化學熱力學化學平衡化學反應速率

化學熱力學化學平衡化學反應速率1第1頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月主要內(nèi)容：第六、七、八章p236-3232第2頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月p236-276第六章3第3頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月p236P-204第4頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月p236-2375第5頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月p236-23716第6頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月p236-237P236-2377第7頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月p237P一、基本概念8第8頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月p237P例如：9第9頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月始態(tài)終態(tài)改變量始態(tài)終態(tài)改變量終

終

p236-237P236-2P236-210第10頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月

(p1=p2=p環(huán))Pp238-239一、基本概念11第11頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月P12第12頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月+__

+P1P1Pp242-244一、基本概念13第13頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月非Pp242-244示。示。例如：14第14頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月236-2P23 6215第15頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月p242-244例如：p246圖16第16頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月p238-239p242-244熱力學第一定律17第17頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月p241-24418第18頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月p242-243P-2（注意符號）例題：19第19頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月p25920第20頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月p25921第21頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月p25922第22頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月p248-254

------p249-223第23頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月p250------p254P-2P024第24頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月------p249-250P-2。

了解：什么是反應進度？

(單位：mol)p253

=(nini0)/i;rHm=rH/

ni、ni0和i

分別是某物質(zhì)當前的、原始的摩爾數(shù)和方程式前面系數(shù)。用反應體系中任意物質(zhì)來表示反應進度，在同一時刻所得的值完全一致。25第25頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月p252-253

p253P-2

對于某反應：26第26頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月p254-262

P-227第27頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月p254-255下）下反應熱的求得（1840年，俄國科學家）28第28頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月p254-25629第29頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月p256-259PP反應熱的求得30第30頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月

p257P-2031第31頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月p259

yuuuP-232第32頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月p259P-233第33頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月P-20p259有例題的反應式的疊加及計算（狀態(tài)函數(shù)性質(zhì)）...34第34頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月p260-261SSO2(g)(g)定義完全燃燒的最終產(chǎn)物標準燃燒焓為零。燃燒焓為相對值。ClHCl

(aq)P-20這是熱力學規(guī)定.反應熱的求得35第35頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月p260-261P-2036第36頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月p260P-2037第37頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月p260P-2038第38頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月請大家閱讀：從鍵能估算反應熱p261-262+1/2P-20P-20PPP1/21/239第39頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月p265-270P-2040第40頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月P-20化學反應式中熵增情況的判斷...？41第41頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月p266-267P-2042第42頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月p268P-20P-2043第43頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月ΔrSm=iSm(生成物)iSm(反成物)p269P-20反應式的疊加計算...（狀態(tài)函數(shù)性質(zhì)）44第44頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月p268P-2045第45頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月p262-26546第46頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月p262-265P-2047第47頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月P-20

48第48頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月P-2049第49頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月P-20ΔrSm=iSm(生成物50第50頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月p265-267P-2051第51頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月P-20P-20

自發(fā)反應也不一定熵增。那么自發(fā)反應判據(jù)?52第52頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月P-2P-20p270-27353第53頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月P-20ΔrSm=iSm(生成物p270-271ΔrSmiSm(生物關(guān)。54第54頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月p274ΔrGm=i(ΔfGm)生成物i(ΔfGm)反成物::ΔrGmΔrHmΔrSmΔrGmΔrHmTΔrSmΔrSmΔrHm、ΔrGmp272：任意T下：ΔrGm<0

反應自發(fā)ΔrGm=0

反應可逆ΔrGm>0

不反應P-20反應式的疊加計算，蓋斯定律...55第55頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月p274-275ΔrGm

<0反應自發(fā)P-20ΔrSm=iSm(生成物想一想：石墨能否變成金剛石？條件？56第56頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月P-20反應式的疊加計算...（狀態(tài)函數(shù)性質(zhì)）任意T下，某反應前后的標準生成自由能的變化量57第57頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月p275-27658第58頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月

本章小結(jié)(熟練掌握熱力學重要公式及計算，一些常用函數(shù)的符號區(qū)分)；預習第七章本章作業(yè)：p276：4,7,8,10,11,12,13,15.59第59頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月第七章p279-30360第60頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月P-20-p27961第61頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月p279-282P-20P-2062第62頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月63第63頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月p280-281P-2064第64頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月化學反應,P-2065第65頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月p281P-2066第66頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月p282P-2067第67頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月p282-287P-2068第68頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月p28469第69頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月E平E0Ea能量具有一定能量的相對分子數(shù)P-2070第70頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月p285-286A+BCA…B…CAB+CHEa1Ea2能量反應坐標顯然，正反應的H=Ea1–Ea2活化絡合物P-20過渡狀態(tài)理論......71第71頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月p287-289P-20k的計算？p29572第72頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月p291

復合反應：反應級數(shù)往往不等于反應分子數(shù)(微粒數(shù))。如：73第73頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月p291-29374第74頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月p287-289P-20，75第75頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月p289P-20基元反應：反應級數(shù)等于反應分子數(shù)。76第76頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月p289-290

決定反應速率的步驟是：速率最慢的一個基元步驟。那么，上述反應速率方程是…？p305,(9)P-20,77第77頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月復合反應是由多個基元反應組成的。反應物終產(chǎn)物P-2078第78頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月p295-2981(T2>T1)侖lnAlgP-20例題：p298（速率常數(shù)表達式）79第79頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月lg1(T1

T2)一般地，不同反應，活化能不同。80第80頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月：T1：T2(T2>T1)同一反應，溫度變化，活化能不變。81第81頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月p295-297lnk=Ea/RT+lnA(阿侖尼烏斯公式p295)lg1lgP-20對于處在平衡狀態(tài)的可逆反應來說，若溫度升高，正反應和逆反應的反應速率都增大。但因為吸熱反應的活化能大于逆向放熱反應的活化能，所以吸熱反應的反應速率增大較多。反應朝吸熱反應方向移動。82第82頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月其它各級反應在《物理化學》課程中有具體、詳細的介紹補充(了解)P-20了解：半衰期？83第83頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月補充(了解)P-20什么是半衰期？(當c=1/2c0時所需要的時間)當：84第84頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月補充(了解)反應物濃度反應時間c=1/2c0t=t1/285第85頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月P-20補充(了解)請推導：零級反應的半衰期的計算公式？86第86頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月例：已知某藥物分解30%即失效。藥物溶液的質(zhì)量濃度為5.0g.L-1，1年后質(zhì)量濃度降為4.2g.L-1。若此藥物分解反應為一級反應，計算此藥物的半衰期和有效期限。解：kt=lnc0/c，k=ln5.0/4.2=0.17年-1

t1/2=0.693/k=0.693/0.17=4.1年 kt=lnc0/c0(130%)=0.35 t=0.35/0.17=2.1年補充(了解)87第87頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月例：301K時鮮牛奶大約4h變酸，但在278K的冰箱中可保持48h。若反應速率常數(shù)與牛奶變酸的時間成反比，計算牛奶變酸反應的活化能。ln=

k2

Ea

T2T1k1RT1T2解：k(301)/k(278)=48/4=12Ea=ln128.314301278/(301278) =75163J.mol-1=75.2kJ.mol-1補充(了解)88第88頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月練習P-20lllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllll89第89頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月p299-303P-2090第90頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月p299-300P-20什么是均相催化、多相催化？(催化劑與反應物是否同處一相)91第91頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月p299-300P-20催化劑降低反應活化能，但不改變反應的rH,rG,rS.92第92頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月p303P-2093第93頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月p303P-2094第94頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月影響化學反應速度的因素小結(jié):95第95頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月古代字畫紙張的年代(考古)14C衰變古代木頭燃燒的灰燼(人類的文明史)人體內(nèi)的化學反應,酶的活性受溫度影響(生命科學)藥物的有效期限(藥物學)牛奶等變酸(食品學)等等......

五化學反應速率的應用

(了解)(本課件后附有補充內(nèi)容供大家參考)96第96頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月aA+bB =cC +dD 速率表示式:dcB=-bdtdcAv=-adtdcD=ddtdcC=cdt若此反應為基元反應,則v=k[A]a[B]b反應熱效應與活化能的關(guān)系:H正=Ea-Ea’H逆=Ea’-Ea一級反應：lnc0/c=ktc=c0exp(-kt)t1/2=0.693/k本章小結(jié):97第97頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月Arrhenius公式:k=Aexp(Ea/RT)ln=k2EaT2-T1

k1RT1T298第98頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月

本章作業(yè)：

本章小結(jié)；預習第八章p304：2,5,7,9,11,12,15,17.99第99頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月謝謝大家！100第100頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月第八章P-20p307-323101第101頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月將純無色N2O4氣體氣體減壓，片刻后出現(xiàn)紅棕色，這是NO2生成的標志，最后容器內(nèi)氣體顏色深度不變，容器內(nèi)已處于平衡狀態(tài)。如果此時加壓，則氣體顏色又重新變淺。這就是化學反應的可逆性。一、可逆反應與化學平衡1.化學反應的可逆性和可逆反應

例：N2O4(g)

2NO2(g)colorless

brown

102第102頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月p307-308P-20如何用圖形表示各組分的濃度不再隨時間而改變?103第103頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月(1)普遍性——幾乎所有的反應都具有可逆性。(2)差異性——可逆性程度大小不同。

例如：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)可逆性顯著Ag+(aq)+Cl-(aq)AgCl(s)可逆程度小(3)可變性——不同條件下可逆性不同。

例如：2H2(g)+O2(g)2H2O(g)溫度在600oC~1000oC反應向右占優(yōu)勢；在40000oC~5000oC反應向左占優(yōu)勢。(4)

可逆反應最終將導致化學平衡狀態(tài)。2.可逆反應的特點：p307-308104第104頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月3.化學平衡的特點(1)逆——可逆反應進行的最大限度；(5)

變——當濃度、壓強、溫度等條件改變時，化學平衡即發(fā)生移動。(2)等——正=逆≠0；(3)動——動態(tài)平衡；(4)定——平衡狀態(tài)時，反應混合物中各組分的濃度不再隨時間而變，體系能量最低，熵最大；問題：當達到平衡時，各組分的濃度之間有無關(guān)系呢？能否由反應速率的質(zhì)量作用定律推出它們之間的關(guān)系式？p307-308正=逆=......105第105頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月p308+106第106頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月p309

K[H2][I2]

[HI]2107第107頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月p312-315

gG+bB注意平衡常數(shù)表達式：

Kc,Kp,K=？108第108頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月p312-313注意：復相反應

K=？

Kc,Kp,K,K

的區(qū)別，聯(lián)系？

K=K=液相反應氣相反應109第109頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月p312-315P-20系d.化學反應式的疊加與K之間的關(guān)系......證明關(guān)系式(氣相反應)：Kp=Kc(RT)nK=Kc(RT/p)nK=Kp(p)

-n110第110頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月p315-316p315-317p時的反應商（有時也以Q表示）時的反應商P-20rG

(T)

=0(T)(T)(T)111第111頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月P-20112第112頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月p315-317平衡時，J=Kp316公式、例題8-2P-20反應商J即：K、rG與各物質(zhì)濃度無關(guān)。113第113頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月p317P-20114第114頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月P-20115第115頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月p318-323P-20舉例：116第116頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月p318-321P-20舉例：117第117頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月p321-322P-20為什么呢？118第118頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月:RT·討論：<0？>0？=0？JP-20ΔrGm119第119頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月p321-322120第120頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月P-20p321-322121第121頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月討論P-20122第122頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月平衡移動

，ΔrGm(383K)P-20123第123頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月

x·x0.1–x=1.8*10-5：NH4+

+OH-如果電離平衡時，OH–離子的0.1–xxxP-20平衡時：電離平衡124第124頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月

x

[0.5–4(0.1–x)]

0.1–x

=x+0.1

P-20例3：配位平衡125第125頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月應用P-20126第126頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月P-20合成氨反應的ΔrGm應用lllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllΔrGm

=ΔrHmTΔrSm如何理解和判斷？動力學上是限制的。分析：

N2(g)+3H2(g)2NH3(g)127第127頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月應用P-20128第128頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月應用P-20129第129頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月本章作業(yè)：

本章小結(jié)；預習第十章

p323：3,6,7,10,11,13,14,18,20,22.（注：第九章為自學內(nèi)容可以問，大二《物理化學》要詳細講）小結(jié)130第130頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月謝謝大家！131第131頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月P-20補充(了解)132第132頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月補充(了解)133第133頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月質(zhì)量作用定律：當溫度不變時，基元反應的反應速率與各反應物濃度冪的乘積成正比。基元反應：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)一、化學反應速率方程式2ICl(g)+H2(g)I2(g)+2HCl(g)

V=-dc(ICl)2dt-dc(H2)dtdc(I2)dtdc(HCl)2dt===濃度對化學反應速率的影響134第134頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月速率方程式的物理意義：k是影響速率的內(nèi)因，而濃度是外因。k的物理意義：1.各反應物濃度為1時的反應速率；2.k值愈大，反應速率愈大，k是活化能大小的充分體現(xiàn)，因此只與反應的本性及溫度有關(guān)。V=kc(CO)c(H2O)k:反應的速率常數(shù)，單位:濃度1-n*時間-1135第135頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月上述逆反應的速率方程式： V’=k’c(CO2)c(H2)問：k與k’值相等嗎？為什么？純固態(tài)或液態(tài)物質(zhì)的活度規(guī)定為1C（s）+ O2（g） CO2（g）V=kc（O2）答：不相等，因正、逆反應的Ea不相等。注意：質(zhì)量作用定律僅適用于基元反應136第136頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月如：復雜反應：aA+bB C

V=kcAa

cBb復雜反應的速率方程式:只能由實驗來確定V=kcA

cB，、：實驗測得。二、反應級數(shù)反應級數(shù)：速率方程式中各反應物濃度方次之和，其值可為整數(shù)，也可為分數(shù)。137第137頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月基元反應：反應級數(shù)等于反應分子數(shù)；復雜反應：反應級數(shù)往往不等于反應中的分子數(shù)指基元反應討論：1.單分子反應都是一級反應，一級反應都是單分子反應？2.若反應：A2+B22AB的速率方程式為V=kc(A2)c(B2)，它一定是基元反應。138第138頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月一級反應：反應物濃度方次為1的反應 V=-dc/dt=kc數(shù)學推導：lnc0/c=kt， 2.303lgc0/c=kt

半衰期(t1/2):反應物消耗了一半所需的時間。推導：t1/2=？c=c0exp(-kt)c0：反應物初始濃度c：反應開始t時間后的濃度139第139頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月 lnco/2=-kt1/2+lnco kt1/2=lnco/(co/2)=ln2 t1/2=ln2/k=0.693/kV=-kc, 濃度*時間-1=k*濃度k的單位是：時間-1(s-1,m-1,h-1)一級反應：衰變反應、藥物分解反應等。推導:一級反應的速率常數(shù)k的單位是什么？140第140頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月例：在300K時，氯乙烷的分解為一級反應，速率常數(shù)k=2.5010-3min-1，若其開始濃度為0.200mol.L-1，試計算：(1)1天后，氯乙烷的剩余濃度；(2)氯乙烷分解的半衰期。141第141頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)氯乙烷分解的半衰期為：

t1/2=0.693/k=0.693/2.5010-3=277min解：(1)t=1d=24h=1440min lnc0/c=kt=2.510-3

1400=3.60 c0/c=36.6 c=0.200/36.6=5.4610-3mol.L-1

142第142頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月例：碳的放射性同位素14C在自然界樹木中的分布基本保持為總碳量的1.1010-13%。某考古隊在一山洞中發(fā)現(xiàn)一些古代木頭燃燒的灰燼。經(jīng)分析14C的含量為總碳量的9.8710-14%，已知14C的半衰期為5700年，計算該灰燼距今約有多少年。143第143頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月解：

t1/2=0.693/k k=0.693/5700=1.2210-4(年-1) kt=lnc0/c=ln1.1010-13/9.8710-14=0.108 t=0.108/1.2210-4=888(年)144第144頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月一、化學反應的溫度因子van’tHoff規(guī)則：kt+10/k=v，v:2~4T2>T1

T2T1溫度對化學反應速率的影響145第145頁，課件共154頁，創(chuàng)作于2023年2月二、Arrhenius（阿累尼烏斯）方程式lnk=-Ea

/RT+lnA，k=Aexp(-Ea/

RT)ln

=

k2

Ea

T2-T1

k1

RT1T2對某一反應，Ea是常數(shù)