化学反应的方向速率和限度1

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1、第3章化学反应的方向、速率和限度学习要求1.了解化学平衡的概念，理解平衡常数的意义，掌握有关化学平衡的计算。2.熟悉有关化学平衡移动原理。3.掌握浓度、温度、催化剂等因素对化学反应速度的影响，并能运用活化能和活化分子的概念加以解释。4.学会计算标准状态下反应自由能和熵的变化。5.学会运用自由能变化判断化学反应的方向,理解平衡常数（Kc,Kp）与G的关系。3.1化学平衡化学动力学是研究化学反应的速度、影响反应速度的因素以及反应的机理。热力学研究物理或化学变化中能量的相互转化和热的影响因素（如温度）对转化的影响。特别是研究在指定条件下一个变化自动进行的

2、可能性（自发性），从而确定变化的方向和范围。但热力学不能解决变化的速度问题。化学热力学研究化学变化中能量的相互转化和热的影响因素（如温度）对转化的影响。3.1.1可逆反应和化学平衡1.可逆反应两个相反方向的反应同时进行，使任何一个方向的反应都不能进行到底的化学反应。通常用可逆反应符号来代替方程式中的等号来表示。2.化学平衡在可逆反应中正逆反应速度相等时，体系各组份的相对量不随时间而改变的状态。化学平衡的特征建立平衡的条件是正逆反应速度相等。建立平衡的标志是各物质浓度不随时间而改变。化学平衡是动态平衡。各物质相对量虽然保持不变，但物质间的交换始终在进行着

3、。3.1.2化学平衡常数化学平衡定律在一定温度下，某个可逆反应达到平衡时，产物浓度系数次方的乘积与反应物浓度次方的乘积之比是一个常数。对于反应:aA+bB=dD+eE在一定温度下达到平衡时，反应物和产物的平衡浓度有如下关系。(推导见物理化学)[D]d[E]e/([A]a[B]b)=Kc[]─代表平衡浓度，与通常(初始和未达平衡时的)浓度(c)表示有区别。Kc称为平衡常数例:合成氨的反应N2+3H2=2NH3在某温度下各物质的浓度平衡是:[N2]=3mol·L-1,[H2]=9mol·L-1,[NH3]=4mol·L-1求该反应的平衡常数和N2、H2的初

4、始浓度。解：①求平衡常数KcKc=[NH3]2/([N2][H2]3)=16/(3×93)=7.32×10-3②求N2、H2的初始浓度。N2+3H2=2NH3反应1摩尔N2同时需3molH2生成2molNH3N2+3H2=2NH3平衡3mol·L-19mol·L-14mol·L-1初始(3+2)(9+6)0即：5150答:Kc=7.32×10-3,初始[N2]、[H2]为5、15mol·L-1。书写平衡常数的规则：如果反应中有固体和纯液体参加，它们的浓度不应写在平衡关系式中。如：CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)Kc=[CO2]CO2(g)

5、+H2(g)=CO(g)+H2O(l)Kc=[CO]/([CO2][H2])稀溶液中进行的反应，如有水参加，水的浓度也不必写在平衡关系式中。如：Cr2O72-+H2O=2CrO42-+2H+Kc=[CrO42-]2[H+]2/[Cr2O72-]对于气体反应，写平衡常数关系式，除可以用平衡时的浓度表示外，也可以用平衡时各气体的分压表示。如：N2+3H2=2NH3可写出两个平衡常数关系式Kc=[NH3]2/([N2][H2]3)Kp=p2(NH3)/[p(N2)p3(H2)]p(NH3)、p(N2)、p(H2)为平衡时各气体的分压力。平衡常数表达式的物理意

6、义：一定温度下，每个平衡反应都有自己特征的平衡常数。平衡常数只随温度变化而变化（虽然是浓度表达式），不随变化途径、反应方向、反应物的初始浓度大小的而改变而改变。平衡常数表达式代表在给定温度下体系达到平衡的条件。平衡常数的大小代表平衡混合物中产物所占比例的多少。平衡常数表达式表示体系的动态关系。3.1.3有关平衡常数的计算一、转化率平衡转化率平衡时已转化了的某反应物的量与转化前该反应物的量之比。二、多重平衡规则某个反应可以表示为两个或多个反应的总和。则总反应的平衡常数等于各个分步反应的平衡常数之积。如：已知973K时下述反应：SO2(g)+0.5O2(g

7、)=SO3(g)K1=20NO2(g)=NO(g)+0.5O2K2=0.012求反应：SO3(g)+NO2(g)=SO3(g)+NO(g)的Kc。解：由多重平衡规则：Kc=K1·K2=20×0.012=0.24注：①所有平衡常数必须在同一温度下，因为K随温度而变化；②如果反应3=反应2-反应1则K3=K2/K1。３.１.４　化学平衡的移动平衡移动原理：假如改变平衡系统条件之一，如温度、压强、或浓度，平衡就向减弱这个改变的方向移动。３.２　化学反应的方向和限度３.２.１　反应的自发性自发过程在一定条件下不需外力作用就能自动进行的过程。自发反应一定条件

8、下不需外力作用就能发生的化学反应。非自发反应一定条件下不需外力作用就不能发生的化学反应。要注意