第二章化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡掌握化學(xué)反應(yīng)速率的基本概念及表示方法。了解有效碰撞理論，了解過(guò)渡狀態(tài)理論，理解活化能、活化分子的概念及其意義。掌握濃度、溫度、催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響。了解化學(xué)反應(yīng)的可逆性，掌握化學(xué)平衡和平衡常數(shù)的概念。掌握標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)及平衡的有關(guān)計(jì)算。掌握濃度、壓力、溫度對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響；了解從熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)等方面來(lái)選擇合理的生產(chǎn)條件。教學(xué)效果教學(xué)時(shí)數(shù)：6學(xué)時(shí)第二章化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡掌握化學(xué)反應(yīng)速率的基本概念及表1第一節(jié)物質(zhì)的聚集狀態(tài)反應(yīng)的方向性；反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率，化學(xué)平衡問(wèn)題；(熱力學(xué)問(wèn)題)反應(yīng)所需時(shí)間，反應(yīng)的速率。(動(dòng)力學(xué)問(wèn)題)化學(xué)反應(yīng)研究的重要問(wèn)題：引言：

各種化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的快慢程度不同，酸，堿中和的反應(yīng)，溶液中某些離子反應(yīng)瞬間即可完成。在實(shí)際生產(chǎn)中，若把氫和氧放在一起幾乎不發(fā)生反應(yīng)，但升溫至于1073K，該反應(yīng)以爆炸的方式瞬間完成，如選用催化劑，則在常溫，常壓下氫、氧也能以較快地速度化合為水，因此在化工生產(chǎn)中一個(gè)反應(yīng)其進(jìn)行的速度是重要的，它直接關(guān)系到產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益的高低。第一節(jié)物質(zhì)的聚集狀態(tài)反應(yīng)的方向性22-1-1反應(yīng)速率的表示方法

表示方法：任一化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率都可以用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少或生成物濃度的增加來(lái)表示。為使反應(yīng)速率是正值，當(dāng)用反應(yīng)物濃度的減少來(lái)表示時(shí)，要在反應(yīng)物濃度的變化值△C前加一個(gè)負(fù)號(hào)。例如:對(duì)于化學(xué)反應(yīng)：A+B→Y+Z，其反應(yīng)速率為？v==△c（Y）/△t，或v==-△c（A）/△t。Vi==+dCi/dt：濃度單位通常用mol·L-1，時(shí)間單位常用s、min、h等

注：+：用產(chǎn)物增加來(lái)表示化學(xué)反應(yīng)速率。--：用反應(yīng)物減少來(lái)表示化學(xué)反應(yīng)速率。單位：mol·L-1·S-1或mol·L-1·min-1等

例:在某一定條件下,與一恒容容器中氮?dú)馀c氫氣反應(yīng)而合成氨,各物質(zhì)的濃度變化如下:N2(g)+3H2(g)→2NH3(g)開(kāi)始濃度/(mol·L-1)：1.03.00第二秒末濃度/(mol·L-1)0.82.40.4計(jì)算反應(yīng)開(kāi)始后2秒中內(nèi)的平均速度。解：VN2=-（0.8-1.0）/2=0.10mol·L-1·S-1VH2=-(2.4-3.0)/2=0.30mol·L-1·S-1VNH3=(0.4-0)/2=0.2mol·L-1·S-12-1-1反應(yīng)速率的表示方法表示方法：任一化學(xué)反應(yīng)的反32-1-2平均反應(yīng)速率與瞬時(shí)速率

平均速率r=︱ΔcB/Δt︱瞬時(shí)速率r=︱dcB/dt︱P18圖2-1是五氧化二氮在四氯化碳中分解時(shí)其濃度隨時(shí)間的變化曲線。在兩個(gè)時(shí)刻之間的濃度變化與時(shí)間變化之比就是在此時(shí)間間隔中的平均速率。在某一時(shí)刻時(shí)曲線上的切線斜率就是該時(shí)刻的瞬時(shí)速率。2-1-3．化學(xué)反應(yīng)速度與系數(shù)有關(guān)。必須指明具體物質(zhì)。2-1-2平均反應(yīng)速率與瞬時(shí)速率平均速率r=︱Δ4

第二節(jié)影響化學(xué)反應(yīng)速度的因素引言：影響反應(yīng)速率的因素：反應(yīng)物的本性，此外，還受濃度、溫度、催第二節(jié)影響化學(xué)反應(yīng)速度的因素引言：影響反應(yīng)速率的因素：52-2-1濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響基元反應(yīng)和非基元反應(yīng)：根據(jù)反應(yīng)機(jī)理，一步就能完成的反應(yīng)為基元反應(yīng)；分幾步進(jìn)行的反應(yīng)為非基元反應(yīng)。例：HI的氣相合成反應(yīng)H2+I2---2HI只是一個(gè)最終反應(yīng)，它并不是通過(guò)H2分子和I2分子在一次反應(yīng)中相遇，磁撞而實(shí)現(xiàn)的，實(shí)際上它經(jīng)歷了如下步驟：I2—2I2I—I22I+H2—2HI最終方程是這三個(gè)共同作用的結(jié)果.這三個(gè)反應(yīng)稱(chēng)為基元反應(yīng)2-2-1濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響基元反應(yīng)和非基元反應(yīng)：62-2-1濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響基元反應(yīng)的速度方程-----質(zhì)量作用定律當(dāng)溫度一定時(shí),基元反應(yīng)的反應(yīng)速度與反應(yīng)物濃度系數(shù)次方的乘積成正比，這一規(guī)律稱(chēng)為質(zhì)量作用定律。對(duì)于一般的基元反應(yīng)：aA+bB＝y(tǒng)Y+zZ其速度方程式為：若為氣體反應(yīng)，其速度方程式也可為：注意：①質(zhì)量作用定律只適用于基元反應(yīng)。

②多相反應(yīng)中,固態(tài)反應(yīng)物濃度不寫(xiě)入速度方程。C(s)+O2(g)=CO2非基元反應(yīng)的速度方程由實(shí)驗(yàn)決定。K稱(chēng)為速率常數(shù)，K值大，反應(yīng)速率就大。它主要受溫度影響。ka/kb=a/b例如：例如：2-2-1濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響基元反應(yīng)的速度方程---72-2-2溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響顯著，溫度升高，一般都使反應(yīng)速度加快。對(duì)多數(shù)反應(yīng)而言，溫度升高10度，反應(yīng)速率大約增加到原來(lái)的2-4倍。教學(xué)內(nèi)容：2-2-2溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響顯著，82-2-3催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響

催化劑的概念：能顯著加快反應(yīng)速率，而本身在反應(yīng)前后組成、性質(zhì)、質(zhì)量都不發(fā)生改變的物質(zhì)。正催化：加速反應(yīng)速率；負(fù)催化：減慢反應(yīng)速率

催化劑的特點(diǎn)：

反應(yīng)前后組成、性質(zhì)、質(zhì)量都不發(fā)生改變催化劑具有選擇性。不同的反應(yīng)常采用不同的催化劑，同樣的反應(yīng)物用不同的催化劑可得到不同的產(chǎn)物。當(dāng)一個(gè)反應(yīng)可能有幾個(gè)平行反應(yīng)時(shí)，使用高選擇性的催化劑來(lái)增大某個(gè)指定反應(yīng)的速度，對(duì)副反應(yīng)加以抑制。催化劑的作用主要是改變了反應(yīng)的歷程，降低了反應(yīng)的活化能，從而使反應(yīng)速度增大。2-2-3催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響催化劑的概念：能顯著92-2-4影響反應(yīng)速率的其他因素非均勻系統(tǒng)中的反應(yīng)，還與反應(yīng)物接觸面的大小和接觸機(jī)會(huì)有關(guān)。教學(xué)內(nèi)容：2-2-4影響反應(yīng)速率的其他因素非均勻系統(tǒng)中的反應(yīng)，還與10分子運(yùn)動(dòng)論認(rèn)為：當(dāng)化學(xué)反應(yīng)發(fā)生時(shí)，分子間相互作用的首要條件是它們必須相互接確。由于分子碰撞次數(shù)很多，假如每一次碰撞都有效，那么一切氣體反應(yīng)將在瞬時(shí)完成，實(shí)際上并不是所有碰撞都有效。只有少數(shù)能量較大的分子碰撞后才能起化學(xué)作用，這種分子稱(chēng)為活化分子。2-3活化能分子運(yùn)動(dòng)論認(rèn)為：當(dāng)化學(xué)反應(yīng)發(fā)生時(shí)，分子間相互11主要論點(diǎn)：(1)反應(yīng)物分子間的相互碰撞是化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的先決條件，(2)碰撞中部分能發(fā)生反應(yīng)的分子首先必須具備足夠的能量，以克服分子無(wú)限接近時(shí)電子云之間的斥力，從而使分子中的原子重排，即發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。這種具有足夠能量的分子稱(chēng)為活化分子。(3)活化分子之間的碰撞還必須在取向適當(dāng)?shù)姆轿簧喜拍馨l(fā)生有效碰撞。2-3-1碰撞理論活化能碰撞理論

主要論點(diǎn)：2-3-1碰撞理論活化能碰撞理論121.有效碰撞：能發(fā)生反應(yīng)的碰撞。2.活化分子：能發(fā)生有效碰撞的分子叫做活化分子。3.P22圖2-4氣體分子能量分布曲線：E活化是活化分子應(yīng)具有的最低能量，E活化平均是活化分子的平均能量。4.活化能：活化分子具有的最低能量與分子的平均能量之差。Ea=E活化-E平均或：活化分子所具有的平均能量與分子的平均能量之差。Ea=E活化平均-E平均通?；罨茉礁?，反應(yīng)越慢。活化能的大小決定于反應(yīng)的本性，是不同化學(xué)反應(yīng)的速率相差懸殊的主要原因?；罨艿拇笮∮蓪?shí)驗(yàn)測(cè)定，一般化學(xué)反應(yīng)的活化能在40KJ/mol—400KJ/mol之間，活化能小于40KJ/mol的反應(yīng)在瞬間完成；活化能大于400KJ/mol的反應(yīng)，速率非常慢。注：加入催化劑，會(huì)改變反應(yīng)歷程，降低反應(yīng)活化能，同樣大大增加了活化分子的百分?jǐn)?shù)，使反應(yīng)加速進(jìn)行。2-3-1碰撞理論活化能1.有效碰撞：能發(fā)生反應(yīng)的碰撞。2-3-1碰撞理論13理論認(rèn)為：化學(xué)反應(yīng)并不是通過(guò)反應(yīng)物分子的簡(jiǎn)單碰撞完成的，在反應(yīng)物到產(chǎn)物的轉(zhuǎn)變過(guò)程中，必須通過(guò)一種過(guò)渡狀態(tài)，即反應(yīng)物分子活化形成活化配合物的中間狀態(tài)：A+B－C→[A…B…C]→A－B+C活化配合物活化配合物的勢(shì)能形成一個(gè)能峰；活化配合物具有的最低能量與反應(yīng)物能量之差稱(chēng)為活化能?；罨茉酱?，能峰越高，反應(yīng)速率越小。2-3-2過(guò)渡狀態(tài)理論簡(jiǎn)介理論認(rèn)為：化學(xué)反應(yīng)并不是通過(guò)反應(yīng)物分子的簡(jiǎn)142-4化學(xué)平衡2-4-1可逆反應(yīng)與化學(xué)平衡3、化學(xué)平衡的特點(diǎn)：

（1）、與化學(xué)反應(yīng)的途徑無(wú)關(guān)。

（2）、動(dòng)態(tài)平衡（表觀上各物質(zhì)的濃度不變，實(shí)際上，正逆反應(yīng)正在進(jìn)行）

（3）、在密閉容器中達(dá)到平衡后，外界條件不變，各種物質(zhì)的濃度不隨時(shí)間變化；但若平衡條件改變，原平衡狀態(tài)隨之改變。1、同時(shí)能向正、逆兩個(gè)方向進(jìn)行的反應(yīng)叫做可逆反應(yīng)。2NO（g）+O2（g）→2NO2（g）只能向一個(gè)方向進(jìn)行的反應(yīng)叫做不可逆反應(yīng)，2、化學(xué)平衡：當(dāng)V正=V逆，即單位時(shí)間內(nèi)因正反應(yīng)使反應(yīng)物減少的量等于因逆反應(yīng)使反應(yīng)物增加的量。從宏觀上，各物質(zhì)的濃度或分壓不再改變，平衡狀態(tài)是化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的最大限度?；瘜W(xué)平衡是一種動(dòng)態(tài)平衡。其平衡是有條件的，相對(duì)的和可以改變的。2-4化學(xué)平衡3、化學(xué)平衡的特點(diǎn)：1、同時(shí)能向正、逆兩個(gè)15{c(Y)/cΘ}y·{c(Z)/cΘ}z{c(A)/cΘ}a·{c(B)/cΘ}bKΘ=在標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)表達(dá)式中使用的都是濃度與標(biāo)準(zhǔn)濃度之比，或分壓與標(biāo)準(zhǔn)壓力之比，因此標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)是一個(gè)量綱為1的量（它們的單位都互相抵消）。2-4-2標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)1、標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)表達(dá)式：若都是溶液反應(yīng)：aA+bB→yY+zZ，其平衡常數(shù)的表示式為:2、書(shū)寫(xiě)平衡常數(shù)應(yīng)注意：（1）平衡常數(shù)表達(dá)式中使用的必須是平衡態(tài)值。{c(Y)/cΘ}y·{c(Z)/cΘ}z{c(A)/16（2）若有氣相參與，用其分壓（p/pΘ）代替濃度（c/cΘ），其中的pΘ為100kPa，cΘ為1mol·L-1；若有純固相、純液相參與，其濃度看作1。在稀溶液中進(jìn)行的反應(yīng)，如反應(yīng)有水參加，水的濃度可以視為常數(shù)，也不寫(xiě)在平衡常數(shù)表達(dá)式中。但在非水溶液中的反應(yīng)，反應(yīng)若有水參加，則水的濃度不可以視為常數(shù)，必須寫(xiě)在平衡常數(shù)表達(dá)式中。如：對(duì)于復(fù)相反應(yīng)Zn(S)+2H+(aq)=H2(g)+Zn2+(aq){p(H2)/pΘ}·{c(Zn)/cΘ}{c(H2)/cΘ}2KΘ=2-4-2標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)（2）若有氣相參與，用其分壓（p/pΘ）代替濃度（c/cΘ）17（3）平衡常數(shù)表達(dá)式與化學(xué)反應(yīng)方程式呈一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。同一化學(xué)反應(yīng)方程式的配平法不同，平衡常數(shù)的表達(dá)式就不同。如：{p(NH3)/pΘ}{p(N2)/pΘ}0.5·{p(H2)/pΘ}1.5K2Θ=0.5N2(g)+1.5H2(g)NH3(g)

,2-4-2標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)N2(g)+3H2(g)

2NH3(g)

,{p(NH3)/pΘ}2{p(N2)/pΘ}·{p(H2)/pΘ}3K1Θ=顯然,K1Θ=(K2Θ)2（4）平衡常數(shù)僅由溫度決定。平衡常數(shù)的意義:（1）平衡常數(shù)數(shù)值的大小是反應(yīng)完全程度的標(biāo)志，平衡常數(shù)值越大，反應(yīng)進(jìn)行得越完全。（3）平衡常數(shù)表達(dá)式與化學(xué)反應(yīng)方程式呈一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。同一化學(xué)18（2）判斷反應(yīng)方向。{c(Y)/cΘ}y·{c(Z)/cΘ}z{c(A)/cΘ}a·{c(B)/cΘ}b反應(yīng)商Q=2-4-2標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)式中各量為平衡或非平衡態(tài)下的值。Q<KΘ反應(yīng)正向進(jìn)行；Q=KΘ,平衡；Q>KΘ,反應(yīng)逆向進(jìn)行。例1.目前我國(guó)合成氨工業(yè)多采用中溫（500℃）、中壓（2.03×104kPa）操作。已知此條件下反應(yīng)：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的KΘ=1.57×10-5.若反應(yīng)進(jìn)行至某一階段時(shí)取樣分析，其組分的體積比為NH314.4%；N221.4%，H264.2%，試判斷此時(shí)的合成氨反應(yīng)是否已完成？（2）判斷反應(yīng)方向。{c(Y)/cΘ}y·{c(Z)/c19(2.92×103kPa/100kPa)2(4.34×103kPa/100kPa)(

1.30×104kPa/100kPa)3==8.94×10-6

解：先計(jì)算各組分的分壓:p(NH3)=2.03×104kPa×14.4%=2.92×103kPa;p(N2)=2.03×104kPa×21.4%=4.34×103kPap(H2)=2.03×104kPa×64.2%=1.30×104kPap{NH3)/pΘ}2{p(N2)/pΘ}·{p(H2)/pΘ}3Q=因?yàn)椋篞<KΘ,所以反應(yīng)還沒(méi)完成。2-4-2標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)(2.92×103kPa/100kPa)2(4.34×120若反應(yīng)前后體積不變,反應(yīng)物的量也可用濃度表示:2-4-3平衡常數(shù)與平衡轉(zhuǎn)化率α=×100%反應(yīng)物已轉(zhuǎn)化的量

反應(yīng)物未轉(zhuǎn)化前的總量α=×100%反應(yīng)物起始濃度－反應(yīng)物平衡濃度反應(yīng)物起始濃度例2.硝酸銀和硝酸亞鐵兩種溶液發(fā)生下列反應(yīng):在25度時(shí),將硝酸銀和硝酸亞鐵溶液混合,開(kāi)始時(shí)溶液中銀離子和亞鐵離子濃度都為0.100mol·L-1,達(dá)到平衡時(shí)銀離子的轉(zhuǎn)化率為19.4%。求：1）平衡時(shí)Fe2+、Ag+、Fe3+的濃度；2）該溫度下的平衡常數(shù)。Fe2++Ag+Fe3++Ag若反應(yīng)前后體積不變,反應(yīng)物的量也可用濃度表示:2-4-321解：1).Fe2++Ag+Fe3++Ag起始濃度c0/mol·L-10.1000.1000變化濃度c0/mol·L-1-0.1×19.4%-0.1×19.4%0.1×19.4%=-0.0194=-0.0194=0.0194平衡濃度c0/mol·L-10.100-0.01940.100-0.01940.0194=0.0806=0.0806c(Fe3+)/cΘKΘ===2.99{c(Fe2+)/cΘ}·{c(Ag+)/cΘ}0.0194(0.0806)22).2-4-3平衡常數(shù)與平衡轉(zhuǎn)化率解：1).22{n(CO2)RT/V}{n(H2)RT/V}{n(CO2)RT/V}{n(H2)RT/V}KΘ=={p(CO2)/pΘ}·{p(H2)/pΘ}{p(CO)/pΘ}·{p(H2O)/pΘ}CO(g)+H2O(g)CO2

(g)+H2(g).起始物質(zhì)的量n0/mol0.0400.04000平衡時(shí)物質(zhì)的量n0/mol0.040-0.040α0.040-0.040α0.040α0.040αp(CO)=n(CO)RT/V；p(H2O)=n(H2O)RT/V；p(CO2)=n(CO2)RT/V；p(H2)=n(H2)RT/V；例3.水煤氣的轉(zhuǎn)化反應(yīng)為:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g).在850度時(shí),平衡常數(shù)為1.0.在該溫度下于5.0升密閉容器中加入0.040molCO和0.040mol的水,求該條件下CO的轉(zhuǎn)化率和達(dá)到平衡時(shí)的各組分的分壓.解：設(shè)CO的轉(zhuǎn)化率為α2-4-3平衡常數(shù)與平衡轉(zhuǎn)化率{n(CO2)RT/V}{n(H2)RT/V}{n(CO223n(CO2)·n(H2)n(CO2)·n(H2)(0.040α)20.0402(1-α)2α2(1-α)2=1.0,∴α=50%α2(1-α)2====p(CO)=p(H2O)=n(CO)RT/V=[0.040(1-0.50)×8.314×1123]÷(5.0×10-3)=37.3kPa;p(CO2)=p(H2)=n(CO)RT/V=[(0.040×0.50)×8.314×1123]÷(5.0×10-3)=37.3kPa.2-4-3平衡常數(shù)與平衡轉(zhuǎn)化率n(CO2)·n(H2)n(CO2)·n(H2)(0.040241、多重平衡規(guī)則：如果某個(gè)反應(yīng)可以表示為兩個(gè)或多個(gè)反應(yīng)的總和，則總反的平衡常數(shù)等于各個(gè)反應(yīng)平衡常數(shù)之積。2、所有平衡常數(shù)必須在同一溫度，K溫度變化。3、若反應(yīng)3=反應(yīng)2-反應(yīng)1。則K3=K2/K1練習(xí)1：已知?dú)怏w反應(yīng)：PCL5-----PCL3+CL2在527K及101.325KPa下,解離度a=0.8,求在該溫度下的KP解設(shè):PCL5為1molPCL5---PCL3+CL2100aaa1-aaa摩爾分?jǐn)?shù):1-a/1+a,a/1+aa/1+a,分壓:(1-a/1+a)×P,(a/1+a)×P,(a/1+a)×P2-4-4多重平衡的平衡常數(shù)1、多重平衡規(guī)則：如果某個(gè)反應(yīng)可以表示為兩個(gè)或多個(gè)反應(yīng)的總和25可逆反應(yīng)在一定條件下達(dá)到平衡時(shí)，V正=V逆反應(yīng)系統(tǒng)中各組分的濃度不再隨時(shí)間而變?；瘜W(xué)平衡在一定條件下是暫時(shí)的，因外界條件的改變而使已達(dá)平衡狀態(tài)的可逆反應(yīng)被破壞，引起反應(yīng)系統(tǒng)中各物質(zhì)的量隨之改變，從而達(dá)到新的平衡狀態(tài)的過(guò)程稱(chēng)為化學(xué)平衡的移動(dòng)。2-5化學(xué)平衡的移動(dòng)可逆反應(yīng)在一定條件下達(dá)到平衡時(shí)，V正=V逆反應(yīng)系統(tǒng)中262-5-1濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響在平衡常數(shù)的表達(dá)式中，反應(yīng)物濃度項(xiàng)在分母上而生成物濃度項(xiàng)在分子上。在一定溫度下，平衡常數(shù)不隨濃度變化。因此，當(dāng)增加已達(dá)平衡的體系的反應(yīng)物濃度時(shí)，生成物濃度也必然增大,則平衡向正向移動(dòng)。若反應(yīng)物及生成物濃度都有改變時(shí),可通過(guò)比較反應(yīng)商Q與平衡常數(shù)的大小，來(lái)判斷平衡移動(dòng)的方向。Q<KΘ平衡向右移動(dòng)；Q=KΘ,平衡不變；Q>KΘ,平衡向左移動(dòng)。在其他條件不變的情況下，增加反應(yīng)物的濃度或減少生成物的濃度，化學(xué)平衡朝正反應(yīng)方向移動(dòng)；增加生成物濃度或減少反應(yīng)物的濃度，化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。有氣體參加的反應(yīng)，改變分壓與改變濃度一樣。2-5-1濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響在平衡常數(shù)27例4．在例2討論的平衡體系中，在恒溫下將Fe2+濃度增至0.181mol·L-1時(shí),問(wèn):1)平衡向哪個(gè)方向移動(dòng)?2)求新平衡后各物質(zhì)濃度3)Ag+的轉(zhuǎn)化率?Fe2++Ag+Fe3++Ag起始濃度c0/mol·L-10.1810.08060.0194平衡濃度c0/mol·L-10.181-x0.0806-x0.0194+x2-5-1濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響解:1).因?yàn)樵谠械钠胶怏w系中僅增加了反應(yīng)物濃度,所以平衡向正向移動(dòng);2).設(shè)達(dá)到新平衡時(shí)將有xmol·L-1的亞鐵離子被銀離子氧化,則KΘ===2.99c(Fe3+)/cΘ{c(Fe2+)/cΘ}·{c(Ag+)/cΘ}0.0194+x(0.181-x)(0.0806-x)例4．在例2討論的平衡體系中，在恒溫下將Fe2+濃度增至0.28x=0.0139c(Fe2+)=(0.181–0.0139)mol·L-1=0.167mol·L-1;c(Ag+)=(0.0806–0.0139)mol·L-1=0.0667mol·L-1;c(Fe3+)=(0.0194+0.0139)mol·L-1=0.0333mol·L-1;2-5-1濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響3).α(Ag+)=×100%=33.3%(0.100-0.0667)mol·L-10.100mol·L-1對(duì)于任何可逆反應(yīng)，提高某一反應(yīng)物的濃度或降低某一產(chǎn)物的濃度，都能使平衡向著增加生成物的方向移動(dòng)。在生產(chǎn)中，常采?。海?）為了充分利用某一原料，常常加大另一反應(yīng)物的量，以提高其轉(zhuǎn)化率；（2）不斷分離出生成物，使平衡持續(xù)向右移動(dòng)，使反應(yīng)進(jìn)行得較徹底。x=0.029壓力只對(duì)反應(yīng)前后氣體分子總數(shù)發(fā)生變化的反應(yīng)有影響?！鱪=∑n(g)生成物-∑n(g)反應(yīng)物1.當(dāng)△n>0,增大壓力,平衡向左移動(dòng),如:N2O4(g)

(無(wú)色)2NO2(g)(紅棕)2.當(dāng)△n<0,增大壓力,平衡向右移動(dòng),如:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)結(jié)論：（1）壓力變化只對(duì)那些反應(yīng)前后氣體分子數(shù)目有變化的反應(yīng)有影響；在恒溫下，增大總壓力，平衡向氣體分子總數(shù)減小的方向移動(dòng)，減小總壓力，平衡向氣體分子總數(shù)增加的方向移動(dòng)。（2）反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變的反應(yīng)，壓力變化時(shí)將對(duì)化學(xué)平衡不產(chǎn)生影響。壓力對(duì)固相或液相的平衡沒(méi)有影響；2-5-2壓力對(duì)化學(xué)平衡的影響3.當(dāng)△n=0,改變壓力平衡不移動(dòng),如:H2(g)+I2(g)2HI(g)壓力只對(duì)反應(yīng)前后氣體分子總數(shù)發(fā)生變化的反應(yīng)有影響?！鱪=30例5.在1000℃及總壓力為3000kPa下,反應(yīng):CO2(g)+C(s)2CO(g)達(dá)到平衡時(shí),CO2的摩爾分?jǐn)?shù)為0.17.求：1）該溫度下此反應(yīng)的平衡常數(shù)；2）當(dāng)總壓減至2000kPa時(shí),CO2的摩爾分?jǐn)?shù)為多少?3）由此可得出什么結(jié)論?2-5-2壓力對(duì)化學(xué)平衡的影響解：1）先求平衡常數(shù)，在原有的平衡時(shí)：p（CO2）=3000kPa×0.17=510kPa;p（CO）=3000kPa×(1-0.17)=2490kPa;KΘ===122(2490/100)2510/100{p(CO)/pΘ2}p(CO2)/pΘ例5.在1000℃及總壓力為3000kPa下,反應(yīng):312)在2000kPa總壓下的新平衡中,設(shè)CO2的摩爾分?jǐn)?shù)為x,則CO的摩爾分?jǐn)?shù)為(1-x):KΘ===122{2000(1-x)/100}22000·x/100{p(CO)/pΘ}2p(CO2)/pΘp（CO2）=2000kPa·x;p（CO）=2000kPa×(1-x);20(1-x)2=122x,10x2–20x+10–61x=0,10x2–81x+10=0,x2–8.1x+1=0,x=(8.1–7.85)/2=0.13.3).可見(jiàn),當(dāng)總壓減小時(shí),平衡向著CO2減少的方向(向右)移動(dòng),或者說(shuō)向著體積增大的方向移動(dòng).2-5-2壓力對(duì)化學(xué)平衡的影響2)在2000kPa總壓下的新平衡中,設(shè)CO2的摩爾分?jǐn)?shù)32在平衡體系中，升高溫度，平衡向吸熱的方向移動(dòng)；降低溫度,平衡向放熱的方向移動(dòng)。2-5-3溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響教學(xué)內(nèi)容：在平衡體系中，2-5-3溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響教學(xué)內(nèi)容：33對(duì)于平衡移動(dòng)的規(guī)律，法國(guó)科學(xué)家呂·查德里歸納為：若改變平衡體系的條件之一（如濃度、溫度、或壓力），平衡就會(huì)向著減弱這個(gè)改變的方向移動(dòng)。注意：這一平衡移動(dòng)原理只適用于已達(dá)平衡的體系，而不是用于非平衡體系。平衡體系是一種阻尼體系，就象阻尼天平中的阻尼盒系統(tǒng)那樣，它總是在削弱體系的變動(dòng)。這樣的系統(tǒng)還有物理學(xué)上的電磁感應(yīng)定律。2-5-4平衡移動(dòng)原理—呂·查德里（LeChêtelier）原理對(duì)于平衡移動(dòng)的規(guī)律，法國(guó)科學(xué)家呂·查德里歸納為34

催化劑能同時(shí)加快正、逆兩個(gè)方向的反應(yīng)速率，能縮短達(dá)平衡的時(shí)間，但不會(huì)使平衡發(fā)生移動(dòng)。2-5-5催化劑與化學(xué)平衡教學(xué)內(nèi)容：催化劑能同時(shí)加快正、逆兩個(gè)方向的反應(yīng)速率，能縮短35應(yīng)用平衡移動(dòng)原理：如在水煤氣轉(zhuǎn)換反應(yīng)中使廉價(jià)的水蒸氣過(guò)量；再如在許多化工生產(chǎn)中都是不斷將生成物移走等。實(shí)際生產(chǎn)中必須兼顧反應(yīng)的程度和速度問(wèn)題。如合成氨是放熱反應(yīng)，從平衡的角度看，溫度越低，越有利于氨的生成；但是由速度的觀點(diǎn)看，溫度越低，反應(yīng)越慢，達(dá)到平衡所需要的時(shí)間越長(zhǎng)。為解決這一矛盾，一般采用催化劑。不過(guò)為了保證催化劑的活性，必須有一定的活化溫度。所以，要綜合考慮反應(yīng)速度和化學(xué)平衡兩方面的問(wèn)題。又如2SO2(g)

+O2(g)2SO3(g)

+Q綜合考慮各種因素，一般采取以下措施：（1）加大反應(yīng)物中O2的量；(2)多次轉(zhuǎn)化，多次吸收；（3）控制適當(dāng)?shù)臏囟?-6反應(yīng)速率與化學(xué)平衡的綜合應(yīng)用應(yīng)用平衡移動(dòng)原理：如在水煤氣轉(zhuǎn)換反應(yīng)中使廉價(jià)的36第二章化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡掌握化學(xué)反應(yīng)速率的基本概念及表示方法。了解有效碰撞理論，了解過(guò)渡狀態(tài)理論，理解活化能、活化分子的概念及其意義。掌握濃度、溫度、催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響。了解化學(xué)反應(yīng)的可逆性，掌握化學(xué)平衡和平衡常數(shù)的概念。掌握標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)及平衡的有關(guān)計(jì)算。掌握濃度、壓力、溫度對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響；了解從熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)等方面來(lái)選擇合理的生產(chǎn)條件。教學(xué)效果教學(xué)時(shí)數(shù)：6學(xué)時(shí)第二章化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡掌握化學(xué)反應(yīng)速率的基本概念及表37第一節(jié)物質(zhì)的聚集狀態(tài)反應(yīng)的方向性；反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率，化學(xué)平衡問(wèn)題；(熱力學(xué)問(wèn)題)反應(yīng)所需時(shí)間，反應(yīng)的速率。(動(dòng)力學(xué)問(wèn)題)化學(xué)反應(yīng)研究的重要問(wèn)題：引言：

各種化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的快慢程度不同，酸，堿中和的反應(yīng)，溶液中某些離子反應(yīng)瞬間即可完成。在實(shí)際生產(chǎn)中，若把氫和氧放在一起幾乎不發(fā)生反應(yīng)，但升溫至于1073K，該反應(yīng)以爆炸的方式瞬間完成，如選用催化劑，則在常溫，常壓下氫、氧也能以較快地速度化合為水，因此在化工生產(chǎn)中一個(gè)反應(yīng)其進(jìn)行的速度是重要的，它直接關(guān)系到產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益的高低。第一節(jié)物質(zhì)的聚集狀態(tài)反應(yīng)的方向性382-1-1反應(yīng)速率的表示方法

表示方法：任一化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率都可以用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少或生成物濃度的增加來(lái)表示。為使反應(yīng)速率是正值，當(dāng)用反應(yīng)物濃度的減少來(lái)表示時(shí)，要在反應(yīng)物濃度的變化值△C前加一個(gè)負(fù)號(hào)。例如:對(duì)于化學(xué)反應(yīng)：A+B→Y+Z，其反應(yīng)速率為？v==△c（Y）/△t，或v==-△c（A）/△t。Vi==+dCi/dt：濃度單位通常用mol·L-1，時(shí)間單位常用s、min、h等

注：+：用產(chǎn)物增加來(lái)表示化學(xué)反應(yīng)速率。--：用反應(yīng)物減少來(lái)表示化學(xué)反應(yīng)速率。單位：mol·L-1·S-1或mol·L-1·min-1等

例:在某一定條件下,與一恒容容器中氮?dú)馀c氫氣反應(yīng)而合成氨,各物質(zhì)的濃度變化如下:N2(g)+3H2(g)→2NH3(g)開(kāi)始濃度/(mol·L-1)：1.03.00第二秒末濃度/(mol·L-1)0.82.40.4計(jì)算反應(yīng)開(kāi)始后2秒中內(nèi)的平均速度。解：VN2=-（0.8-1.0）/2=0.10mol·L-1·S-1VH2=-(2.4-3.0)/2=0.30mol·L-1·S-1VNH3=(0.4-0)/2=0.2mol·L-1·S-12-1-1反應(yīng)速率的表示方法表示方法：任一化學(xué)反應(yīng)的反392-1-2平均反應(yīng)速率與瞬時(shí)速率

平均速率r=︱ΔcB/Δt︱瞬時(shí)速率r=︱dcB/dt︱P18圖2-1是五氧化二氮在四氯化碳中分解時(shí)其濃度隨時(shí)間的變化曲線。在兩個(gè)時(shí)刻之間的濃度變化與時(shí)間變化之比就是在此時(shí)間間隔中的平均速率。在某一時(shí)刻時(shí)曲線上的切線斜率就是該時(shí)刻的瞬時(shí)速率。2-1-3．化學(xué)反應(yīng)速度與系數(shù)有關(guān)。必須指明具體物質(zhì)。2-1-2平均反應(yīng)速率與瞬時(shí)速率平均速率r=︱Δ40

第二節(jié)影響化學(xué)反應(yīng)速度的因素引言：影響反應(yīng)速率的因素：反應(yīng)物的本性，此外，還受濃度、溫度、催第二節(jié)影響化學(xué)反應(yīng)速度的因素引言：影響反應(yīng)速率的因素：412-2-1濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響基元反應(yīng)和非基元反應(yīng)：根據(jù)反應(yīng)機(jī)理，一步就能完成的反應(yīng)為基元反應(yīng)；分幾步進(jìn)行的反應(yīng)為非基元反應(yīng)。例：HI的氣相合成反應(yīng)H2+I2---2HI只是一個(gè)最終反應(yīng)，它并不是通過(guò)H2分子和I2分子在一次反應(yīng)中相遇，磁撞而實(shí)現(xiàn)的，實(shí)際上它經(jīng)歷了如下步驟：I2—2I2I—I22I+H2—2HI最終方程是這三個(gè)共同作用的結(jié)果.這三個(gè)反應(yīng)稱(chēng)為基元反應(yīng)2-2-1濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響基元反應(yīng)和非基元反應(yīng)：422-2-1濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響基元反應(yīng)的速度方程-----質(zhì)量作用定律當(dāng)溫度一定時(shí),基元反應(yīng)的反應(yīng)速度與反應(yīng)物濃度系數(shù)次方的乘積成正比，這一規(guī)律稱(chēng)為質(zhì)量作用定律。對(duì)于一般的基元反應(yīng)：aA+bB＝y(tǒng)Y+zZ其速度方程式為：若為氣體反應(yīng)，其速度方程式也可為：注意：①質(zhì)量作用定律只適用于基元反應(yīng)。

②多相反應(yīng)中,固態(tài)反應(yīng)物濃度不寫(xiě)入速度方程。C(s)+O2(g)=CO2非基元反應(yīng)的速度方程由實(shí)驗(yàn)決定。K稱(chēng)為速率常數(shù)，K值大，反應(yīng)速率就大。它主要受溫度影響。ka/kb=a/b例如：例如：2-2-1濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響基元反應(yīng)的速度方程---432-2-2溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響顯著，溫度升高，一般都使反應(yīng)速度加快。對(duì)多數(shù)反應(yīng)而言，溫度升高10度，反應(yīng)速率大約增加到原來(lái)的2-4倍。教學(xué)內(nèi)容：2-2-2溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響顯著，442-2-3催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響

催化劑的概念：能顯著加快反應(yīng)速率，而本身在反應(yīng)前后組成、性質(zhì)、質(zhì)量都不發(fā)生改變的物質(zhì)。正催化：加速反應(yīng)速率；負(fù)催化：減慢反應(yīng)速率

催化劑的特點(diǎn)：

反應(yīng)前后組成、性質(zhì)、質(zhì)量都不發(fā)生改變催化劑具有選擇性。不同的反應(yīng)常采用不同的催化劑，同樣的反應(yīng)物用不同的催化劑可得到不同的產(chǎn)物。當(dāng)一個(gè)反應(yīng)可能有幾個(gè)平行反應(yīng)時(shí)，使用高選擇性的催化劑來(lái)增大某個(gè)指定反應(yīng)的速度，對(duì)副反應(yīng)加以抑制。催化劑的作用主要是改變了反應(yīng)的歷程，降低了反應(yīng)的活化能，從而使反應(yīng)速度增大。2-2-3催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響催化劑的概念：能顯著452-2-4影響反應(yīng)速率的其他因素非均勻系統(tǒng)中的反應(yīng)，還與反應(yīng)物接觸面的大小和接觸機(jī)會(huì)有關(guān)。教學(xué)內(nèi)容：2-2-4影響反應(yīng)速率的其他因素非均勻系統(tǒng)中的反應(yīng)，還與46分子運(yùn)動(dòng)論認(rèn)為：當(dāng)化學(xué)反應(yīng)發(fā)生時(shí)，分子間相互作用的首要條件是它們必須相互接確。由于分子碰撞次數(shù)很多，假如每一次碰撞都有效，那么一切氣體反應(yīng)將在瞬時(shí)完成，實(shí)際上并不是所有碰撞都有效。只有少數(shù)能量較大的分子碰撞后才能起化學(xué)作用，這種分子稱(chēng)為活化分子。2-3活化能分子運(yùn)動(dòng)論認(rèn)為：當(dāng)化學(xué)反應(yīng)發(fā)生時(shí)，分子間相互47主要論點(diǎn)：(1)反應(yīng)物分子間的相互碰撞是化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的先決條件，(2)碰撞中部分能發(fā)生反應(yīng)的分子首先必須具備足夠的能量，以克服分子無(wú)限接近時(shí)電子云之間的斥力，從而使分子中的原子重排，即發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。這種具有足夠能量的分子稱(chēng)為活化分子。(3)活化分子之間的碰撞還必須在取向適當(dāng)?shù)姆轿簧喜拍馨l(fā)生有效碰撞。2-3-1碰撞理論活化能碰撞理論

主要論點(diǎn)：2-3-1碰撞理論活化能碰撞理論481.有效碰撞：能發(fā)生反應(yīng)的碰撞。2.活化分子：能發(fā)生有效碰撞的分子叫做活化分子。3.P22圖2-4氣體分子能量分布曲線：E活化是活化分子應(yīng)具有的最低能量，E活化平均是活化分子的平均能量。4.活化能：活化分子具有的最低能量與分子的平均能量之差。Ea=E活化-E平均或：活化分子所具有的平均能量與分子的平均能量之差。Ea=E活化平均-E平均通?；罨茉礁撸磻?yīng)越慢?；罨艿拇笮Q定于反應(yīng)的本性，是不同化學(xué)反應(yīng)的速率相差懸殊的主要原因?；罨艿拇笮∮蓪?shí)驗(yàn)測(cè)定，一般化學(xué)反應(yīng)的活化能在40KJ/mol—400KJ/mol之間，活化能小于40KJ/mol的反應(yīng)在瞬間完成；活化能大于400KJ/mol的反應(yīng)，速率非常慢。注：加入催化劑，會(huì)改變反應(yīng)歷程，降低反應(yīng)活化能，同樣大大增加了活化分子的百分?jǐn)?shù)，使反應(yīng)加速進(jìn)行。2-3-1碰撞理論活化能1.有效碰撞：能發(fā)生反應(yīng)的碰撞。2-3-1碰撞理論49理論認(rèn)為：化學(xué)反應(yīng)并不是通過(guò)反應(yīng)物分子的簡(jiǎn)單碰撞完成的，在反應(yīng)物到產(chǎn)物的轉(zhuǎn)變過(guò)程中，必須通過(guò)一種過(guò)渡狀態(tài)，即反應(yīng)物分子活化形成活化配合物的中間狀態(tài)：A+B－C→[A…B…C]→A－B+C活化配合物活化配合物的勢(shì)能形成一個(gè)能峰；活化配合物具有的最低能量與反應(yīng)物能量之差稱(chēng)為活化能?；罨茉酱?，能峰越高，反應(yīng)速率越小。2-3-2過(guò)渡狀態(tài)理論簡(jiǎn)介理論認(rèn)為：化學(xué)反應(yīng)并不是通過(guò)反應(yīng)物分子的簡(jiǎn)502-4化學(xué)平衡2-4-1可逆反應(yīng)與化學(xué)平衡3、化學(xué)平衡的特點(diǎn)：

（1）、與化學(xué)反應(yīng)的途徑無(wú)關(guān)。

（2）、動(dòng)態(tài)平衡（表觀上各物質(zhì)的濃度不變，實(shí)際上，正逆反應(yīng)正在進(jìn)行）

（3）、在密閉容器中達(dá)到平衡后，外界條件不變，各種物質(zhì)的濃度不隨時(shí)間變化；但若平衡條件改變，原平衡狀態(tài)隨之改變。1、同時(shí)能向正、逆兩個(gè)方向進(jìn)行的反應(yīng)叫做可逆反應(yīng)。2NO（g）+O2（g）→2NO2（g）只能向一個(gè)方向進(jìn)行的反應(yīng)叫做不可逆反應(yīng)，2、化學(xué)平衡：當(dāng)V正=V逆，即單位時(shí)間內(nèi)因正反應(yīng)使反應(yīng)物減少的量等于因逆反應(yīng)使反應(yīng)物增加的量。從宏觀上，各物質(zhì)的濃度或分壓不再改變，平衡狀態(tài)是化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的最大限度。化學(xué)平衡是一種動(dòng)態(tài)平衡。其平衡是有條件的，相對(duì)的和可以改變的。2-4化學(xué)平衡3、化學(xué)平衡的特點(diǎn)：1、同時(shí)能向正、逆兩個(gè)51{c(Y)/cΘ}y·{c(Z)/cΘ}z{c(A)/cΘ}a·{c(B)/cΘ}bKΘ=在標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)表達(dá)式中使用的都是濃度與標(biāo)準(zhǔn)濃度之比，或分壓與標(biāo)準(zhǔn)壓力之比，因此標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)是一個(gè)量綱為1的量（它們的單位都互相抵消）。2-4-2標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)1、標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)表達(dá)式：若都是溶液反應(yīng)：aA+bB→yY+zZ，其平衡常數(shù)的表示式為:2、書(shū)寫(xiě)平衡常數(shù)應(yīng)注意：（1）平衡常數(shù)表達(dá)式中使用的必須是平衡態(tài)值。{c(Y)/cΘ}y·{c(Z)/cΘ}z{c(A)/52（2）若有氣相參與，用其分壓（p/pΘ）代替濃度（c/cΘ），其中的pΘ為100kPa，cΘ為1mol·L-1；若有純固相、純液相參與，其濃度看作1。在稀溶液中進(jìn)行的反應(yīng)，如反應(yīng)有水參加，水的濃度可以視為常數(shù)，也不寫(xiě)在平衡常數(shù)表達(dá)式中。但在非水溶液中的反應(yīng)，反應(yīng)若有水參加，則水的濃度不可以視為常數(shù)，必須寫(xiě)在平衡常數(shù)表達(dá)式中。如：對(duì)于復(fù)相反應(yīng)Zn(S)+2H+(aq)=H2(g)+Zn2+(aq){p(H2)/pΘ}·{c(Zn)/cΘ}{c(H2)/cΘ}2KΘ=2-4-2標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)（2）若有氣相參與，用其分壓（p/pΘ）代替濃度（c/cΘ）53（3）平衡常數(shù)表達(dá)式與化學(xué)反應(yīng)方程式呈一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。同一化學(xué)反應(yīng)方程式的配平法不同，平衡常數(shù)的表達(dá)式就不同。如：{p(NH3)/pΘ}{p(N2)/pΘ}0.5·{p(H2)/pΘ}1.5K2Θ=0.5N2(g)+1.5H2(g)NH3(g)

,2-4-2標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)N2(g)+3H2(g)

2NH3(g)

,{p(NH3)/pΘ}2{p(N2)/pΘ}·{p(H2)/pΘ}3K1Θ=顯然,K1Θ=(K2Θ)2（4）平衡常數(shù)僅由溫度決定。平衡常數(shù)的意義:（1）平衡常數(shù)數(shù)值的大小是反應(yīng)完全程度的標(biāo)志，平衡常數(shù)值越大，反應(yīng)進(jìn)行得越完全。（3）平衡常數(shù)表達(dá)式與化學(xué)反應(yīng)方程式呈一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。同一化學(xué)54（2）判斷反應(yīng)方向。{c(Y)/cΘ}y·{c(Z)/cΘ}z{c(A)/cΘ}a·{c(B)/cΘ}b反應(yīng)商Q=2-4-2標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)式中各量為平衡或非平衡態(tài)下的值。Q<KΘ反應(yīng)正向進(jìn)行；Q=KΘ,平衡；Q>KΘ,反應(yīng)逆向進(jìn)行。例1.目前我國(guó)合成氨工業(yè)多采用中溫（500℃）、中壓（2.03×104kPa）操作。已知此條件下反應(yīng)：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的KΘ=1.57×10-5.若反應(yīng)進(jìn)行至某一階段時(shí)取樣分析，其組分的體積比為NH314.4%；N221.4%，H264.2%，試判斷此時(shí)的合成氨反應(yīng)是否已完成？（2）判斷反應(yīng)方向。{c(Y)/cΘ}y·{c(Z)/c55(2.92×103kPa/100kPa)2(4.34×103kPa/100kPa)(

1.30×104kPa/100kPa)3==8.94×10-6

解：先計(jì)算各組分的分壓:p(NH3)=2.03×104kPa×14.4%=2.92×103kPa;p(N2)=2.03×104kPa×21.4%=4.34×103kPap(H2)=2.03×104kPa×64.2%=1.30×104kPap{NH3)/pΘ}2{p(N2)/pΘ}·{p(H2)/pΘ}3Q=因?yàn)椋篞<KΘ,所以反應(yīng)還沒(méi)完成。2-4-2標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)(2.92×103kPa/100kPa)2(4.34×156若反應(yīng)前后體積不變,反應(yīng)物的量也可用濃度表示:2-4-3平衡常數(shù)與平衡轉(zhuǎn)化率α=×100%反應(yīng)物已轉(zhuǎn)化的量

反應(yīng)物未轉(zhuǎn)化前的總量α=×100%反應(yīng)物起始濃度－反應(yīng)物平衡濃度反應(yīng)物起始濃度例2.硝酸銀和硝酸亞鐵兩種溶液發(fā)生下列反應(yīng):在25度時(shí),將硝酸銀和硝酸亞鐵溶液混合,開(kāi)始時(shí)溶液中銀離子和亞鐵離子濃度都為0.100mol·L-1,達(dá)到平衡時(shí)銀離子的轉(zhuǎn)化率為19.4%。求：1）平衡時(shí)Fe2+、Ag+、Fe3+的濃度；2）該溫度下的平衡常數(shù)。Fe2++Ag+Fe3++Ag若反應(yīng)前后體積不變,反應(yīng)物的量也可用濃度表示:2-4-357解：1).Fe2++Ag+Fe3++Ag起始濃度c0/mol·L-10.1000.1000變化濃度c0/mol·L-1-0.1×19.4%-0.1×19.4%0.1×19.4%=-0.0194=-0.0194=0.0194平衡濃度c0/mol·L-10.100-0.01940.100-0.01940.0194=0.0806=0.0806c(Fe3+)/cΘKΘ===2.99{c(Fe2+)/cΘ}·{c(Ag+)/cΘ}0.0194(0.0806)22).2-4-3平衡常數(shù)與平衡轉(zhuǎn)化率解：1).58{n(CO2)RT/V}{n(H2)RT/V}{n(CO2)RT/V}{n(H2)RT/V}KΘ=={p(CO2)/pΘ}·{p(H2)/pΘ}{p(CO)/pΘ}·{p(H2O)/pΘ}CO(g)+H2O(g)CO2

(g)+H2(g).起始物質(zhì)的量n0/mol0.0400.04000平衡時(shí)物質(zhì)的量n0/mol0.040-0.040α0.040-0.040α0.040α0.040αp(CO)=n(CO)RT/V；p(H2O)=n(H2O)RT/V；p(CO2)=n(CO2)RT/V；p(H2)=n(H2)RT/V；例3.水煤氣的轉(zhuǎn)化反應(yīng)為:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g).在850度時(shí),平衡常數(shù)為1.0.在該溫度下于5.0升密閉容器中加入0.040molCO和0.040mol的水,求該條件下CO的轉(zhuǎn)化率和達(dá)到平衡時(shí)的各組分的分壓.解：設(shè)CO的轉(zhuǎn)化率為α2-4-3平衡常數(shù)與平衡轉(zhuǎn)化率{n(CO2)RT/V}{n(H2)RT/V}{n(CO259n(CO2)·n(H2)n(CO2)·n(H2)(0.040α)20.0402(1-α)2α2(1-α)2=1.0,∴α=50%α2(1-α)2====p(CO)=p(H2O)=n(CO)RT/V=[0.040(1-0.50)×8.314×1123]÷(5.0×10-3)=37.3kPa;p(CO2)=p(H2)=n(CO)RT/V=[(0.040×0.50)×8.314×1123]÷(5.0×10-3)=37.3kPa.2-4-3平衡常數(shù)與平衡轉(zhuǎn)化率n(CO2)·n(H2)n(CO2)·n(H2)(0.040601、多重平衡規(guī)則：如果某個(gè)反應(yīng)可以表示為兩個(gè)或多個(gè)反應(yīng)的總和，則總反的平衡常數(shù)等于各個(gè)反應(yīng)平衡常數(shù)之積。2、所有平衡常數(shù)必須在同一溫度，K溫度變化。3、若反應(yīng)3=反應(yīng)2-反應(yīng)1。則K3=K2/K1練習(xí)1：已知?dú)怏w反應(yīng)：PCL5-----PCL3+CL2在527K及101.325KPa下,解離度a=0.8,求在該溫度下的KP解設(shè):PCL5為1molPCL5---PCL3+CL2100aaa1-aaa摩爾分?jǐn)?shù):1-a/1+a,a/1+aa/1+a,分壓:(1-a/1+a)×P,(a/1+a)×P,(a/1+a)×P2-4-4多重平衡的平衡常數(shù)1、多重平衡規(guī)則：如果某個(gè)反應(yīng)可以表示為兩個(gè)或多個(gè)反應(yīng)的總和61可逆反應(yīng)在一定條件下達(dá)到平衡時(shí)，V正=V逆反應(yīng)系統(tǒng)中各組分的濃度不再隨時(shí)間而變?；瘜W(xué)平衡在一定條件下是暫時(shí)的，因外界條件的改變而使已達(dá)平衡狀態(tài)的可逆反應(yīng)被破壞，引起反應(yīng)系統(tǒng)中各物質(zhì)的量隨之改變，從而達(dá)到新的平衡狀態(tài)的過(guò)程稱(chēng)為化學(xué)平衡的移動(dòng)。2-5化學(xué)平衡的移動(dòng)可逆反應(yīng)在一定條件下達(dá)到平衡時(shí)，V正=V逆反應(yīng)系統(tǒng)中622-5-1濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響在平衡常數(shù)的表達(dá)式中，反應(yīng)物濃度項(xiàng)在分母上而生成物濃度項(xiàng)在分子上。在一定溫度下，平衡常數(shù)不隨濃度變化。因此，當(dāng)增加已達(dá)平衡的體系的反應(yīng)物濃度時(shí)，生成物濃度也必然增大,則平衡向正向移動(dòng)。若反應(yīng)物及生成物濃度都有改變時(shí),可通過(guò)比較反應(yīng)商Q與平衡常數(shù)的大小，來(lái)判斷平衡移動(dòng)的方向。Q<KΘ平衡向右移動(dòng)；Q=KΘ,平衡不變；Q>KΘ,平衡向左移動(dòng)。在其他條件不變的情況下，增加反應(yīng)物的濃度或減少生成物的濃度，化學(xué)平衡朝正反應(yīng)方向移動(dòng)；增加生成物濃度或減少反應(yīng)物的濃度，化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。有氣體參加的反應(yīng)，改變分壓與改變濃度一樣。2-5-1濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響在平衡常數(shù)63例4．在例2討論的平衡體系中，在恒溫下將Fe2+濃度增至0.181mol·L-1時(shí),問(wèn):1)平衡向哪個(gè)方向移動(dòng)?2)求新平衡后各物質(zhì)濃度3)Ag+的轉(zhuǎn)化率?Fe2++Ag+Fe3++Ag起始濃度c0/mol·L-10.1810.08060.0194平衡濃度c0/mol·L-10.181-x0.0806-x0.0194+x2-5-1濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響解:1).因?yàn)樵谠械钠胶怏w系中僅增加了反應(yīng)物濃度,所以平衡向正向移動(dòng);2).設(shè)達(dá)到新平衡時(shí)將有xmol·L-1的亞鐵離子被銀離子氧化,則KΘ===2.99c(Fe3+)/cΘ{c(Fe2+)/cΘ}·{c(Ag+)/cΘ}0.0194+x(0.181-x)(0.0806-x)例4．在例2討論的平衡體系中，在恒溫下將Fe2+濃度增至0.64x=0.0139c(Fe2+)=(0.181–0.0139)mol·L-1=0.167mol·L-1;