標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓課件

1、標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓fHm反應(yīng)熱效應(yīng)一般可以通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定得到，但有些反應(yīng)熱效應(yīng)一般可以通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定得到，但有些復(fù)雜反應(yīng)是難以控制的，因此，有些物質(zhì)的反應(yīng)復(fù)雜反應(yīng)是難以控制的，因此，有些物質(zhì)的反應(yīng)熱效應(yīng)就不易測(cè)準(zhǔn)，例如，在恒溫、恒壓下碳不熱效應(yīng)就不易測(cè)準(zhǔn)，例如，在恒溫、恒壓下碳不完全燃燒生成完全燃燒生成CO的反應(yīng)。的反應(yīng)。根據(jù)化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)的定義根據(jù)化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)的定義,反應(yīng)熱效應(yīng)的大小與反應(yīng)熱效應(yīng)的大小與反應(yīng)條件有關(guān)。為了比較和匯集，一般采用標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)條件有關(guān)。為了比較和匯集，一般采用標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的狀態(tài)下的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓變標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓變r(jià)Hm表示反應(yīng)熱效表示反應(yīng)熱效應(yīng)的大小。應(yīng)的大小。但

2、有時(shí)也常用但有時(shí)也常用標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓fHm表示反表示反應(yīng)熱效應(yīng)的大小。應(yīng)熱效應(yīng)的大小。1標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓fHm定義：定義：fHm表示在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，由最穩(wěn)定表示在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，由最穩(wěn)定的單質(zhì)生成單位物質(zhì)量的某純物質(zhì)的焓變稱的單質(zhì)生成單位物質(zhì)量的某純物質(zhì)的焓變稱為該物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓。為該物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓。標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)，f生成，生成，m摩爾摩爾根據(jù)上述定義，最穩(wěn)定單質(zhì)的根據(jù)上述定義，最穩(wěn)定單質(zhì)的fHm=0注意注意：當(dāng)一種元素有兩種或兩種以上的：當(dāng)一種元素有兩種或兩種以上的單質(zhì)時(shí)，只有一種是最穩(wěn)定的。單質(zhì)時(shí)，只有一種是最穩(wěn)定的。2標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓fHm例如：例

3、如：碳的兩種同素異形體碳的兩種同素異形體石墨石墨和和金剛石金剛石中，中，石墨是碳的穩(wěn)定單質(zhì)，它的石墨是碳的穩(wěn)定單質(zhì)，它的fHm=0，由穩(wěn)由穩(wěn)定單質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问降膯钨|(zhì)時(shí)，也有焓變。定單質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问降膯钨|(zhì)時(shí)，也有焓變。如：如：C(石墨石墨) C(金剛石金剛石) fHm = 1.897kJmol1其它常見物質(zhì)的穩(wěn)定態(tài)為：其它常見物質(zhì)的穩(wěn)定態(tài)為： S Sn H2、N2、O2、Cl2 Br2 I2正交硫正交硫白錫白錫氣態(tài)氣態(tài)液態(tài)液態(tài)固態(tài)固態(tài)3焓和焓變焓和焓變QP = H2H1 = H即溫度一定時(shí)，在恒壓下只做體積功時(shí)，體系的即溫度一定時(shí)，在恒壓下只做體積功時(shí)，體系的化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)QP

4、在數(shù)值上等于體系的焓變?cè)跀?shù)值上等于體系的焓變H。因此焓可以認(rèn)為是物質(zhì)的熱含量，即物質(zhì)內(nèi)部因此焓可以認(rèn)為是物質(zhì)的熱含量，即物質(zhì)內(nèi)部可以轉(zhuǎn)變?yōu)闊岬哪芰?。在熱力學(xué)上規(guī)定：可以轉(zhuǎn)變?yōu)闊岬哪芰?。在熱力學(xué)上規(guī)定：H放熱放熱 042.2 化學(xué)反應(yīng)的方向和限度化學(xué)反應(yīng)的方向和限度1.化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)過程和熵變化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)過程和熵變（1）自發(fā)過程）自發(fā)過程 在一定條件下，不需外界做功，一經(jīng)引發(fā)就能自在一定條件下，不需外界做功，一經(jīng)引發(fā)就能自動(dòng)進(jìn)行的過程動(dòng)進(jìn)行的過程 ，稱為自發(fā)過程（對(duì)于化學(xué)過程，稱為自發(fā)過程（對(duì)于化學(xué)過程，也稱自發(fā)反應(yīng)）；反之叫做非自發(fā)過程。也稱自發(fā)反應(yīng)）；反之叫做非自發(fā)過程。51.化學(xué)反應(yīng)的自

5、發(fā)過程和熵變化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)過程和熵變（1）自發(fā)過程）自發(fā)過程 自發(fā)過程和非自發(fā)過程都是可以進(jìn)行的，區(qū)別在自發(fā)過程和非自發(fā)過程都是可以進(jìn)行的，區(qū)別在于自發(fā)過程可以自動(dòng)進(jìn)行，而非自發(fā)過程需要借于自發(fā)過程可以自動(dòng)進(jìn)行，而非自發(fā)過程需要借助外力才能進(jìn)行。助外力才能進(jìn)行。在條件變化時(shí)，自發(fā)過程和非自發(fā)過程可以在條件變化時(shí)，自發(fā)過程和非自發(fā)過程可以發(fā)生發(fā)生轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化。如。如CaCO3的分解反應(yīng)，在常溫下為非自發(fā)的分解反應(yīng)，在常溫下為非自發(fā)過程，而在過程，而在910 時(shí)，該反應(yīng)可以自發(fā)進(jìn)行。在時(shí)，該反應(yīng)可以自發(fā)進(jìn)行。在一定條件下，自發(fā)過程能一直進(jìn)行到其變化的最一定條件下，自發(fā)過程能一直進(jìn)行到其變化的最大程度，

6、即化學(xué)平衡狀態(tài)。大程度，即化學(xué)平衡狀態(tài)。61.化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)過程和熵變化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)過程和熵變（1）自發(fā)過程）自發(fā)過程 焓變判據(jù)：焓變判據(jù)：很多自發(fā)反應(yīng)，其過程中都伴隨有能量很多自發(fā)反應(yīng)，其過程中都伴隨有能量放出，即有使物質(zhì)體系能量降至最低的放出，即有使物質(zhì)體系能量降至最低的趨勢(shì)趨勢(shì),如如H2和和O2化合生成水的過程。因此，化合生成水的過程。因此，早在早在19世紀(jì)，人們就試圖用反應(yīng)的焓變世紀(jì)，人們就試圖用反應(yīng)的焓變作為自發(fā)過程的判據(jù)，認(rèn)為在恒溫恒壓作為自發(fā)過程的判據(jù)，認(rèn)為在恒溫恒壓下，下， 時(shí)，過程能自發(fā)進(jìn)行，反時(shí)，過程能自發(fā)進(jìn)行，反之不能。之不能。rH Sm(l) Sm(s)。 熵與物質(zhì)分子

7、量有關(guān)，分子結(jié)構(gòu)相似而分子量又熵與物質(zhì)分子量有關(guān)，分子結(jié)構(gòu)相似而分子量又相近的物質(zhì)熵值相近，相近的物質(zhì)熵值相近，如：如： Sm(CO) =197.9 Jmol 1K1， Sm(N2) =191.5 Jmol 1K1； 分子結(jié)構(gòu)相似而分子量不同的物質(zhì)，熵隨分子分子結(jié)構(gòu)相似而分子量不同的物質(zhì)，熵隨分子量增大而增大，量增大而增大，如如:HF、HCl、HBr、HI的的Sm分分別為別為173.7、186.8、198.59、206.48 Jmol 1K1 。14熵值規(guī)律熵值規(guī)律結(jié)構(gòu)及分子量都相近時(shí)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)及分子量都相近時(shí)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的物質(zhì)具有更大的熵值。物質(zhì)具有更大的熵值。 如：如：Sm(C2H5O

8、H,g) = 282.6 Jmol1K1； Sm(CH3OCH3,g) = 266.3Jmol1K1；物質(zhì)的熵值隨溫度的升高而增大，氣物質(zhì)的熵值隨溫度的升高而增大，氣態(tài)物質(zhì)的熵值隨壓力的增大而減小。態(tài)物質(zhì)的熵值隨壓力的增大而減小。壓力對(duì)液態(tài)、固態(tài)物質(zhì)的熵影響很小，壓力對(duì)液態(tài)、固態(tài)物質(zhì)的熵影響很小，可以忽略不計(jì)?？梢院雎圆挥?jì)。15吉布斯（吉布斯（Gibbs）自由能）自由能（1）Gibbs自由能自由能G =HTS上式中，上式中，H、T、S均為狀態(tài)函數(shù)，均為狀態(tài)函數(shù)，所以所以G也為狀態(tài)函數(shù)，上式稱吉布斯也為狀態(tài)函數(shù)，上式稱吉布斯函數(shù)或吉布斯自由能。函數(shù)或吉布斯自由能。16吉布斯（吉布斯（Gibbs）

9、自由能）自由能（1）Gibbs自由能自由能G =HTS狀態(tài)狀態(tài)I狀態(tài)狀態(tài)IIT，H1，S1T，H2，S2恒溫恒溫G=G2G1= (H2 TS2)(H1 TS1) = (H2 H1)T (S2S1)=HTSH=H2H1S=S2S1G=HTS17吉布斯（吉布斯（Gibbs）自由能）自由能（1）Gibbs自由能自由能G =HTSG=HTSG 的絕對(duì)值是無法確定的，但我們關(guān)心的的絕對(duì)值是無法確定的，但我們關(guān)心的是在一定條件下體系的是在一定條件下體系的G的數(shù)值。的數(shù)值。 G的的的性質(zhì)與的性質(zhì)與H相似，它與物質(zhì)的量有關(guān)，相似，它與物質(zhì)的量有關(guān)，正逆反應(yīng)的正逆反應(yīng)的G數(shù)值相等，符號(hào)相反。數(shù)值相等，符號(hào)相反。

10、18吉布斯（吉布斯（Gibbs）自由能）自由能（1）Gibbs自由能自由能G =HTSG=HTSfGm在給定溫度和標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，由穩(wěn)定單質(zhì)在給定溫度和標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，由穩(wěn)定單質(zhì)生成生成1mol某物質(zhì)時(shí)的某物質(zhì)時(shí)的Gibbs自由能變稱自由能變稱為該物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯自由能為該物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯自由能變，以變，以fGm表示，單位是表示，單位是kJmol1。熱熱力 學(xué) 規(guī) 定 ，力 學(xué) 規(guī) 定 ， fGm( 穩(wěn) 定 單 質(zhì)穩(wěn) 定 單 質(zhì) , 298.15K)=0。20吉布斯（吉布斯（Gibbs）自由能）自由能（1）Gibbs自由能自由能（2）自發(fā)反應(yīng)方向的判據(jù)）自發(fā)反應(yīng)方向的判據(jù) 熱力學(xué)研究指

11、出，在封閉體系中，熱力學(xué)研究指出，在封閉體系中，恒溫恒壓恒溫恒壓只做只做體積功的條件下，自發(fā)變化的方向是吉布斯自由體積功的條件下，自發(fā)變化的方向是吉布斯自由能變減小的方向，即：能變減小的方向，即：rG m 0 非自發(fā)過程非自發(fā)過程,反應(yīng)能夠逆向自發(fā)進(jìn)行反應(yīng)能夠逆向自發(fā)進(jìn)行;rG m = 0 反應(yīng)處于平衡狀態(tài)反應(yīng)處于平衡狀態(tài).21吉布斯（吉布斯（Gibbs）自由能）自由能（1）Gibbs自由能自由能（2）自發(fā)反應(yīng)方向的判據(jù)）自發(fā)反應(yīng)方向的判據(jù) 由由rGm = rH m TrSm 可以看到，可以看到，吉布斯自由能變包含焓變和熵變兩種吉布斯自由能變包含焓變和熵變兩種與反應(yīng)方向有關(guān)的因子，體現(xiàn)了焓變與

12、反應(yīng)方向有關(guān)的因子，體現(xiàn)了焓變和熵變兩種效應(yīng)的對(duì)立統(tǒng)一，可以準(zhǔn)和熵變兩種效應(yīng)的對(duì)立統(tǒng)一，可以準(zhǔn)確地判斷化學(xué)反應(yīng)的方向。具體有以確地判斷化學(xué)反應(yīng)的方向。具體有以下四種情況：下四種情況：22吉布斯（吉布斯（Gibbs）自由能）自由能（1）Gibbs自由能自由能（2）自發(fā)反應(yīng)方向的判據(jù)）自發(fā)反應(yīng)方向的判據(jù) 如果如果rHm 0(熵增加熵增加)，則，則rGm 0(吸熱吸熱),同時(shí)同時(shí)rSm 0,在任意溫在任意溫度下度下,正反應(yīng)均不能自發(fā)進(jìn)行，但正反應(yīng)均不能自發(fā)進(jìn)行，但其逆反應(yīng)在任意溫度下其逆反應(yīng)在任意溫度下,可以自發(fā)可以自發(fā)進(jìn)行。進(jìn)行。 如如 3O2(g) = 2O3(g) rGm = rH m TrS

13、m24吉布斯（吉布斯（Gibbs）自由能）自由能（1）Gibbs自由能自由能（2）自發(fā)反應(yīng)方向的判據(jù)）自發(fā)反應(yīng)方向的判據(jù) 如 果如 果 rHm 0 ( 放 熱放 熱 ) , 同 時(shí)同 時(shí) rSm ITrSmI,則則rGm0,正反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行正反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行;而在高溫下，而在高溫下， IrHmI 0,正反應(yīng)不能自發(fā)正反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行。進(jìn)行。 如如 2NO(g) + O2(g) = 2NO2(g)。 rGm = rH m TrSm25吉布斯（吉布斯（Gibbs）自由能）自由能（1）Gibbs自由能自由能（2）自發(fā)反應(yīng)方向的判據(jù)）自發(fā)反應(yīng)方向的判據(jù) 如 果如 果 rHm 0 ( 吸 熱吸 熱 ) ,

14、 同 時(shí)同 時(shí) rSm 0(熵增加熵增加)，低溫下，低溫下IrHmI ITrSmI,則則rGm0,正反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行正反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行;而在高溫下，而在高溫下， IrHmI ITrSmI, rGm40kJmol1 時(shí)時(shí),才可以用才可以用rGm判定判定反應(yīng)方向。反應(yīng)方向。rGm 40kJmol1 一般正向非自發(fā)、逆向自發(fā)進(jìn)行過程一般正向非自發(fā)、逆向自發(fā)進(jìn)行過程31可逆反應(yīng)與化學(xué)平衡可逆反應(yīng)與化學(xué)平衡32(1)可逆反應(yīng)可逆反應(yīng)與化學(xué)平衡與化學(xué)平衡(2)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)K化學(xué)平衡常數(shù)：化學(xué)平衡常數(shù)：任何可逆反應(yīng)，不管反應(yīng)任何可逆反應(yīng)，不管反應(yīng)的始態(tài)如何，在一定溫度下達(dá)到化學(xué)平衡的始態(tài)如何，在

15、一定溫度下達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，各生成物平衡濃度的冪的乘積與反應(yīng)時(shí)，各生成物平衡濃度的冪的乘積與反應(yīng)物平衡濃度的冪的乘積之比為一個(gè)常數(shù)，物平衡濃度的冪的乘積之比為一個(gè)常數(shù)，稱為化學(xué)平衡常數(shù)。稱為化學(xué)平衡常數(shù)。它表明了反應(yīng)體系內(nèi)各組分的量之間的相它表明了反應(yīng)體系內(nèi)各組分的量之間的相互關(guān)系。互關(guān)系?？赡娣磻?yīng)與化學(xué)平衡可逆反應(yīng)與化學(xué)平衡33(1)可逆反應(yīng)可逆反應(yīng)與化學(xué)平衡與化學(xué)平衡(2)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)K對(duì)于反應(yīng)：對(duì)于反應(yīng)：mA+nB pC+qD若為氣體反應(yīng)若為氣體反應(yīng)：KpPCPDpqPAPBm n=若為溶液中溶質(zhì)反應(yīng)若為溶液中溶質(zhì)反應(yīng)：KCCCCDpqCACBmn=可逆反應(yīng)與化學(xué)平衡可逆反應(yīng)與

16、化學(xué)平衡34(1)可逆反應(yīng)可逆反應(yīng)與化學(xué)平衡與化學(xué)平衡(2)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)K化學(xué)平衡常數(shù)：化學(xué)平衡常數(shù)：KpPCPDpqPAPBm n=KCCCCDpqCACBmn=由于由于Kp 和和KC 都是把測(cè)定值直接帶入平衡常數(shù)表達(dá)式中都是把測(cè)定值直接帶入平衡常數(shù)表達(dá)式中計(jì)算所得，因此它們均屬實(shí)驗(yàn)平衡常數(shù)計(jì)算所得，因此它們均屬實(shí)驗(yàn)平衡常數(shù)(或經(jīng)驗(yàn)平衡?；蚪?jīng)驗(yàn)平衡常數(shù)數(shù))。其數(shù)值和量綱隨所用壓力、濃度單位不同而不同，。其數(shù)值和量綱隨所用壓力、濃度單位不同而不同，其其量綱可能不為量綱可能不為1(只有當(dāng)只有當(dāng)n=0時(shí)量綱為時(shí)量綱為1)，由于實(shí)驗(yàn)，由于實(shí)驗(yàn)平衡常數(shù)使用非常不方便，因此國(guó)際上現(xiàn)已統(tǒng)一改用

17、平衡常數(shù)使用非常不方便，因此國(guó)際上現(xiàn)已統(tǒng)一改用標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)。可逆反應(yīng)與化學(xué)平衡可逆反應(yīng)與化學(xué)平衡35(1)可逆反應(yīng)可逆反應(yīng)與化學(xué)平衡與化學(xué)平衡(2)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)K標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)(也稱熱力學(xué)平衡常數(shù)也稱熱力學(xué)平衡常數(shù)) K的表達(dá)的表達(dá)式式(或定義式或定義式)為為:若為氣體反應(yīng)若為氣體反應(yīng): K =(PC/P)P(PD/P)q(PA/P)m(PB/P)n若為溶液中溶質(zhì)反應(yīng)若為溶液中溶質(zhì)反應(yīng): K =(CC/C)P(CD/C)q(CA/C)m(CB/C)n可逆反應(yīng)與化學(xué)平衡可逆反應(yīng)與化學(xué)平衡36(1)可逆反應(yīng)可逆反應(yīng)與化學(xué)平衡與化學(xué)平衡(2)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)

18、K與實(shí)驗(yàn)平衡常數(shù)表達(dá)式相比，不同之處在于：與實(shí)驗(yàn)平衡常數(shù)表達(dá)式相比，不同之處在于：a) 每種氣體物質(zhì)的平衡分壓均應(yīng)除以標(biāo)準(zhǔn)壓每種氣體物質(zhì)的平衡分壓均應(yīng)除以標(biāo)準(zhǔn)壓,即對(duì)于氣體物質(zhì)用相對(duì)分壓表示即對(duì)于氣體物質(zhì)用相對(duì)分壓表示;b) 毎種溶質(zhì)的平衡濃度項(xiàng)均應(yīng)除以標(biāo)準(zhǔn)濃度毎種溶質(zhì)的平衡濃度項(xiàng)均應(yīng)除以標(biāo)準(zhǔn)濃度,即對(duì)于溶液用相對(duì)濃度表示。即對(duì)于溶液用相對(duì)濃度表示。因此，標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)沒有量綱，即量綱為因此，標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)沒有量綱，即量綱為1。標(biāo)準(zhǔn)壓力標(biāo)準(zhǔn)壓力P=100kPa,標(biāo)準(zhǔn)濃度標(biāo)準(zhǔn)濃度C=1.0molL1可逆反應(yīng)與化學(xué)平衡可逆反應(yīng)與化學(xué)平衡37(1)可逆反應(yīng)可逆反應(yīng)與化學(xué)平衡與化學(xué)平衡(2)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)標(biāo)

19、準(zhǔn)平衡常數(shù)K對(duì)于固體、純液體，它們不出現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)對(duì)于固體、純液體，它們不出現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的表達(dá)式中。的表達(dá)式中。 例例 Zn(s)+2H+(aq) Zn2+(aq)+H2(g) K=(CH+/C)2(CZn2+/C)(PH2/P)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)K小結(jié)小結(jié)38a) K只與溫度有關(guān)只與溫度有關(guān),而與壓力和濃度無關(guān)而與壓力和濃度無關(guān);b) 在一定溫度下在一定溫度下,每個(gè)可逆反應(yīng)均有其特定的每個(gè)可逆反應(yīng)均有其特定的K ;c) K表達(dá)了平衡體系的動(dòng)態(tài)關(guān)系表達(dá)了平衡體系的動(dòng)態(tài)關(guān)系;d) K數(shù)值的大小表明了在一定條件下反應(yīng)進(jìn)行數(shù)值的大小表明了在一定條件下反應(yīng)進(jìn)行的程度；的程度；e) K數(shù)值

20、很大表明反應(yīng)向右進(jìn)行的趨勢(shì)很大，數(shù)值很大表明反應(yīng)向右進(jìn)行的趨勢(shì)很大，達(dá)到平衡時(shí)體系將主要由生成物組成；達(dá)到平衡時(shí)體系將主要由生成物組成；f) K數(shù)值很小表明反應(yīng)向右進(jìn)行的趨勢(shì)很小，數(shù)值很小表明反應(yīng)向右進(jìn)行的趨勢(shì)很小，達(dá)到平衡時(shí)體系將主要由反應(yīng)物組成。達(dá)到平衡時(shí)體系將主要由反應(yīng)物組成。書寫書寫K表達(dá)式注意事項(xiàng)表達(dá)式注意事項(xiàng) K中中,一定是生成物相對(duì)濃度一定是生成物相對(duì)濃度(或相對(duì)分壓或相對(duì)分壓)相應(yīng)相應(yīng)冪的乘積作分子冪的乘積作分子;反應(yīng)物相對(duì)濃度反應(yīng)物相對(duì)濃度(或相對(duì)分壓或相對(duì)分壓)相相應(yīng)冪的乘積作分母。其中的冪為該物質(zhì)化學(xué)計(jì)量應(yīng)冪的乘積作分母。其中的冪為該物質(zhì)化學(xué)計(jì)量方程式中的計(jì)量系數(shù)。方程式

21、中的計(jì)量系數(shù)。 K中中,氣態(tài)物質(zhì)以相對(duì)分壓表示，溶液中的溶質(zhì)氣態(tài)物質(zhì)以相對(duì)分壓表示，溶液中的溶質(zhì)以相對(duì)濃度表示，而純固體、純液體不出現(xiàn)在以相對(duì)濃度表示，而純固體、純液體不出現(xiàn)在K表達(dá)式中。表達(dá)式中。 K表達(dá)式必須與化學(xué)方程式相對(duì)應(yīng)，同一化學(xué)表達(dá)式必須與化學(xué)方程式相對(duì)應(yīng)，同一化學(xué)反應(yīng)，方程式的書寫不同時(shí)，反應(yīng)，方程式的書寫不同時(shí)， K數(shù)值也不同。數(shù)值也不同。39多重平衡規(guī)則多重平衡規(guī)則40例例2-10已知下列反應(yīng)在已知下列反應(yīng)在1123K時(shí)的平衡常數(shù)：時(shí)的平衡常數(shù)： C(s)+CO2(g) 2CO(g) K1=1.3X1014 CO(g)+Cl2(g) COCl2(g) K2=6.0X103計(jì)算

22、計(jì)算2COCl2(g) C(s)+CO2(g)+2Cl2(g)在在1123K的的K。解解2CO(g) C(s)+CO2(g) K1=1/ K12COCl2(g) 2CO(g)+2Cl2(g) K2 =1/(K2)2兩式相加得兩式相加得: 2COCl2(g) C(s)+CO2(g)+2Cl2(g)由多重平衡規(guī)則由多重平衡規(guī)則: K= K1K2=1/ K1X1/(K2)2=2.1X1010 有關(guān)化學(xué)平衡的計(jì)算有關(guān)化學(xué)平衡的計(jì)算41例例2-12在在250時(shí)，時(shí)，PCl5(g)分解反應(yīng)的平衡常數(shù)分解反應(yīng)的平衡常數(shù)K=1.78。如果將一定量。如果將一定量PCl5(g)放入一密閉容器中，在放入一密閉容器中

23、，在250、200kPa壓力下，反應(yīng)達(dá)到平衡，求壓力下，反應(yīng)達(dá)到平衡，求PCl5(g)的的分解百分率是多少？分解百分率是多少？解解 PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g)初始量初始量/mol n 0.00 0.00平衡量平衡量/mol nx x x總總n + x平衡摩爾分?jǐn)?shù)平衡摩爾分?jǐn)?shù) nxn+xxn+xxn+xK=(PPCl3 /P)(PCl2 /P)(PPCl5 /P)X=1.78有關(guān)化學(xué)平衡的計(jì)算有關(guān)化學(xué)平衡的計(jì)算42例例2-12PCl5(g)分解百分率是多少？分解百分率是多少？解解 PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g)平衡摩爾分?jǐn)?shù)平衡摩爾分?jǐn)?shù) nxn+xxn+xx

24、n+xK= =1.78( XP總總/P)2xn+x( XP總總/P)nxn+x( )22xn+x 2(nx)n+x2X2 = 1.78(n2x2)3.78X2 = 1.78n2(x/n)2 = 0.471x/n = 0.68768.7%K與與rGm43平衡常數(shù)也可以由化學(xué)反應(yīng)等溫方程式導(dǎo)出平衡常數(shù)也可以由化學(xué)反應(yīng)等溫方程式導(dǎo)出,根據(jù)根據(jù)rGm = rGm +RTlnQ 若體系處于平衡狀態(tài)，則若體系處于平衡狀態(tài)，則rGm =0，并且反應(yīng)熵，并且反應(yīng)熵Q項(xiàng)中的項(xiàng)中的各氣體物質(zhì)的相對(duì)分壓或各溶質(zhì)的相對(duì)濃度均指平衡相對(duì)各氣體物質(zhì)的相對(duì)分壓或各溶質(zhì)的相對(duì)濃度均指平衡相對(duì)分壓或平衡相對(duì)濃度分壓或平衡相對(duì)濃

25、度,亦即亦即Q= K。此時(shí)：此時(shí)：0 = rGm +RTlnK rGm =RTlnK =2.303RTlgK lgK = rGm /2.303RTK與與rGm44lnK = rGm /2.303RT 根據(jù)化學(xué)反應(yīng)的等溫方程式，可以推導(dǎo)出標(biāo)準(zhǔn)平衡常根據(jù)化學(xué)反應(yīng)的等溫方程式，可以推導(dǎo)出標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)摩爾自由能變的關(guān)系式。顯然，在溫度恒定時(shí)，數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)摩爾自由能變的關(guān)系式。顯然，在溫度恒定時(shí)，如果我們已知了一些熱力學(xué)數(shù)據(jù)，就可以求得反應(yīng)的如果我們已知了一些熱力學(xué)數(shù)據(jù)，就可以求得反應(yīng)的rGm ，進(jìn)而求出該化學(xué)反應(yīng)的，進(jìn)而求出該化學(xué)反應(yīng)的K的數(shù)值。的數(shù)值。 反之，知道了反之，知道了K的數(shù)值，就可以求得

26、該反應(yīng)的的數(shù)值，就可以求得該反應(yīng)的rGm的數(shù)值。的數(shù)值。 從上面的關(guān)系式可以知道，在一定的溫度下，從上面的關(guān)系式可以知道，在一定的溫度下，rGm 的代數(shù)值越小，的代數(shù)值越小，K的數(shù)值越大，反應(yīng)進(jìn)行的程度越大；的數(shù)值越大，反應(yīng)進(jìn)行的程度越大； 反之，反之，rGm的代數(shù)值越大，的代數(shù)值越大， K的數(shù)值越小，反應(yīng)進(jìn)的數(shù)值越小，反應(yīng)進(jìn)行的程度越小行的程度越小 。化學(xué)平衡的移動(dòng)化學(xué)平衡的移動(dòng)45化學(xué)平衡移動(dòng)方向判定法：化學(xué)平衡移動(dòng)方向判定法：Q K 平衡逆向移動(dòng)，直到新平衡；平衡逆向移動(dòng)，直到新平衡；Q = K 仍處平衡狀態(tài)，不移動(dòng)。仍處平衡狀態(tài)，不移動(dòng)。(2)壓力對(duì)化學(xué)平衡的影響壓力對(duì)化學(xué)平衡的影響4

27、6Q= xnK當(dāng)當(dāng)n 0時(shí)，即氣體分子數(shù)增加的反應(yīng)，時(shí)，即氣體分子數(shù)增加的反應(yīng)，Q K,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。結(jié)論：對(duì)于氣體分子數(shù)增加的反應(yīng)，結(jié)論：對(duì)于氣體分子數(shù)增加的反應(yīng)，加壓對(duì)正反應(yīng)不利。加壓對(duì)正反應(yīng)不利。(2)壓力對(duì)化學(xué)平衡的影響壓力對(duì)化學(xué)平衡的影響47Q= xnK 當(dāng)當(dāng)n 0時(shí)，即氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，時(shí)，即氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，Q Pi。相當(dāng)于相當(dāng)于反應(yīng)氣體反應(yīng)氣體的相對(duì)平衡分壓減小，則對(duì)的相對(duì)平衡分壓減小，則對(duì)于于n0的反應(yīng)，平衡向氣體分子數(shù)增大的方的反應(yīng)，平衡向氣體分子數(shù)增大的方向移動(dòng)。向移動(dòng)。(2)壓力對(duì)化學(xué)平衡的影響壓力對(duì)化學(xué)平衡的影響51恒溫恒壓恒溫恒

28、壓例例2-16乙烷裂解生成乙烯，已知在乙烷裂解生成乙烯，已知在1273K、100KPa下，反應(yīng)達(dá)到平衡，下，反應(yīng)達(dá)到平衡，PC2H6=2.65kPa, PC2H4=49.35kPa, PH2=49.35kPa,求求K。并說明在生產(chǎn)中，通過在恒溫恒。并說明在生產(chǎn)中，通過在恒溫恒壓下加入過量水蒸氣的做法來提高乙烯產(chǎn)率的原理。壓下加入過量水蒸氣的做法來提高乙烯產(chǎn)率的原理。解解C2H6(g)C2H4(g) + H2(g)K=(PC2H4/P)(PH2 /P)PC2H6 /P=(49.35/100)22.65/100= 9.19(2)壓力對(duì)化學(xué)平衡的影響壓力對(duì)化學(xué)平衡的影響52恒溫恒壓恒溫恒壓解解C2H

29、6(g)C2H4(g) + H2(g)K=(PC2H4/P)(PH2 /P)PC2H6 /P=(49.35/100)22.65/100=9.19在恒溫恒壓下加入水蒸氣，由于總壓不變，則在恒溫恒壓下加入水蒸氣，由于總壓不變，則各組分的相對(duì)分壓減小，各組分的相對(duì)分壓減小，Q K,平衡應(yīng)向正反平衡應(yīng)向正反應(yīng)方向移動(dòng)。應(yīng)方向移動(dòng)。(2)壓力對(duì)化學(xué)平衡的影響壓力對(duì)化學(xué)平衡的影響53恒溫恒容恒溫恒容若在恒溫恒容下，向以達(dá)到平衡的體系加入惰若在恒溫恒容下，向以達(dá)到平衡的體系加入惰性組分，此時(shí)氣體總壓力性組分，此時(shí)氣體總壓力P總總=Pi+P惰惰增加，增加，而各組分的分壓而各組分的分壓Pi保持不變保持不變, Q

30、 = K,平衡不發(fā)平衡不發(fā)生移動(dòng)。生移動(dòng)。對(duì)于一般的只有液體、固體參加的反應(yīng)對(duì)于一般的只有液體、固體參加的反應(yīng),由于壓由于壓力的影響很小，所以平衡不發(fā)生移動(dòng)，因此，力的影響很小，所以平衡不發(fā)生移動(dòng)，因此，可以認(rèn)為壓力對(duì)液、固的反應(yīng)平衡無影響?？梢哉J(rèn)為壓力對(duì)液、固的反應(yīng)平衡無影響。(3)溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響54前面我們學(xué)習(xí)了濃度、壓力對(duì)化學(xué)平衡的影響，前面我們學(xué)習(xí)了濃度、壓力對(duì)化學(xué)平衡的影響，它們是通過改變體系的組成，使反應(yīng)商它們是通過改變體系的組成，使反應(yīng)商Q改變，改變，而標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)而標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)K并不改變，因?yàn)椴⒉桓淖?，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)平衡常標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)只是溫度的函數(shù)數(shù)只是溫度

31、的函數(shù)，其值大小與濃度、壓力無，其值大小與濃度、壓力無關(guān)，所以改變平衡體系的濃度、壓力時(shí)，不會(huì)關(guān)，所以改變平衡體系的濃度、壓力時(shí)，不會(huì)改變平衡常數(shù)，只會(huì)使平衡組成發(fā)生變化。但改變平衡常數(shù)，只會(huì)使平衡組成發(fā)生變化。但是，溫度的變化將直接導(dǎo)致是，溫度的變化將直接導(dǎo)致K值的變化，從而值的變化，從而使化學(xué)平衡發(fā)生移動(dòng)，改變平衡組成和反應(yīng)物使化學(xué)平衡發(fā)生移動(dòng)，改變平衡組成和反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率。的平衡轉(zhuǎn)化率。 (3)溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響55lnK2K1 =rH mR( )T2T1T2T1在實(shí)驗(yàn)溫度范圍內(nèi)，若視在實(shí)驗(yàn)溫度范圍內(nèi)，若視r(shí)H m為常數(shù)時(shí)，為常數(shù)時(shí)，上式即為上式即為K與與T的關(guān)

32、系。的關(guān)系。顯然，溫度變化使顯然，溫度變化使K值增大還是減小與值增大還是減小與rH m的正、負(fù)有關(guān)。的正、負(fù)有關(guān)。(3)溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響56lnK2K1 =rH mR( )T2T1T2T1小結(jié)小結(jié)a) T,平衡平衡 吸熱反應(yīng)吸熱反應(yīng);b) T,平衡平衡 放熱反應(yīng)放熱反應(yīng).(4)催化劑與化學(xué)平衡的關(guān)系催化劑與化學(xué)平衡的關(guān)系57定義定義：能夠改變化學(xué)反應(yīng)速率而自身的：能夠改變化學(xué)反應(yīng)速率而自身的質(zhì)量和性質(zhì)在反應(yīng)前后都不變的物質(zhì)。質(zhì)量和性質(zhì)在反應(yīng)前后都不變的物質(zhì)。催化劑只能加快體系達(dá)到平衡的時(shí)間催化劑只能加快體系達(dá)到平衡的時(shí)間,而而不能改變體系的平衡組成不能改變體系的平衡組成

33、,因而催化劑對(duì)因而催化劑對(duì)化學(xué)平衡的移動(dòng)沒有影響?；瘜W(xué)平衡的移動(dòng)沒有影響。582. 影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素(1)濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響(1.1)質(zhì)量作用定律質(zhì)量作用定律從大量的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)，從大量的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)，C反應(yīng)物反應(yīng)物增大，增大，V便增大。因此得到便增大。因此得到質(zhì)量作用定律：質(zhì)量作用定律：在恒溫下，反應(yīng)速率與各反應(yīng)物濃度的相應(yīng)冪的在恒溫下，反應(yīng)速率與各反應(yīng)物濃度的相應(yīng)冪的乘積成正比。對(duì)于一般反應(yīng)乘積成正比。對(duì)于一般反應(yīng) mA+nB pC+qDV=kCACB(1)濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響59V=kCAC

34、B反應(yīng)速率方程：反應(yīng)速率方程：K反應(yīng)的速率常數(shù)反應(yīng)的速率常數(shù),其值與濃度無關(guān)其值與濃度無關(guān),但但受反應(yīng)溫度影響。不同的反應(yīng)受反應(yīng)溫度影響。不同的反應(yīng)K值不同，同值不同，同一反應(yīng)一反應(yīng)K值與濃度無關(guān)，但同一反應(yīng)不同溫值與濃度無關(guān)，但同一反應(yīng)不同溫度下度下K值也不同。值也不同。(1)濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響60V=kCACB反應(yīng)速率方程：反應(yīng)速率方程：K的單位由的單位由反應(yīng)級(jí)數(shù)反應(yīng)級(jí)數(shù)n=+來確定，通式為來確定，通式為mol1nLn1S1，和和稱為反應(yīng)物稱為反應(yīng)物A和和B的反應(yīng)級(jí)的反應(yīng)級(jí)數(shù)，數(shù)， +稱為總反應(yīng)級(jí)數(shù)。反應(yīng)級(jí)數(shù)可以是整數(shù)，稱為總反應(yīng)級(jí)數(shù)。反應(yīng)級(jí)數(shù)可以是整數(shù)，也可以是分?jǐn)?shù)

35、，它表明了反應(yīng)速率與各反應(yīng)物濃也可以是分?jǐn)?shù)，它表明了反應(yīng)速率與各反應(yīng)物濃度之間的關(guān)系，即某一反應(yīng)物濃度的改變對(duì)反應(yīng)度之間的關(guān)系，即某一反應(yīng)物濃度的改變對(duì)反應(yīng)速率的影響程度。速率的影響程度。(1)濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響61V=kCACB反應(yīng)速率方程：反應(yīng)速率方程： 反應(yīng)的速率方程一般是通過實(shí)驗(yàn)得到反應(yīng)的速率方程一般是通過實(shí)驗(yàn)得到的，但對(duì)于基元反應(yīng)，可以根據(jù)反應(yīng)方程的，但對(duì)于基元反應(yīng)，可以根據(jù)反應(yīng)方程式直接寫出。速率方程所表示的為瞬時(shí)反式直接寫出。速率方程所表示的為瞬時(shí)反應(yīng)速率。應(yīng)速率。(1)濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響62V=kCACB反應(yīng)速率方程：反應(yīng)速率方程：(1.2)反應(yīng)級(jí)數(shù)反應(yīng)級(jí)數(shù)基元反應(yīng)基元反應(yīng): 反應(yīng)物經(jīng)一步反應(yīng)就直接轉(zhuǎn)反應(yīng)物經(jīng)一步反應(yīng)就直接轉(zhuǎn)變?yōu)樯晌锏姆磻?yīng)變?yōu)樯晌锏姆磻?yīng);非基元反應(yīng)非基元反應(yīng):反應(yīng)物經(jīng)多步反應(yīng)才轉(zhuǎn)變?yōu)榉磻?yīng)物經(jīng)多步反應(yīng)才轉(zhuǎn)變?yōu)樯晌锏姆磻?yīng)生成物的反應(yīng),