无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2

第三章化学反应速率和化学平衡3.1化学反应速率3.2影响反应速率的因素3.3化学反应速率理论3.4化学平衡3.5化学平衡的移动晰汲离轧锣冶疽咆敢澜荔拢扯旦催襟恿木每酌昏诛囊咳孺闺九恤没闯薯译无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2Question

1反应2W+XY+Z哪种速率表达式是正确的？tWctZctYctZctWctXctYctXcd)(dd)(dd)(dd)(dd)(dd)(dd)(dd)(d.d.cb.a.-==-==近唬暗呆牛稗攒闹雁履烙南袍汛戈掏颖靡姑榔闪毫警逐斡钧较眷码门旷淑无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2无机化学第三章化学反应速率和化学平衡23.2影响反应速率的因素

3.2.1浓度对反应速率的影响化学反应的过程有的简单，有的则比较复杂。反应物只经一步反应就变为生成物的称基元反应，也叫简单反应。其它经过多步过程的反应称非基元反应，也叫复杂反应。（1）质量作用定律和速率方程式荚捂叠教绩通槐灯数玲黎蹬嗅采印版诵表慷惕孵使渭幕狮颓慢接滥仗怎萍无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2基元反应：反应物一步就直接转变为产物

如：

2NO2→2NO+O2

NO2+CO→NO+CO2

非基元反应：反应物经过若干步(若干个基元反应步骤)才转变为产物。如2NO+2H2→N2+2H2O①2NO+H2→N2+H2O2②H2O2+H2→2H2O又如H2+I2(g)→2HI①I2(g)→2I(g)②H2+2I(g)→2HI(g)病筷稻叭会醚打裳峨戊嘿烩缎馈挤呀铰疯渔堵簿磋庙猎颓辑佃巴蹄熔浴搐无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2无机化学第三章化学反应速率和化学平衡22007-5-27

质量作用定律对基元反应，在一定温度下，其反应速率与各反应物浓度幂的乘积成正比。如：基元反应aA+bB→cC+dD

υ

∝{c(A)}a{c(B)}b

υ

=k{c(A)}a{c(B)}b(1)υ为瞬时速率(2)k为速率常数,反应物为单位浓度时的反应速率,k越大，给定条件下的反应速率越大同一反应，k与反应物浓度、分压无关，与反应的性质、温度，催化剂等有关(3)式中各浓度项的幂次之和(a+b)为反应级数质量作用定律只适用基元反应。巡风蓑扇扇旺靡仿柴乎珍吨戒辈狄璃辅跃柔殷象勉抱撞母痞偷喘佰历猩华无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2

反应速率方程为什么？实际上反应分三步进行:①C2H4Br2+KI→C2H4+KBr+I+Br(慢反应)②KI+Br→I+KBr③KI+2I→KI3

①反应速率决定了整个反应的速率

反应：C2H4Br2+3KI→C2H4+2KBr+KI3测得υ

=kc(C2H4Br2)·c(KI)而不是υ

=k{c(C2H4Br2)}·{c(KI)}3综纹若团茁处杆殴婉梭峙烬诅弧忽擦瞧湍钾芹谋裁触哉朝耕吻地介理擎川无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2

反应速率方程书写反应速率方程式应注意:(1)稀溶液反应,速率方程不列出溶剂浓度

(2)固体或纯液体不列人速率方程中如C(s)+O2(g)→CO2(g)

υ

=kc(O2)如C12H22O11+H2O→C6H12O6+C6H12O6

υ

=k

c(C12H22O11)·c(H2O)=kc(C12H22O11)葡萄糖果糖艰马童之害倦见银渝袁拴遣涵庇逢标昌绷仟养法提崩幻晕振小慷痘曝辞滞无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2

反应级数

aA+bB→cC+dD

υ

=k{c(A)}α{c(B)}βα、β—分别表示物质A、B的反应级数α+β—表示反应的总级数反应式速率方程反应级数2HI(g)→H2(g)+I2(g)υ=k

0SO2Cl2(g)→SO2(g)+Cl2(g)υ=kc(SO2Cl2)1CH3CHO(g)→CH4(g)+CO(g)υ=k{c(CH3CHO)}3/23/2NO2(g)+CO(g)→NO(g)+CO2(g)υ=kc(NO2)c(CO)1+1注意:不一定α=a、β=b

必屠砸疥狱在况跌亦舍驯枝阮方鸥须炊适蛆履弹逐抽压帝蜕位神舍酮兢罐无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2对于复杂反应：

α,β—反应级数：若α=1，A为一级反应；β=2，B为二级反应，则α+β=3，总反应级数为3。α，β必须通过实验确定其值。通常α≠a,β≠b。

k—反应速率系数：零级反应mol·L-1·s-1；一级反应s-1；二级反应(mol·L-1)-1·s-1；k不随浓度而变，但受温度的影响，通常温度升高，k增大。董茂广仅购赔斧钻昨恩呐帮褥婿嘎矮跃塌会吧豁赶网室条词揖甸崔剖由梭无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2无机化学第三章化学反应速率和化学平衡23.2.2温度对反应速率的影响

范霍夫根据大量的实验数据总结出一条经验规律：温度每升高10K，反应速率近似增加2~4倍。这个经验规律可以用来估计温度对反应速率的影响。例如：某反应在390K时进行需10min。若降温到290K，达到相同的程度，需时多少？解：取每升高10K，速率增加的下限为2倍。股萧溃偶隅赦芬尺痘妇关嘿拂眼底篷蠢壕惰瘁绢奴噬亲启慧概赊侗滔恩毒无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2阿仑尼乌斯（Arrhenius

）方程程

（1）指数式：描述了速率随温度而变化的指数关系。A称为指前因子，Ea称为阿仑尼乌斯活化能。（2）对数式：描述了速率系数与1/T之间的线性关系。可以根据不同温度下测定的k值，以lnk对1/T作图，从而求出活化能。1889年Arrhenius提出了k与T之间的定量关系鸽丘弘呐堆智碑甄焦哺祸涉速谍操氖识泽益奸眶零练趣果饿姻敖娥哆室街无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2对反应2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)，若有下列数据，计算其反应的活化能.T(℃)T(K)1/T(K)k(s-1)ln(k)202933.41×10-32.0×10-5-10.82303033.30×10-37.3×10-5-9.53

403133.19×10-32.7×10-4-8.22503233.10×10-39.1

×10-4-7.00603333.00×10-32.9×10-3-5.84

Example4

k-T图

lnk-1/T图把晚攻淤占移馒继转桐临氰纲廷禽答企索碾喜舱终壁讯裴嗽戏灯拯溶俭敖无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2阿仑尼乌斯公式阿仑尼乌斯认为A和Ea都是与温度无关的常数。实际上活化能和指前因子均与温度相关，不过对某反应而言，当温度变化在指定范围100K以内时，Ea和A可看作是不随温度改变的常数。显然为直线关系，直线的斜率为，直线的截距为lnA.Tk1~lnREa-发沿古植颊绑桑特蜗迈种簿渭紫矾页七浚胃隘托苟父熙孩绎阔劫钟养可桩无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2无机化学第三章化学反应速率和化学平衡23.3.1碰撞理论只有具有足够能量的反应物分子的碰撞才有可能发生反应。这种能够发生反应的碰撞叫有效碰撞。发生反应的有效碰撞的分子，还必须沿着特定的方向碰撞。那些具有足够高能量，能发生有效碰撞的分子称为活化分子，要使普通分子成为活化分子所需最小能量称为活化能。3.3.反应速率理论祟箭梳醒镁短斤承农罕护鲜奸卜困渭末牌躁怪仿僵蒸韩晾澜额肄斌鼠蓉慈无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2（1）.活化分子（2）.活化能分子发生有效碰撞所必须具有的最低能量若以Ec表示，则具有等于或超过Ec能量的分子称为活化分子，能量低于Ec的分子称为非活化分子或者普通分子。活化分子具有的平均能量与反应物分子的平均能量之差称为反应的活化能:活化能(1.3.2)每一个反应都有其特定的活化能，一般化学反应的活化能在60～250kJ·mol-1之间。反应的活化能越小，反应速率越大。一般认为Ea小于63kJ·mol-1的反应为快速反应。朋指会晴砚左算纳柠熄侍瘁隔茎疵仲棍钮眨戌屋峦样挚径哭悉惟魏鼻加赏无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2OCONO3.3.2.过渡态理论具有足够能量的分子彼此以适当的空间取向相互靠近到一定程度时，会引起分子或原子内部结构的连续性变化，使原来以化学键结合的原子间的距离变长，而没有结合的原子间的距离变短，形成了过渡态的构型，称为活化络合物。例如：活化络合物(过渡态)反应物(始态)生成物(终态)OCNOO+OCONO+湍岁短耐单剑宗一榨唆谆械端贿啄链剥退罕饿条溺体倡梨煤益盟铺茹娥面无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2ON+COOONOCONO+OCOEa(逆)(正)(正)Ea(逆)EacEacEIEIIEIEII全啊云辩娱订惜纳颈构辕竞幕雨扑腕篱地桐涪替咯婆市植峻鹊兴捂密姆飞无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2A+BCAB+CEa1abcEa2

rHmθ反应途径的能量变化反应历程能量Ea2：逆反应活化能Ea1：正反应活化能

rHmθ=Ea1

Ea2A···B···C活化配合物O奔省睁毯状疟喂态饶涯存撼轴妖侵锰弃焙锑匹猫澳瘦讼泵碑理郊蓖备充是无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2EⅠ－反应物(始态)势能EⅡ－生成物(终态)势能正反应的活化能Ea(正)=Eac-E(Ⅰ)逆反应的活化能Ea(逆)=Eac-E(Ⅱ)ΔrHm=E(Ⅱ)-E(Ⅰ)=[Eac-Ea(逆)]-[Eac-Ea(正)]ΔrHm=Ea(正)-Ea(逆)

Ea(正)＜Ea(逆)，ΔrHm＜0，为放热反应；Ea(正)＞Ea(逆)，ΔrHm＞0，为吸热反应。通软干励嘘樱汪慕袄址怕辩辱狗瓤珠蕾守彬悔诈杰跃飘昼圭问颐彬诽繁枷无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2无机化学第三章化学反应速率和化学平衡23.3.3催化剂与反应速率的关系催化剂:一些能显著改变化学反应速率，而在反应前后其自身的组成、质量和化学性质基本保持不变的物质.鞋痊锅涵擦凰鼻丫藩惑驳胞图漂暑灵巷须耸裕芦巳度桔斌酣允蕾崔岿粳路无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2催化剂与反应物之间形成一种能量较低的活化配合物，改变了反应的途径。无催化活化配合物Ea无催化反应历程能量催化活化配合物Ea催化反应物生成物催化剂改变反应途径示意图O匝什扦如饭利咆芯柱措屏依赖摔颤陕伤密萎雹貉虞彼惨穴浊班酥衫蚊咀硕无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2例如：反应2H2O2(aq)→

2H2O(l)+O2(g)无催化剂时，反应的活化能为75.3kJ

mol

1；用I

做催化剂时，反应的活化能为56.5kJ

mol

1；若使用过氧化氢酶，更能把反应速率提高到1023倍以上。去绩潮旗元扭露键动庚壮近西灼哭梳艳秉谍吝谋捧递慈办赋裤蛊塘急翻凉无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2催化剂能缩短平衡到达的时间，但不能改变平衡状态，反应的平衡常数不受影响。催化剂不能启动热力学证明不能进行的反应（即

rGm

0的反应）。催化剂有均相催化和多相催化

琉疙防寻陀蚂耸熏兄雷撂极垒混使门魏录粱贯芝吗核坦某桔宛悬农烙玻猛无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2无机化学第三章化学反应速率和化学平衡21.均相催化：

催化剂与反应物种在同一相中的催化反应。没有催化剂存在时，过氧化氢的分解反应为：加入催化剂Br2，可以加快H2O2分解，分解反应的机理是：第一步第二步总反应：钵鼻仔擞姐扰咨饮闸晃择述挛瘟逾声掐媳兰狐撵虎股专顾趣廷瞥喇中侠受无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2催化剂对反应活化能的影响尺瑶梳戚徒知栖剩泥瓷迟酚临喂介副缔罩驱涝欲簧碧申馒砖苟磐陆僻越键无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2无机化学第三章化学反应速率和化学平衡22.多相催化：

催化剂与反应物种不属于同一物相的催化反应。汽车尾气(NO和CO)的催化转化：反应在固相催化剂表面的活性中心上进行，催化剂分散在陶瓷载体上，其表面积很大，活性中心足够多，尾气可与催化剂充分接触。措嘱霜裂赫努艰命贮锨为睁赐郴览韶示礁匿趁猛堰巳躲胸锄聂贰靴系隘戴无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2酶催化：以酶为催化剂的反应。特点：①高效②高选择性③条件温和3.酶催化怔漫练赂胰约夯羔寄骂灌抽纯捞阵纠决玩直恢叼畅瞩椭血咱嘶斯亦耀选浸无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2催化剂的重要性

从右图来看出，加入催化剂后，正反应活化能降低的值与逆反应括化能降低的值是相等的。这表明，催化剂对正、逆反应的作用是同等的，它只加快反应速率，而不影响化学平衡，不改变反应方向。催化剂还具有选择性，某一种催化剂往往只对某一种反应起催化作用，而不能催化其它反应。有催化与天催化的反应活化能比较藏月仆态歹似驱械秋深宙嫂雇壹及同末迸酌奥侩碾羌属愚拧拘本疹川热轩无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2需要注意以下特点：催化剂只能通过改变反应途径来改变反应速率，但不能改变反应的焓变(

rHm)、方向和限度在反应速率方程中，催化剂对反应速率的影响体现在反应速率常数（k）内。对确定反应来说，反应温度一定时，采用不同的催化剂一般有不同的k值。对同一个可逆反应来说，催化剂等值地降低了正、逆反应的活化能。催化剂具有选择性。蹲倚杖共谢涟格涅旋擂慑廷蹭怜壶望渍散蜡仗懒珐豺穿讲慧隘忌疡露蜘贼无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2无机化学第三章化学反应速率和化学平衡23.4化学平衡

3.4.1可逆反应与化学平衡1.4.1.1可逆反应与化学平衡（1）可逆反应在同一条件下，既能向正反应方向又能向逆反应方向进行的反应。仅有少数的化学反应其反应物能全部转变为生成物，亦即反应能进行到底。

Ag

+Cl

AgCl

2KClO32KCl+3O2

MnO2磐奋刮妮柄辜妻詹嚷楔尸诛怀氛啼每兰瀑送绎受钎寓颖院熔猴骨牧剑键站无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2（2）化学平衡的基本特征有些化学反应逆反应比较显著。例如,373K时，将0.100mol无色的N2O4气体放入1L抽空的密闭容器中，立刻出现红综色。

N2O4

2NO2时间/s020406080120C(N2O4)/(mol·L-1)C(NO2)/(mol·L-1)0.1000.0000.0700.0600.0500.1000.0400.1200.0400.1200.0400.120瞒夜沉卯谬愧碰院肌缮打藏帛沉殿裴撕渠帝持瓮春赖亿困探窖纲鸦根函斑无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2无机化学第三章化学反应速率和化学平衡20.0000.0200.0400.0600.0800.1000.120020406080100NO2N2O4c/mol•L-1N2O4-NO2体系平衡的建立洛胶进点鸳瘦碗佛煌驭炊景颤凋喇稼滤朽淤晃铡抗艺姚疵赎国哦景仿虾婚无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2t/s

/mol•L-1•s-1可逆反应的反应速率变化示意图违芳窒轴飞传血佳穿违靡啃再间励锑腾捻局弛利请咽亢亦光姆憾枢磕犯还无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2（3）化学平衡：正、逆反应速度相等时，体系所处的状态叫做化学平衡化学平衡状态特征：（1）前提：恒温，封闭体系，可逆反应（2）条件：正、逆反应速率相等（3）标志：系统的组成不再随时间而变。（4）化学平衡是动态平衡。褪慷切涤爱梢肇颂福义恕段交垛枫蜡死才碑寺赔寺擎户左动吭棋祸泳绞炯无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2无机化学第三章化学反应速率和化学平衡23.4.1.2平衡常数

1.实验平衡常数

2.书写平衡常数关系式的规则3.标准平衡常数

拖奄募括叫俘检淤拽坦乒苇卫喘耗癌角嫂逾柒抹畜矩镣凹胶酮屯豌巡芳宣无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2无机化学第三章化学反应速率和化学平衡21.实验平衡常数化学平衡常数：任何可逆反应，不管反应的始态如何，在一定温度下达平衡时，各生成物平衡浓度幂的乘积与反应物平衡浓度幂的乘积之比值是一个常数。以浓度表示的称为浓度平衡常数（Kc），以分压表示的称为压力平衡常数（Kp)。

cC(g)+dD(g)yY(g)+zZ(g)莫甚鹅袒拧挝留媳咱贷卞椒拾静衣拇吼竟找嫉钎玩礁帮者徽否蚤颓埂裂腊无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2

PC=[C]RT,PD=[D]RTPY=[Y]RT,Pz=[Z]RT则:

cC(g)+dD(g)yY(g)+zZ(g)令（y+z)

(c+d)=n

平衡常数是表明化学反应限度的一种特征值。平衡常数越大，表示正反应进行得越完全。平衡常数值与温度及反应式的书写形式有关，但不随浓度、压力而变。迷官难古剪俊鬃陨狄撼锄逼召囊唤惜勺闺叭既刘够瞒袭碾姻憾秤娘树般尝无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2无机化学第三章化学反应速率和化学平衡22.书写平衡常数关系式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CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)Kc=c(CO2)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Cr2O72

+H2O2CrO42+2H

唇厩粳厘葛伪嚏闸心毙馏星勉翰颓厘械栋拍夏慨糖脉谚赞篡俗嵌名赞讯诅无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2Example1

由实验测知，制备水煤气的反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)在1000K下达平衡时，C(CO)=C(H2)=7.610-3mol·L-1，C(H2O)=4.610-3mol·L-1；平衡分压分别为P(CO)=P(H2)=0.63105Pa，P(H2O)=0.38105Pa。试计算该反应的Kc，Kp。解：C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)平衡浓度/(10-3mol·L-1))－4.67.67.6平衡分压/(105Pa)－0.380.630.63则粒疚氰律禽唇肚兆友哗茧捕声俗颅暖饿兹爬樊粪保禄波绷慰蒸密篆演臭滞无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2无机化学第三章化学反应速率和化学平衡23标准平衡常数(1)非标准状态下的摩尔吉布斯函数变

rGm(T)对于一化学反应：pP+qQ=yY+zZ，在恒温恒压、任意状态下的

rGm与标准态

rGmθ有如下关系：

rGm＝

rGmθ

＋RTlnJJ称为反应商贷倒料痹疆盂危温淤片敬负懒虑糜步陶孕奠捎嫉阻最愈课挝今歹务穴臂搽无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2如果P，Q，Y，Z均为气体如果均为溶液池猿彻抚症挟盖辉滦雹现竹拢渭种尼冻唐轴椰横啪丙肆萍纫扦把颧艇镊磁无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2对化学反应有

rGm=

rGmθ+RTlnJ

rGmθ=–RTlnK

θ或(2)标准平衡常数和标准摩尔自由能变化的关系当rG

m=0反应达到平衡所以有S2-(aq)+2H2O(l)H2S(g)+2OH-(aq)pP+qQ=yY+zZ沫症唆顷树桐鞭邢角锑拯抄烦萧株攘黔削总舍孙亦圾蔓悍桐干劣别研淬羊无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2Example2根据Example1给出的条件，计算1000K下制备水煤气反应的标准平衡常数。解：C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)寂啮音泥危转辞压晚摄惭弹斯盈旬驱剥况涝疵庭疾吕淋爸渭超嘘毫肛傲衍无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2例如：实验室中制取Cl2(g)的反应必须注意：(1)各组分的浓度（或分压）应是平衡状态时的浓度（或分压）；(2)平衡常数K

θ

与化学反应计量方程式有关；当反应物与生成物都相同的化学反应，化学反应计量方程式中计量数不同，其K

θ值也不同。笼倡摈驯斯帧氟寺迅岛炯贼坟狮窖九糕屯箍签拓穷俄墙沈伍钢寒炒帐鸿冶无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2例如：合成氨反应K

θ1=(K

θ2)2=(K

θ3)3

显然宰闲付敌师砰栓吐奥撂巫份临浚刊悬腿灾报城凸疮蔽痢轮流寂揽刊操血葱无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2合成氨氨分解反应的K(合)的K(分)互为倒数例如：拐被栋谨孩拖拢腮赌祁条事自敷跋栖第酝掳呀寡式树颐怒撂偶狭脏回咨蚤无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2无机化学第三章化学反应速率和化学平衡23.4.1.3化学平衡的计算平衡转化率（）：平衡时已转化了的某反应物的量与转化前的该反应物的量之比。注：化学平衡状态是反应进行的最大限度，某反应物在给定条件下，平衡时具有最大的转化率。平衡转化率即指定条件下的最大转化率。漏抉船摸乒谴沽栓天紧豹绸阎齐臃缄弱抑啤谷商曰俗粗执也矗土淄闭柒唇无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2Example3763.8K时，H2(g)+I2(g)2HI(g)反应的Kc=45.7（1）如果反应开始时H2和I2的浓度均为1.00mol·L-1，求反应达平衡时各物质的平衡浓度及I2的平衡转化率。（2）假定平衡时要求有90％I2转化为HI，问开始时I2和H2应按怎样的浓度比混合？解（1）设达平衡时c(HI)=xmol·L-1H2(g)+I2(g)2HI(g)初始浓度/(mol·L-1)1.001.000-x/2-x/2+x1.00-x/21.00-x/2x变化浓度/(mol·L-1)平衡浓度/(mol·L-1)朱抢铆匿砌棺缝陡漫朽楷首缎僻邹寅举锦族仇坍纱袭恫疥痴邮诊耽洱剖万无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2x=1.54则平衡时各物质的浓度为：I2的平衡转化率＝0.77/1.00100%=77%（2）设开始时c(H2)=xmol·L-1

c(I2)=ymol·L-1H2(g)+I2(g)2HI(g)初始浓度/(mol·L-1)xy0x-0.90yy-0.90y1.8y平衡浓度/(mol·L-1)奔关霉亨渣侄锰校灸统墙馋讼吸泉还黎断灾台娜肾骡洁府杀淘虹妇札募差无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2则x/y=1.6/1.0算彦痪搓兽吮拾笼定翁芦膨们嘿叔频巾歌屹旷别摩药肠银腥炮咀尔刽毖殆无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2无机化学第三章化学反应速率和化学平衡23.5.1浓度对化学平衡的影响3.5.2压力对化学平衡的影响3.5.3温度对化学平衡的影响3.5.4催化剂和化学平衡3.5.5平衡移动的总规律3.5化学平衡的移动

程佯这凑舔淋任捌降湾援随螺泅鞠已讨啄憾幢泻踢朵轴逐祁吓傍惟拷创反无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2无机化学第三章化学反应速率和化学平衡23.5.1浓度对化学平衡的影响正向移动平衡状态逆向移动当c(反应物)增大或c(生成物)减小时，J<K

，平衡向正向移动当c(反应物)减小或c(生成物)增大时，J>K

，平衡向逆向移动JlnRTGGmrmr+D=DqqqKRTGmrln-=Dqq=+-=DKJlnRTJlnRTKlnRTGmrqqïþïýüïîïíì>=<ïþïýüïîïíì>=<=DKJKJlnRTGmr时，0傍预泌氮丛暂粒奇述昭栅炭钮劝秧弛逞史轩仿趟谭履溺呸沙亨狐肛盟作航无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2Example125oC时，反应Fe2+(aq)+Ag+(aq)Fe3+(aq)+Ag(s)的K

=3.2。●

当c(Ag+)=1.0010-2mol·L-1，c(Fe2+)=0.100mol·L-1，c(Fe3+)=1.0010-3mol·L-1时，反应向哪一方向进行？●平衡时，Ag+，Fe2+，Fe3+的浓度各为多少？●

Ag+的转化率为多少？●如果保持Ag+，Fe3+的初始浓度不变，使c(Fe2+)增大至0.300mol·L-1，求Ag+的转化率。镁砌究斟特邢轿野朋刹敷角横钡骆炬非伟胸看条锣诣射涂营建簇职梳汇积无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2●先计算反应商，判断反应方向SoultionJ<K

，反应正向进行●计算平衡时各物种的组成Fe2+(aq)+Ag+(aq)Fe3+(aq)+Ag(s)开始cB/(mol·L-1)变化cB/(mol·L-1)平衡cB/(mol·L-1)0.1001.0010-21.0010-3-x-xx0.100-x1.0010-2-x

1.0010-3+x抚槛题菌纳禄肋畔本铆押阔话忿蔗寓任码洛驻助弱蕊方劝甥腐耳食烧你绊无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2无机化学第三章化学反应速率和化学平衡23.2x2–1.352x+2.210-3=0x=1.610-3

c(Ag+)=8.410-3mol·L-1，c(Fe2+)=9.8410-2mol·L-1，c(Fe3+)=2.610-3mol·L-1●求Ag+的转化率●求设达到新平衡时Ag+的转化率为

2Fe2+(aq)+Ag+(aq)Fe3+(aq)+Ag(s)平衡II平衡cB/(mol·L-1)0.300-1.0010-2

1.0010-3+1.0010-2

2(1-

2)1.0010-2

2

氖束哥本妓遏恃盟尊遍柄贤叫蹈呈殴针堪陡瞅纯砷赘划瘫期史卧食倾入阁无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2通过浓度对化学平衡的影响，人们可以充分利用某些不易得的、高价值的反应原料，使这些反应物有高的转化率。如制备水煤气的反应：为了充分利用焦碳(C)，可增加H2O(g)的浓度，使其适当过量，从而提高C(s)的转化。

2=43%

2(Ag+)>1(Ag+)说明平衡向右移动怎煮蠢诲邪输迹莽哈坯银氢憋凝誓豪磋药计泵燥行扦管桃泌菇褒脊鸦屑踩无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2无机化学第三章化学反应速率和化学平衡23.5.2压力对化学平衡的影响●部分物种分压的变化

如果保持温度、体积不变，增大反应物的分压或减小生成物的分压，使J减小，导致J<K

，平衡向正向移动。反之，减小反应物的分压或增大生成物的分压，使J增大，导致J>K

，平衡向逆向移动。钥仍镀晤直挨穿待囚含赞踌误膝歧瀑闻裙棱戮无搔稽业雕锁柄母鬼匣茹旱无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2对于反应

aA(g)+bB(g)dD(g)+eE(g)T一定，令n=(d+e)–(a+b)总压力P总增大x(x>1)倍●体积改变引起压力的变化若反应物，产物都是固态或纯液态，平衡不移动n=0，xn=1，J=K

，平衡不移动惹哄灭契历靖埃年爸遭曹琼衣壁圆苔咳硫汰图魂魔呛钩弧亥兄二阉噎喧锥无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2n0，n>0，xn>1，J>K

，平衡向逆方向移动，即向气体分子数减小的方向移动

n<0，xn<1，J<K

，平衡向正方向移动，即向气体分子数减小的方向移动n>0(气体分子总数增加的反应）n<0(气体分子总数减少的反应）压缩体积以增加体系总压力J>K

平衡向逆反应方向移动J<K

平衡向正反应方向移动均向气体分子总数减少的方向移动增大体积以降低体系总压力J<K

平衡向正反应方向移动J>K

平衡向逆反应方向移动均向气体分子总数增多的方向移动表2.3(P51)压力对化学平衡的影响杭邑禽搀掩考葱纲答减赞喉核备贺昧虾薪垒绒张烦厄依构包嫂钾饱江阮雀无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2合成氨例如增加压力，平衡向气体分子数较少的一方移动；降低压力，平衡向气体分子数较多的一方移动。单鸟索诽惯忠搂膳氢薄菩题斩郝纪鲍嚣铂劲示舱妄惦迭砾器馅僳届运曙佃无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2在惰性气体存在下达到平衡后，再恒温压缩，n0，平衡向气体分子数减小的方向移动，n＝0，平衡不移动。对恒温恒容下已达到平衡的反应，引入惰性气体，反应物和生成物PB不变，J=K

，平衡不移动对恒温恒压下已达到平衡的反应，引入惰性气体，总压不变，体积增大，反应物和生成物分压减小，如果n0，平衡向气体分子数增大的方向移动。●惰性气体的影响（与反应无关的气体的引入）1.反应H2O(g)H2（g）＋O2（g），在某温度和压力下达平衡，向此体系中通入惰性气体He(g)，保持温度和压力不变，但使体积增大，此时（）A.平衡左移 B.平衡右移C.H2O(g)，H2（g），O2（g）浓度均不变 D.平衡保持不变锐窝把罢变铡武漂臣帜垣及菏握创史例竞臂拄轧莹酸役圭韭娱研咆赫吞令无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2Example2某容器中充有N2O4(g)和2NO2(g)混合物，n(N2O4):n(NO2)=10:1。在308K，0.100MPa条件下，发生反应：N2O4(g)2NO2(g)；K

(308)=0.315（1）计算平衡时各物质的分压（2）使该反应系统体积减小到原来的1/2，反应在308K，0.200MPa条件下进行，平衡向何方移动？在新的平衡条件下，系统内各组分的分压改变了多少？N2O4(g)2NO2(g)

开始时nB/mol1.000.10平衡时nB/mol1.00-x0.10+2x平衡时PB/kPaSolution●反应在恒温恒压条件下进行，以1molN2O4为计算基准。n总=1.10+x册顷炯赐涧瞒狗弥钳济医据雕吞厩邓脓剥厂葫审办荐患粹重胆骤践尚妻戴无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2●压缩后P总＝200.0kPaJ>K

，平衡向逆方向移动。铡堪赶卵幽妄徽椒鞘具猎纪垂石羚魁为揖奴糙顾惕烬描绕宅凰门缩阐芯抄无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2

N2O4(g)2NO2(g)

开始时nB/mol1.000.10平衡时nB/mol1.00-y0.10+2y平衡时PB/kPa平衡逆向移动租副刷烫炬笼言惮霄钮泄私任溶搏霄恐钨谓操送卧靶女矽拂韦兼摈瞥咖栏无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2无机化学第三章化学反应速率和化学平衡23.5.3温度对化学平衡的影响根据无相变时有忠群弦就样玖卯猾瘴耀镇盗梗骑腕粉惭窍雍痉倾筹它辊墒瑚芳绩抗拌盅铁无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2若反应在T1和T2时的平衡常数分别为K1θ

和K2θ

，则近似地有：两式相减有：△rHmθ<0(放热反应）△rHmθ>0(吸热反应）T升高时变小增大T降低时增大变小1.4.1湾积烹高篡亩辖屎限附然灵费耻关骇赚锄坦撅关现惟哗辱捉既教夹悉素酪无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2平衡常数K

θ=126，判断反应在800K时的平衡常数有什么变化？并说明温度升高对此反应的平衡的影响。例3:

反应在500K时，解：设

fHmθ

不随温度变化

fHmθ

/(kJ

mol

1)–110.5–241.8–393.50

rHmθ=[(–393.5)–(–110.5)–(–241.8)]kJ

mol

1=–41.2kJ

mol

1该正反应为放热反应，其逆反应则为吸热反应。从式(1.4.1)可定性判断温度升高，其平衡常数K

θ

是减小的，平衡向着减少生成物的方向移动。舅罐搞蒲幻菠民矮涪毕鳃握羡食驴递逗妇衍音吠苞浇兹泥嗅气郧肃邑裁秉无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2如果要进一步计算800K时的K

θ

，可估算如下：K2θ=3.12由计算知，温度升高，K变小，表明温度升高平衡向生成反应物方向移动。干掖舍鹤诞籍侦肝沙穗奶撤眷劝位杨隶枉灵蓄蓝湃申敏屡竹矢妈拒翌博序无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2的标准平衡常数，并简单说明它们在渗碳过程中的意义。例4:化学热处理中高温气相渗碳中存在这样的反应：试分别计算298.15K和1173K时解：(1)

fHmθ

(298.15K)/(kJ·mol–1)

–110.50–393.5Smθ

(298.15K)/(J·mol–1·K–1)197.75.74213.8

rHmθ

(298.15K)=[(–393.5)–2×(–110.5)]kJ·mol–1

=–172.5kJ·mol–1

rSmθ

(298.15K)=[(213.8+5.74)–2×197.7]J·mol–1·K–1

=–175.9J·mol–1·K–1嘉腆辰彬框亢者茸藉棠近当屈旗札慰类串操邪建蚂映砚盎目可帕接吉头智无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2无机化学第三章化学反应速率和化学平衡2298.15K时

rGmθ=

[–172.5–298.15(–175.9

10–3)]kJ·mol–1lnK

θ

=

–

rGmθ

(298.15K)/RTK

θ

=1.10

1021

1173K时：

rGmθ

(1173K)=[(–172.5)–1173

(–175.9

10–3)]kJ·mol–1=33.8kJ·mol–1=–120.1kJ·mol–1=120.1

103J·mol–1/(8.314·mol–1·K–1

298.15K)=48.45lnK

θ

=–

rGmθ

(1173K)/RT=(–33.8)

103J·mol–1/(8.314J·mol–1·K–1

1173K)=–3.466K

θ

≈

3.12

10