《護(hù)理專業(yè)資料》第2章 化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡

1、第二章第二章 化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡第三節(jié)第三節(jié) 化學(xué)平衡化學(xué)平衡第二節(jié)第二節(jié) 影響反應(yīng)速率的因素影響反應(yīng)速率的因素第一節(jié)第一節(jié) 化學(xué)反應(yīng)速率化學(xué)反應(yīng)速率第四節(jié)第四節(jié) 化學(xué)平衡的移動化學(xué)平衡的移動第一節(jié)第一節(jié) 化學(xué)反應(yīng)速率化學(xué)反應(yīng)速率 對于給定的化學(xué)反應(yīng)：可以改變?yōu)椋篴(aq)b(aq)y(aq)z(aq)abyz0=yy(aq) + zz(aq) - aa(aq) bb(aq)一、化學(xué)反應(yīng)的表示法和化學(xué)計(jì)量數(shù)：一、化學(xué)反應(yīng)的表示法和化學(xué)計(jì)量數(shù)：進(jìn)一步簡化為： bb0bvb表示反應(yīng)物和產(chǎn)物的化學(xué)計(jì)量數(shù),前者為負(fù)值，后者為正值。通常用單位時間內(nèi)通常用單位時間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減

2、少反應(yīng)物濃度的減少或或生成物濃度的增加生成物濃度的增加來表示。來表示。 平均速率（平均速率（average rate）第一節(jié)第一節(jié) 化學(xué)反應(yīng)速率化學(xué)反應(yīng)速率 定義定義 分類分類 瞬時速率（瞬時速率（instantaneous rate）二、化學(xué)反應(yīng)速率二、化學(xué)反應(yīng)速率(rate of a chemical reaction)(rate of a chemical reaction)的的 表示法表示法：二二、化學(xué)、化學(xué)反應(yīng)速率的表示方法反應(yīng)速率的表示方法bb1vctv abyz1111=vccccatbtytzt 對于給定的化學(xué)反應(yīng)：反應(yīng)速率可表示為： 通常用化學(xué)反應(yīng)速率描述化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行得快慢。

3、對化學(xué)反應(yīng) 反應(yīng)速率定義為： bb0b,va(aq)b(aq)y(aq)z(aq)abyz（ minmin-1 -1、h h-1 -1、d d-1 -1 、a a -1 -1 ） 平均速率在一個時間間隔內(nèi)反應(yīng)中某組分濃度在一個時間間隔內(nèi)反應(yīng)中某組分濃度的改變量。的改變量。 定義定義 tctc生成物反應(yīng)物或 單位單位 mollmoll-1 -1s s-1 -1秒（秒（ 分、分、 小時、小時、 天、天、 年）年） 通常采用其濃度變化易于測定的物質(zhì)來表示反應(yīng)速率。 它不能確切反映速率的變化情況，只提供了一個平均值。平均速率例例1: n2o5的起始濃度為的起始濃度為0.1 moll-1，在氣相中發(fā)生分

4、解，在氣相中發(fā)生分解： 2 n2o5 = 4 no 2 + o 2 在時間在時間2h內(nèi)，內(nèi)， n2o5的濃度降為的濃度降為0.04 moll-125-1-125(n o )0.040.1(n o )0.03(mol lh )2cvt 則該反應(yīng)的平均速率可以表示為：則該反應(yīng)的平均速率可以表示為：2-1-12(no )0.12(no )0.06(mol lh )2cvt2-1-12(o )0.03(o )0.015(mol lh )2cvt關(guān)系： )o()no(41)on(212252vvv有效碰撞有效碰撞(effective collision)(effective collision)理論理論

5、基本要點(diǎn)1. 1.發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的前提前提是反應(yīng)物的分子必須是反應(yīng)物的分子必須互相互相碰撞碰撞，才能使，才能使舊鍵斷裂新鍵形成舊鍵斷裂新鍵形成三、化學(xué)反應(yīng)活化能三、化學(xué)反應(yīng)活化能 （ 19181918年英國科學(xué)家年英國科學(xué)家路易斯路易斯lewislewis）例如：例如：2hi(g) h2hi(g) h2 2 (g)+ i (g)+ i2 2(g)(g)hi(ghi(g) )： c c = = 1 11010-3 -3mollmoll-1 -1 ，t t =973k=973k分子碰撞次數(shù)分子碰撞次數(shù): : 3.53.510102828次次ss-1 -1若每次碰撞都能反應(yīng)，若每次碰撞都

6、能反應(yīng)，實(shí)際反應(yīng)速率：實(shí)際反應(yīng)速率：則則 v v= = 5.85.810104 4 mollmoll-1 -1ss-1 -1 v v = = 1.21.2 1010-8 -8 moll moll-1 -1ss-1 -1有效碰撞有效碰撞(effective collision)理論理論能夠發(fā)生反應(yīng)的稱為能夠發(fā)生反應(yīng)的稱為有效碰撞有效碰撞（少數(shù)）；（少數(shù)）；化學(xué)反應(yīng)速率快慢由有效碰撞次數(shù)所決定?；瘜W(xué)反應(yīng)速率快慢由有效碰撞次數(shù)所決定。2. 2.碰撞后不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)稱為碰撞后不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)稱為彈性碰撞彈性碰撞， 必須具有適當(dāng)?shù)呐鲎卜较?。必須具有適當(dāng)?shù)呐鲎卜较颉?. 3.發(fā)生有效碰撞，反應(yīng)物分發(fā)生有效碰

7、撞，反應(yīng)物分子要同時具備兩個條件：子要同時具備兩個條件： 要具有足夠的能量；要具有足夠的能量；活化分子活化分子：具有較高能量、能發(fā)生有效碰撞的分子。具有較高能量、能發(fā)生有效碰撞的分子。有效碰撞有效碰撞(effective collision)理論理論(activated molecule)(activated molecule) 活化能與活化分子分?jǐn)?shù)的關(guān)系圖活化能與活化分子分?jǐn)?shù)的關(guān)系圖e e: : 活化分子具有的最低能量活化分子具有的最低能量陰影面積：活化分子分?jǐn)?shù)陰影面積：活化分子分?jǐn)?shù)活化能活化能(activation energy) ea = e- e平平e e平平：分子具有的平均能量分子具

8、有的平均能量反應(yīng)速率與活化能反應(yīng)速率與活化能e ea a的關(guān)系的關(guān)系有效碰撞理論有效碰撞理論 不同反應(yīng)具有不同的不同反應(yīng)具有不同的e ea a，反應(yīng)有快有慢。反應(yīng)有快有慢。e ea a越小，活化分子分?jǐn)?shù)越多，越小，活化分子分?jǐn)?shù)越多，發(fā)生有效碰撞的發(fā)生有效碰撞的 次數(shù)越多，反次數(shù)越多，反應(yīng)速率越快。反之，應(yīng)速率越快。反之， e ea a越大反越大反應(yīng)速率越慢應(yīng)速率越慢。e ea1a1e ea2a2三、催化劑對反應(yīng)速率的影響三、催化劑對反應(yīng)速率的影響 第二節(jié) 影響反應(yīng)速率的因素二、溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響二、溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響一、濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響一、濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響 當(dāng)反應(yīng)物

9、濃度增大時，單位體積內(nèi)分子總數(shù)增當(dāng)反應(yīng)物濃度增大時，單位體積內(nèi)分子總數(shù)增多，多，活化分子數(shù)活化分子數(shù)也相應(yīng)也相應(yīng)增多增多。于是單位時間。于是單位時間有效有效碰撞次數(shù)增多碰撞次數(shù)增多，反應(yīng)速率，反應(yīng)速率加快加快。 一、濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響一、濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響有效碰撞理論：有效碰撞理論：經(jīng)歷一系列元反應(yīng)才能完成的反應(yīng)。經(jīng)歷一系列元反應(yīng)才能完成的反應(yīng)。 2.復(fù)合反應(yīng)：復(fù)合反應(yīng)：( (一一) ) 元反應(yīng)和復(fù)合反應(yīng)元反應(yīng)和復(fù)合反應(yīng) 復(fù)合反應(yīng)中復(fù)合反應(yīng)中最慢的元反應(yīng)最慢的元反應(yīng)限制了整個復(fù)合反應(yīng)的速限制了整個復(fù)合反應(yīng)的速率，稱為率，稱為速率控制步驟速率控制步驟。 （快反應(yīng)）（慢反應(yīng)）例如例如

10、i i2 2(g) (g) 和和 h h2 2(g)(g)反應(yīng)反應(yīng)第二步第二步實(shí)際實(shí)際反應(yīng)機(jī)理反應(yīng)機(jī)理: :第一步第一步總反應(yīng)總反應(yīng): :h h2 2(g) + 2i(g) 2hi(g)(g) + 2i(g) 2hi(g) i i2 2(g) 2i (g)(g) 2i (g)i i2 2(g) + h(g) + h2 2(g) 2hi(g)(g) 2hi(g)1.元反應(yīng)元反應(yīng)(elementary reaction) ： 反應(yīng)物一次碰撞直接變?yōu)樯晌锏姆磻?yīng)。反應(yīng)物一次碰撞直接變?yōu)樯晌锏姆磻?yīng)。18671867年挪威化學(xué)家古德堡年挪威化學(xué)家古德堡( (guldbergguldberg) )和瓦格

11、和瓦格( (waagewaage) )元反應(yīng)元反應(yīng) a aa a + + b bb b e ee e + + f f f f backcba注意：質(zhì)量作用定律注意：質(zhì)量作用定律只適用于只適用于元反應(yīng)元反應(yīng)v v！速率方程式速率方程式(rate equation) (rate equation) （二）質(zhì)量作用定律（二）質(zhì)量作用定律(mass action law) k k：速率常數(shù)速率常數(shù)速率方程式速率方程式 = = k ck c(no(no2 2) ) c c(co(co）（三）化學(xué)反應(yīng)速率方程的確定（三）化學(xué)反應(yīng)速率方程的確定k k 的數(shù)值與反應(yīng)物的數(shù)值與反應(yīng)物本性、溫度、催化劑本性、溫度

12、、催化劑有關(guān)，有關(guān)，而與反應(yīng)物濃度無關(guān)。而與反應(yīng)物濃度無關(guān)。abk cc 在相同條件下，在相同條件下，k k越大，表示反應(yīng)的速率越快。越大，表示反應(yīng)的速率越快。 單位與單位與反應(yīng)級數(shù)反應(yīng)級數(shù)n n有關(guān)：有關(guān)： (moll(moll-1 -1) ) (1- (1-n n) ) s s-1 -1。k k：速率常數(shù)速率常數(shù)(reaction order)(reaction order)反應(yīng)級數(shù)反應(yīng)級數(shù): : n n = =+（三）化學(xué)反應(yīng)速率方程的確定（三）化學(xué)反應(yīng)速率方程的確定整個反應(yīng)的級數(shù)為整個反應(yīng)的級數(shù)為n =+不一定等于不一定等于a，也不一定等于也不一定等于b。與與的值必須通過實(shí)驗(yàn)來確定！的

13、值必須通過實(shí)驗(yàn)來確定！為反應(yīng)物為反應(yīng)物a的級數(shù)的級數(shù)為反應(yīng)物為反應(yīng)物b的級數(shù)的級數(shù) n :零、簡單的正數(shù)和負(fù)數(shù)以及分?jǐn)?shù)零、簡單的正數(shù)和負(fù)數(shù)以及分?jǐn)?shù) 。abk cc實(shí)驗(yàn)確定反應(yīng)級數(shù)實(shí)驗(yàn)確定反應(yīng)級數(shù)2a0b2akcckc2.510-7實(shí)驗(yàn)序號實(shí)驗(yàn)序號起始濃度起始濃度/（moll-1）a b反應(yīng)速率反應(yīng)速率v/（moll-1s-1）11.010-55.010-421.010-53451.010-52.010-53.010-51.010-3 1.510-3 5.010-45.010-42.510-72.510-72.2510-61.010-6abk ccn =2復(fù)合反應(yīng)復(fù)合反應(yīng) 一級反應(yīng)一級反應(yīng) (f

14、irst order reaction)(first order reaction) 定義：反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度定義：反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度一次方一次方成正比成正比的反應(yīng)。的反應(yīng)。 例如：一些物質(zhì)的分解反應(yīng)；例如：一些物質(zhì)的分解反應(yīng)；分子內(nèi)的重排反應(yīng)；分子內(nèi)的重排反應(yīng)；放射性同位素的蛻變反應(yīng)；放射性同位素的蛻變反應(yīng)；許多藥物在體內(nèi)的吸收、代謝和排泄反應(yīng)。許多藥物在體內(nèi)的吸收、代謝和排泄反應(yīng)。 k c v 一級反應(yīng)濃度與時間的關(guān)系式一級反應(yīng)濃度與時間的關(guān)系式ddck ct c 為反應(yīng)物為反應(yīng)物t時刻的濃度時刻的濃度速率方程式：速率方程式：0ck tc ln定積分處理得定積分處理得或或c0 為反應(yīng)物

15、的起始濃度為反應(yīng)物的起始濃度 02.303ccktlg補(bǔ)充：一級反應(yīng)的濃度與時間的關(guān)系補(bǔ)充：一級反應(yīng)的濃度與時間的關(guān)系定義：定義：c c = = ( (c c0 0/2)/2)的反應(yīng)時間。的反應(yīng)時間。kkt693. 0ln22/1思考：思考：c c0 0 (c c0 0/2) (/2) (c c0 0 /4)/4) 2 2個個t t1/21/2 一樣長嗎？一樣長嗎？ 0ck tc lnv 半衰期半衰期（half-life）t t1/21/2對一指定的一級反應(yīng)：溫度一定時，對一指定的一級反應(yīng)：溫度一定時，t t1/21/2 是一是一常數(shù)常數(shù)，與，與c c0 0無關(guān)無關(guān)。 2/1ln2tk(1)

16、(1) lg lgc c t t ：直線關(guān)系：直線關(guān)系一級反應(yīng)一級反應(yīng)v 特征：特征：ddck ct 斜率斜率=-=-k k/2.303/2.303(2) (2) k k 的量綱的量綱: : 時間時間 -1 -1 (s (s-1 -1， minmin-1 -1， h h-1 -1 ) )(3) (3) t t1/21/2與與k k成反比，與成反比，與c c0 0無關(guān)；無關(guān)；溫度一定，是一常數(shù)。溫度一定，是一常數(shù)。0lg 303. 2lg ctkc判斷依據(jù)判斷依據(jù)例例2 某藥在體內(nèi)的分解速率常數(shù)為某藥在體內(nèi)的分解速率常數(shù)為0.02月月-1，已知其分解，已知其分解30%即屬失效，求該藥的半衰期和保

17、質(zhì)期？即屬失效，求該藥的半衰期和保質(zhì)期？= 34.6（月月 ）t有效有效 =cckt0lg303.2= 18（月）（月）kt693. 02/1解：解：02.303ccktlg07 .0lg02.0303.20cc02. 0693. 002.3032.303100lglg0.0050710 xctkck= 0.00507 d-11/20.6930.693137( )0.00507tdk解：解：02.303ccktlg =454 d1002.30393.1514klg 例例3 3 質(zhì)量數(shù)為質(zhì)量數(shù)為210210的钚（的钚（pupu）同位素進(jìn)行）同位素進(jìn)行 放射，經(jīng)放射，經(jīng)1414天后，同位素天后，同

18、位素的活性降低的活性降低6.85%6.85%，試求此同位素的蛻變常數(shù)及，試求此同位素的蛻變常數(shù)及t t1/21/2、并計(jì)算經(jīng)并計(jì)算經(jīng)過多長時間才衰變過多長時間才衰變90%90%？二、溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響二、溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響 大多數(shù)反應(yīng)（不管是放熱還是吸熱反應(yīng)），其反應(yīng)速率都隨溫度的升高而加快。原因原因: :溫度升高，反應(yīng)物分子運(yùn)動速率增大，溫度升高，反應(yīng)物分子運(yùn)動速率增大，單位時間內(nèi)分子間碰撞次數(shù)增加單位時間內(nèi)分子間碰撞次數(shù)增加; ;主要原因主要原因: :增加了活化分子的百分?jǐn)?shù)，使反應(yīng)速增加了活化分子的百分?jǐn)?shù)，使反應(yīng)速率加快。率加快。 例如例如活化分子百分?jǐn)?shù)增加了活化分子百分?jǐn)?shù)增加

19、了2.82.8倍倍, , 4no4no2 2+o+o2 22n2n2 2o o5 5t t： 298k298k308k308k但分子的平均動能僅增加但分子的平均動能僅增加3.3%3.3%。次要原因：次要原因：（一）范特霍夫近似規(guī)則（一）范特霍夫近似規(guī)則 溫度每升高溫度每升高10，化學(xué)反應(yīng)速率約增大，化學(xué)反應(yīng)速率約增大到原來的到原來的24倍。倍。1890年年 阿侖尼烏斯阿侖尼烏斯arrhenius方程式方程式rtek/-aaelnalnartek1884年荷蘭范托夫年荷蘭范托夫(vant hoff) ：a:指數(shù)前因子指數(shù)前因子(頻率因子）頻率因子）t: 熱力學(xué)溫度熱力學(xué)溫度r:摩爾氣體常數(shù)摩爾氣

20、體常數(shù)ea:活化能活化能（與分子碰撞頻率、取向有關(guān)）（與分子碰撞頻率、取向有關(guān)）（二）（二）阿侖尼烏斯方程阿侖尼烏斯方程（二）阿侖尼烏斯方程式（二）阿侖尼烏斯方程式 溫度相同溫度相同a值相近的幾個反應(yīng)，值相近的幾個反應(yīng)，lnalnartek 某一反應(yīng)，某一反應(yīng)，ea基本不變，視為常數(shù)，基本不變，視為常數(shù)，keakt)(303. 2lg2112a12ttttrekk lnaln2a2rteklnaln1a1rtek 注意注意：ea的單位為的單位為kjmol-1， r的單位為的單位為jk-1 mol-1 不同反應(yīng)，不同反應(yīng)， ea較大的反應(yīng)，較大的反應(yīng)，k受受t 的影響較大的影響較大。 （二）阿侖

21、尼烏斯方程（二）阿侖尼烏斯方程解釋解釋: :溫度升高化學(xué)平衡向吸熱溫度升高化學(xué)平衡向吸熱方向移動。方向移動。溫度升高時，吸熱反應(yīng)的速率增溫度升高時，吸熱反應(yīng)的速率增大較多，說明溫度大較多，說明溫度升高升高化學(xué)平衡化學(xué)平衡向向吸熱吸熱方向移動。方向移動。 吸熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)e ea a放熱反應(yīng)放熱反應(yīng)e ea a可逆反應(yīng)：可逆反應(yīng)：例題【例例3 3】已知兩個反應(yīng)活化能分別為已知兩個反應(yīng)活化能分別為104.6kjmol104.6kjmol-1 -1和和125.5 kjmol125.5 kjmol-1 -1，溫度為溫度為1010時，速率常數(shù)分別為時，速率常數(shù)分別為2.02.01010-4 -4 s s

22、-1-1和和1.01.01010-4 -4 s s-1-1, ,求當(dāng)溫度求當(dāng)溫度升高升高1010后，反應(yīng)速率常數(shù)各為多少？后，反應(yīng)速率常數(shù)各為多少？ 解：解： 3-12-1141293k-283k104.6 10 j mollg)283 293k2.303 8.314j molk2 0 10(s-.k a21211 2lg()2.303ettrttkk （1 1） （2）ea = 125.5 kj mol-1 k2 = 9.1210-4 s-1 1312-11125.5 10 j mol293k-283klg)4283k293k2.303 8.314j molk1 0 10s(k-. ea =

23、 104.6 kj mol-1 k2 = 6.1810-4 s-1 2.010-4 s-11.010-4 s-1【例例4】在在30，鮮牛奶大約，鮮牛奶大約4h變酸，但在變酸，但在10的冰箱中可保持的冰箱中可保持48h。假設(shè)反應(yīng)速率與變酸時間成反比，求牛奶變酸反應(yīng)的活化能；假設(shè)反應(yīng)速率與變酸時間成反比，求牛奶變酸反應(yīng)的活化能；在在35的盛夏，鮮牛奶最多可放置多少小時而不變酸？的盛夏，鮮牛奶最多可放置多少小時而不變酸？ 解：解： a21211 2lg()2.303ettrttkk 1 22a1212.303 ()lgtterttkk 303 2832.303 8.314 () lg28330344

24、8 = 88.59 kj mol-112tta21121 2lg()2.303ettrtttt t2= 2.3h288.59 1000 308303lg()2.303 8.314 303 3084t t1=303k，t1 = 4ht2=283k，t2 = 48ht1=303k，t1 = 4ht2=308k，t2 = ?三、催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響三、催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響 （一）催化劑和催化作用（一）催化劑和催化作用 能顯著改變反應(yīng)速率，而本身質(zhì)量及化學(xué)性質(zhì)能顯著改變反應(yīng)速率，而本身質(zhì)量及化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)后保持不變的物質(zhì)。在反應(yīng)后保持不變的物質(zhì)。催化劑催化劑(catalyst)(catal

25、yst)：能能提高提高化學(xué)反應(yīng)速率的化學(xué)反應(yīng)速率的正催化劑正催化劑。 能能減慢減慢化學(xué)反應(yīng)速率的化學(xué)反應(yīng)速率的負(fù)催化劑負(fù)催化劑。2h2h2 2o o2 2 2h 2h2 2o + oo + o2 2尿素尿素或磷酸或磷酸2kclo2kclo3 3 2kcl + 3o 2kcl + 3o2 2mnomno2 2 催化劑提高化學(xué)反應(yīng)速率的原因 原因：原因：改變反應(yīng)歷程，降低反應(yīng)的活化能。改變反應(yīng)歷程，降低反應(yīng)的活化能。e ea a：非催化反應(yīng)活化能：非催化反應(yīng)活化能e ea a：催化反應(yīng)活化能：催化反應(yīng)活化能由于反應(yīng)活化能由于反應(yīng)活化能降低降低，活化分子分?jǐn)?shù)相應(yīng)活化分子分?jǐn)?shù)相應(yīng)增大增大，故反應(yīng)速率故

26、反應(yīng)速率加快加快。催化劑特點(diǎn)催化劑特點(diǎn)（一）具有（一）具有選擇性選擇性；即某一催化劑只對某個特定；即某一催化劑只對某個特定的反應(yīng)具有催化作用。的反應(yīng)具有催化作用。 （二）催化劑可同時催化（二）催化劑可同時催化正正反應(yīng)速率與反應(yīng)速率與逆逆反應(yīng)速率反應(yīng)速率, ,但但不改變平衡常數(shù)不改變平衡常數(shù)k k, ,不能增加生成物的比例。不能增加生成物的比例。（三）催化劑參與了整個反應(yīng)過程，但反應(yīng)前后其（三）催化劑參與了整個反應(yīng)過程，但反應(yīng)前后其質(zhì)量質(zhì)量及化學(xué)及化學(xué)組成組成沒有發(fā)生變化。沒有發(fā)生變化。催化劑只能加快化學(xué)平衡的到達(dá)，催化劑只能加快化學(xué)平衡的到達(dá)，不能改變化不能改變化學(xué)平衡移動的方向。學(xué)平衡移動的

27、方向。生物催化劑生物催化劑-酶酶(enzyme)(enzyme) 特點(diǎn)特點(diǎn): :（1 1）高度）高度專一性專一性，一種酶只對一種或一種類，一種酶只對一種或一種類 型的生化反應(yīng)起催化作用。型的生化反應(yīng)起催化作用。（2 2）高度的）高度的催化活性催化活性，對同一反應(yīng)，酶的催，對同一反應(yīng)，酶的催 化能力常常比非酶催化高化能力常常比非酶催化高10106 6 10101010倍。倍。（3 3）酶要在）酶要在一定一定的的phph值值范圍和一定的范圍和一定的溫度溫度范范 圍內(nèi)才能有效地發(fā)揮作用。圍內(nèi)才能有效地發(fā)揮作用。一、可逆反應(yīng)一、可逆反應(yīng)第三節(jié)第三節(jié) 化學(xué)平衡化學(xué)平衡在在同一條件同一條件下既能正向進(jìn)行又

28、能逆向進(jìn)行的反應(yīng)。下既能正向進(jìn)行又能逆向進(jìn)行的反應(yīng)?；瘜W(xué)平衡（化學(xué)平衡（chemical equilibriumchemical equilibrium）：）：正、逆反應(yīng)的速率正、逆反應(yīng)的速率相等的系統(tǒng)所處的狀態(tài)。相等的系統(tǒng)所處的狀態(tài)。可逆反應(yīng)可逆反應(yīng)(reversible reaction)(reversible reaction)：2hi i2hi i2 2 + h + h2 2 例：例：i i2 2 + h + h2 2 2hi 2hii i2 2 + h + h2 22hi2hi不可逆反應(yīng)不可逆反應(yīng)(irreversible reaction)(irreversible reactio

29、n)：可逆程度極微小的反應(yīng)?？赡娉潭葮O微小的反應(yīng)。如：如：2kclo2kclo3 3 2kcl + 3o 2kcl + 3o2 2 mnomno2 2正反應(yīng)正反應(yīng)逆反應(yīng)逆反應(yīng) v v正正 v v逆逆二、化學(xué)平衡二、化學(xué)平衡（一）（一）可逆反應(yīng)可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時，系統(tǒng)內(nèi)各組分達(dá)到化學(xué)平衡時，系統(tǒng)內(nèi)各組分的的濃度不濃度不隨時間的改變而隨時間的改變而變化變化。 （二）正、逆反應(yīng)仍在進(jìn)行，（二）正、逆反應(yīng)仍在進(jìn)行， v v正正= v v逆逆 0，動態(tài)平衡。動態(tài)平衡。（三）化學(xué)平衡是（三）化學(xué)平衡是相對相對的，有條件的，條件發(fā)生變的，有條件的，條件發(fā)生變化，平衡就會發(fā)生移動?；?，平衡就會發(fā)生移動。v

30、 標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)(standard equilibrium constant) ,(standard equilibrium constant) ,k k 對于任一可逆反應(yīng)對于任一可逆反應(yīng) a a a + a + b b b b d d d+ d+ e e e e 達(dá)到平衡時達(dá)到平衡時, , 一、一、溶液溶液中的反應(yīng)中的反應(yīng)( d/( d/c c) )d d ( e/( e/c c) )e e( a/( a/c c) )a a ( b/( b/c c) )b bk k = 二、二、氣體氣體反應(yīng)反應(yīng) ( (p pd d/ /p p) )d d ( (p pe e/ /p p) )e e

31、( (p pa a/ /p p) )a a ( (p pb b/ /p p) )b bk k = 1 1、因?yàn)?、因?yàn)閏 c = 1 moll = 1 moll-1 -1，p p = 100 = 100 kpakpa，所以，所以k k 是單位為是單位為1 1的量。的量。 說明說明：三、標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)三、標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù) 三三、標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù) 2. 2. k k 與溫度有關(guān)，與濃度或分壓無關(guān)。與溫度有關(guān)，與濃度或分壓無關(guān)。 說明說明：3. 3. k k 值越大，化學(xué)反應(yīng)向右進(jìn)行得越徹底值越大，化學(xué)反應(yīng)向右進(jìn)行得越徹底。因此因此k k是一定溫度下，化學(xué)反應(yīng)可能進(jìn)行是一定溫度下，化學(xué)反應(yīng)可能進(jìn)行的

32、最大限度的量度。的最大限度的量度。( ( d)d)d d ( ( e)e)e e( ( a)a)a a ( ( b)b)b bk k = ( ( p pd d ) )d d ( ( p pe e) )e e( ( p pa a ) )a a ( ( p pb b) )b bk k = 5. 5. k k 的數(shù)值與反應(yīng)方程式的寫法有關(guān)。的數(shù)值與反應(yīng)方程式的寫法有關(guān)。解：解： （1 1）hh3 3o o+ + ac ac- - hachac k k = k k spsp=ag=ag+ + clcl- - 標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的書寫標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的書寫例例5 5：在密閉容器中進(jìn)行下列反應(yīng)：在密閉容器中進(jìn)行下列

33、反應(yīng)： coco（g g）+h+h2 2o o（g g） coco2 2（g g）+h+h2 2（g g）850850時該反應(yīng)的平衡常數(shù)時該反應(yīng)的平衡常數(shù)k k =1.00=1.00，設(shè)，設(shè)coco2 2起始濃度為起始濃度為0.20mol0.20mol l l-1 -1，h h2 2起始濃度為起始濃度為0.80mol0.80mol l l-1 -1，求各物質(zhì)的平衡濃度。，求各物質(zhì)的平衡濃度。coco（g g）+h+h2 2o o（g g） coco2 2（g g）+h+h2 2（g g）起始濃度起始濃度/mol /mol l l-1 -1 0.00 0.00 0.20 0.800.00 0.0

34、0 0.20 0.80平衡濃度平衡濃度/mol /mol l l-1 -1 x x 0.20-x 0.80-x x x 0.20-x 0.80-x coco2 2 h h2 2 coh coh2 2ook k = (0.20-x)(0.80-x)(0.20-x)(0.80-x)x x2 2 = =1.00=1.00 x=0.16 mol lx=0.16 mol l-1 -1解得解得: co=h: co=h2 2o=0.16 mol lo=0.16 mol l-1 -1 coco2 2=0.04 mol l=0.04 mol l-1 -1 h h2 2=0.64 mol l=0.64 mol l

35、-1 -1四、可逆反應(yīng)進(jìn)行的方向四、可逆反應(yīng)進(jìn)行的方向 在一定溫度下，比較標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)與反應(yīng)商在一定溫度下，比較標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)與反應(yīng)商的相對大小，就能判斷反應(yīng)的方向。的相對大小，就能判斷反應(yīng)的方向。 當(dāng)當(dāng) 時，化學(xué)反應(yīng)正向自發(fā)進(jìn)行；時，化學(xué)反應(yīng)正向自發(fā)進(jìn)行； 當(dāng) 時，化學(xué)反應(yīng)逆向自發(fā)進(jìn)行。 kjkjkj當(dāng) 時，化學(xué)反應(yīng)處于平衡狀態(tài)；ab yzabyzyzyzabab() ( )() ( )ccjcc定義反應(yīng)商為：例例 5 已知已知 25 c 時，可逆反應(yīng)：時，可逆反應(yīng)：pb2+(aq) + sn(s) pb(s) + sn2+(aq)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù) ，若反應(yīng)分別從下列情，若反應(yīng)分別

36、從下列情況開始，試判斷可逆反應(yīng)進(jìn)行的方向。況開始，試判斷可逆反應(yīng)進(jìn)行的方向。 （1）pb2+ 和和 sn2+ 的濃度均為的濃度均為 0.10 moll- -1； （2）pb2+ 的濃度為的濃度為 0.10 moll- -1，sn2+ 的濃度的濃度為為 1.0 moll- -1。解解：(1) 反應(yīng)商為：反應(yīng)商為：2+12+1111(sn)/(pb )/0.10 mol l /1 mol l1.00.10 mol l /1 mol lccjcc2.2k由于由于 ，在，在 25 c 時反應(yīng)正向自發(fā)進(jìn)行。時反應(yīng)正向自發(fā)進(jìn)行。 （2）反應(yīng)商為：反應(yīng)商為：由于由于 在在 25 c 時反應(yīng)逆向自發(fā)進(jìn)行。時反應(yīng)逆向自發(fā)進(jìn)行。 1kj112111.0 mol l /1 mol l100.10 mol l /1 mol lj2,kjv 化學(xué)平衡的移動化學(xué)平衡的移動(shift of chemical equilibriu