ?一定溫度下，每個平衡反應(yīng)都有自己特征的平衡常數(shù)。 ?平衡常數(shù)只隨溫度變化而變化（雖然是濃度表達式），不隨變化途徑、反應(yīng)方向、反應(yīng)物的初始濃度大小的而改變而改變。 ?平衡常數(shù)表達式代表在給定溫度下體系達到平衡的條件。 ?平衡常數(shù)的大小代表平衡混合物中產(chǎn)物所占比例的多少。 ?平衡常數(shù)表達式表示體系的動態(tài)關(guān)系。 有關(guān)平衡常數(shù)的計算 一、轉(zhuǎn)化率 平衡轉(zhuǎn)化率 平衡時已轉(zhuǎn)化了的某反應(yīng)物的量 與轉(zhuǎn)化前該反應(yīng)物的量之比。 二、多重平衡規(guī)則 某個反應(yīng)可以表示為兩個或多個反應(yīng)的總和。 則總反應(yīng)的平衡常數(shù)等于各個分步反應(yīng)的平衡 常數(shù)之積。 ? 如：已知 973K時下述反應(yīng)：SO2(g)+(g)=SO3(g) K1=20 ? NO2(g)=NO(g)+ K2= ? 求反應(yīng)： SO3(g)+NO2(g)=SO3(g)+NO(g)的 Kc。解：由多重平衡規(guī)則： ? Kc=K1 K2=20 = ? 注：①所有平衡常數(shù)必須在同一溫度下，因為
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