化學(xué)反應(yīng)速率及化學(xué)平衡第2章

化學(xué)反應(yīng)速率及化學(xué)平衡第2章1、熟悉化學(xué)反應(yīng)的速率及影響因素。2、掌握化學(xué)平衡及標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的表達(dá)方式、意義和計(jì)算。3、理解濃度、壓力、溫度對化學(xué)平衡移動的影響。4、初步認(rèn)識多重平衡原理和多重平衡常數(shù)的表達(dá)。5、熟悉化學(xué)平衡在藥物生產(chǎn)、藥物質(zhì)量控制上的應(yīng)用。

本章教學(xué)要求1、在指定條件下反應(yīng)進(jìn)行的方向和限度……化學(xué)熱力學(xué)。2、反應(yīng)進(jìn)行速率和具體步驟(反應(yīng)機(jī)理)……化學(xué)動力學(xué)。

研究化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)反應(yīng)的機(jī)理，是化學(xué)動力學(xué)的任務(wù)。第一節(jié)：化學(xué)反應(yīng)速率和反應(yīng)機(jī)理

前言化學(xué)反應(yīng)涉及兩個基本問題：一、反應(yīng)速率的表示方法

反應(yīng)速率一般以在單位時間、單位體積中反應(yīng)物的量的減少或產(chǎn)物的量的增加來表示。1、平均速率反應(yīng)物取“-”，產(chǎn)物取“+”例：在298K下，將2.1mol·L-1的N2O5充入一密閉容器中，分解反應(yīng)中各物質(zhì)濃度變化如下：

課堂例題

2N2O5（g）→4NO2(g)

+

O2(g)起始濃度/mol·L-12.1

0

0100秒末濃度/mol·L-11.95

0.30

0.075試計(jì)算反應(yīng)開始100秒內(nèi)的平均速率。苯胺2、瞬時速率瞬時速率是縮短時間間隔，令△t趨近于零時的速率。

瞬時速率只能用作圖的方法得到，例如對于反應(yīng)（45℃

）：

2N2O5→4NO2+O2一、反應(yīng)速率的表示方法

相關(guān)圖片

第一節(jié)：胺類一、化學(xué)反應(yīng)的可逆性

在同一條件下，某一反應(yīng)既能向正反應(yīng)方向又能向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，這便叫做反應(yīng)的可逆性。幾乎所有的化學(xué)反應(yīng)都具有可逆性，即為可逆反應(yīng)(reversiblele—action)，例如:在高溫時，一氧化碳與水蒸氣作用生成二氧化碳和氫氣：

第二節(jié):化學(xué)反應(yīng)的可逆性和化學(xué)平衡CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)

可逆反應(yīng)實(shí)例以下反應(yīng)均為可逆反應(yīng)：

（氧化還原反應(yīng)）

（弱酸電離平衡）

(配位平衡)(沉淀溶解平衡）

HAc+H2OAc-+H3+O

Ag++2NH3

[Ag(NH3)2]+

AgCl(s)

Ag+(aq)+Cl-(aq)

MMn++ne第一節(jié)：胺類苯胺二、化學(xué)平衡

經(jīng)過一定時間，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等了，CO2、H2、H2O、CO四種氣體的濃度不再隨時間改變，這時建立了化學(xué)平衡。CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)

化學(xué)平衡建立的標(biāo)志：物料濃度不隨時間發(fā)生變化反應(yīng)速率時間T正逆反應(yīng)速率變化示意圖Ｖ正Ｖ逆化學(xué)平衡正逆反應(yīng)速率變化示意圖化學(xué)平衡建立的條件：正逆反應(yīng)速率相等化學(xué)平衡建立的條件:正向反應(yīng)和逆向反應(yīng)的反應(yīng)速率相等。化學(xué)建立平衡的標(biāo)志:反應(yīng)物和生成物的濃度不隨時間改變?；瘜W(xué)平衡是相對的和有條件的動態(tài)平衡。(提示：A：可逆反應(yīng)B：恒溫C：密閉條件）

當(dāng)外界因素改變時，正、逆反應(yīng)速率發(fā)生變化，原有平衡將受到破壞，直至在新條件下又建立起新的化學(xué)平衡?；瘜W(xué)平衡狀態(tài)具有以下幾個重要特點(diǎn)第一節(jié)：胺類一、標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)１、稀溶液中反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù):

在一定溫度下達(dá)到化學(xué)平衡時，各物質(zhì)的濃度不再隨時間而變,這時的濃度稱為平衡濃度。它們之間存在如下定量關(guān)系：

第二節(jié)：標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)及其計(jì)算

ｄＤ(aq)＋eE(aq)=ｇＧ(aq)+hH(aq)２、氣體混合物反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)對氣體混合物中的可逆反應(yīng)：平衡分壓之間存在如下定量關(guān)系：

ｄＤ(ｇ)＋eE(ｇ)=ｇＧ(ｇ)+hH(g)一、標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)對非均相可逆反應(yīng)：eE(s)+fＦ(aq)=dD(l)+hH(g)３、非均相反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)在一定溫度下達(dá)到平衡時，存在如下定量關(guān)系：一、標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)例如用鹽酸溶解碳酸鈣的離子反應(yīng)：

CaCO3（s）+2H+（aq）=Ca2+（aq）+CO2（g）+H2O（l）在一定溫度下達(dá)到平衡時，其標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的表達(dá)式為：課堂習(xí)題書寫標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)表達(dá)式時應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1、有純固體、純液體參加反應(yīng)的體系:CaCO3（s）=CaO（s）＋CO2（g）固體物質(zhì)、純液體或稀溶液中的溶劑，其濃度不隨反應(yīng)而變化，所以可將它們的濃度視為1。2、多重反應(yīng)平衡體系:

將兩個獨(dú)立反應(yīng)相加，所得總反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)等于這兩個相加反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)之乘積。2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)(1)2NO2(g)N2O4(g)(2)2NO(g)＋O2(g)N2O4(g)(3)從反應(yīng)式看（1）+（2）=（3）而且：=K3θ

多重平衡原理（1）+（2）=（3）K3=K1·K2（1）－（2）=（3）K3=K1/K2（2）=（1）×mK2=K1m多重平衡原理書寫標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)表達(dá)式時應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：多重平衡原理：3、不同寫法的同一反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)間的關(guān)系2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)

(1)

SO3(g)SO2(g)＋1/2O2(g)(2)你能總結(jié)規(guī)律嗎?課堂習(xí)題１、某溫度下，反應(yīng)SO2+1/2O2=SO3的平衡常數(shù)Kθ=50；在同一溫度下，反應(yīng)2SO3=2SO2+O2的平衡常數(shù)Kθ=（）

A：2500B：4×10-4C：100D：2×10-2

課堂習(xí)題請理論上預(yù)測下列反應(yīng)的趨勢：解：∵（Ⅲ）=（Ⅰ）+（Ⅱ）×（-2）（Ⅰ）（Ⅱ）（Ⅲ）

因此Mg(OH)2在氯化銨溶液中的溶解趨勢不大,實(shí)際工作中,應(yīng)該用大濃度的氯化銨溶液?；瘜W(xué)平衡常數(shù)與電離度

當(dāng)外界條件改變，可逆反應(yīng)從一種平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)變到另一種條件下的平衡狀態(tài)的過程，叫做化學(xué)平衡的移動。

第三節(jié):化學(xué)平衡的移動濃度、壓力、溫度對平衡的影響一定溫度下,對于可逆反應(yīng)：反應(yīng)商：一、濃度對化學(xué)平衡的影響

任意狀態(tài)濃度為了討論的方便，我們?nèi)藶榈囟x：

aA+bB

dD+eE

在平衡體系中，如果其它條件不變，增大（或減小）其中某物質(zhì)的濃度，平衡就向減小（或增大）該物質(zhì)濃度的方向移動。

Qc＜Kθ

正反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行

Qc=Kθ

反應(yīng)處于平衡狀態(tài)

Qc＞Kθ

逆反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行平衡移動原理一、濃度對化學(xué)平衡的影響

由于壓力對固體和液體體積的影響極小，所以壓力改變對固體和液體反應(yīng)的平衡體系幾乎沒有影響。對于有氣體參加的反應(yīng)，壓力改變可能使平衡發(fā)生移動。

壓力改變有兩種情況：１、改變某氣體的分壓２、改變體系的總壓力二、壓力對化學(xué)平衡的影響

與改變濃度的效果是一樣的

改變體系的總壓力只對那些反應(yīng)前后氣體分子數(shù)目有變化的反應(yīng)有影響：增大體系的總壓力，平衡向氣體分子數(shù)目減少的方向移動。減小體系的總壓力，平衡向氣體分子數(shù)目增多的方向移動。二、壓力對化學(xué)平衡的影響

eE(g)+fＦ(g)dD(g)+hH(g)只改變體系的總壓力使之為原來的m倍時：A：增大體系的總壓力，即：m＞1時a.當(dāng)（e＋f）＞（d＋h）時，?BBn＜0Qc＜Kθ平衡向正反應(yīng)方向b.當(dāng)（e＋f）＜（d＋h）時?BBn＞0Qc＞Kθ平衡向逆反應(yīng)方向B：減小體系的總壓力時……..（略）數(shù)學(xué)演算FeCl3三、溫度對化學(xué)平衡的影響FeCl3+H2OFe(OH)3+3HCl加熱促進(jìn)水解進(jìn)行形成Fe(OH)3溶膠升溫有利于水解反應(yīng)模擬實(shí)驗(yàn)：把淡黃色的三氯化鐵溶液分別加入到冷水和熱水中,觀察現(xiàn)象。

濃度和壓力對化學(xué)平衡的影響是通過改變體系的反應(yīng)商Qc，使之不再等于Kθ來實(shí)現(xiàn)的。這時Kθ不變。溫度的影響則不同，它是通過改變Kθ,導(dǎo)致平衡發(fā)生移動的。三、溫度對化學(xué)平衡的影響三、溫度對化學(xué)平衡的影響討論狀態(tài)一：Ｔ1→K1對某個可逆反應(yīng)來說，我們做如下改變：從T1狀態(tài)→T2狀態(tài)狀態(tài)二：Ｔ2→

K2請問：我們最后作為評判標(biāo)準(zhǔn)的化學(xué)平衡常數(shù)是K1還是K2？T1狀態(tài)T2狀態(tài)1、若正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，ΔrHθ則為正值:A：升高溫度：T2—T1＞0，K2θ＞K1θ使Kθ值增大，向正反應(yīng)方向B：降低溫度：T2—T1＜

0，K2θ＜

K1θ

使Kθ值減小，向逆反應(yīng)方向2、若反應(yīng)是放熱反應(yīng)，ΔrHθ則為負(fù)值:略…（同學(xué)們自己推導(dǎo)一下結(jié)論，總結(jié)一下溫度對化學(xué)平衡的綜合影響）三、溫度對化學(xué)平衡的影響

總之，升高溫度，有利于吸熱反應(yīng)，平衡向吸熱反應(yīng)方向移動；降低溫度，有利于放熱反應(yīng)，平衡向放熱反應(yīng)方向移動。溫度對化學(xué)平衡影響的實(shí)驗(yàn)三、溫度對化學(xué)平衡的影響

2NO2(g)N2O4(g)ΔrHθ=-57.19kJ.mol-1

(紅棕色)(無色)

假如改變平衡系統(tǒng)的條件之一，如溫度、壓力、濃度等，平衡就向能減弱這個改變的方向移動。這個規(guī)律叫做呂?查德里原理，也叫做平衡移動原理。平衡反應(yīng)物生成物

濃度、壓力、溫度化學(xué)平衡移動的規(guī)律

法國的化學(xué)家呂?查德里（LeChatelier）在1887年從以上這些結(jié)論中，總結(jié)出一條著名規(guī)律：課堂習(xí)題選擇題1、下列方法中，能改變可逆反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的是（）

A:改變體系的溫度B:改變反應(yīng)物濃度C:加入催化劑D:改變平衡壓力2、化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡的特征是（）A:反應(yīng)物和生成物的濃度相等B:正逆反應(yīng)物的速率常數(shù)相等C:反應(yīng)物和生成物的濃度為常數(shù)D:各物質(zhì)的濃度不隨時間而變課堂習(xí)題選擇題3、反應(yīng)A+BC+D為放熱反應(yīng)，若溫度升高10℃，將（）A:對反應(yīng)沒有影響B(tài):使平衡常數(shù)增大一倍C:不改變反應(yīng)速率D:使平衡常數(shù)減小4、可逆反應(yīng)2NO（g）=N2（g）+O2（g）△rHθ=-173.4kJ·mol-1。對此反應(yīng)的逆反應(yīng)來說，下列說法正確的是（