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文檔簡介
1、0Lesson2ChemicalEquilibriumKiics化學平衡和動力學化學平衡和動力學A1Amajobjectiveofchemististounderstchemicalreactionstoknowwhetherunderagivensetofconditionstwosubstanceswillreactwhenmixedtodeterminewhetheragivenreactionwillbeexothermicen
2、dothermictopredicttheextenttowhichagivenreactionwillproceedbefeequilibriumisestablished.化學家的一個主要目標是理解化學反應,知道在一組給定的條件下兩種物質(zhì)混合時能否發(fā)生反應;確定一個給定的反應是放熱還是吸熱;預測一個給定的反應在平衡前進行的程度。2Anequilibriumstateproducedasaconsequenceoftwoopposin
3、greactionsoccurringsimultaneouslyisastateinwhichthereisnochangeaslongasthereisnochangeinconditions.平衡狀態(tài)是由兩個對立反應同時發(fā)生產(chǎn)生的結(jié)果,在平衡狀態(tài)下,只要條件不發(fā)生改變,這個狀態(tài)就不會有凈變化。3Inthislessonitwillbeshownhowonepredicttheequilibriumstateofchemicalsy
4、stemsfromthermodynamicdataconverselyhowtheexperimentalmeasurementsonequilibriumstatesprovideusefulthermodynamicdata.在這節(jié)課中,將會展示如何根據(jù)熱力學數(shù)據(jù)來預測化學體系的平衡狀態(tài),以及相反地,平衡狀態(tài)下的實驗測量值如何提供有用的熱力學數(shù)據(jù)。4Thermodynamicsalonecannotexplaintherateat
5、whichequilibriumisestablishedndoesitprovidedetailsofthemechanismbywhichequilibriumisestablished.僅憑熱力學無法解釋平衡建立的速度,也不能提供平衡建立的詳細的機理。5Suchexplanationscanbedevelopedfromconsiderationsofthequantumtheyofmolecularstructurefromst
6、atisticalmechanics.從分子結(jié)構(gòu)的量子理論和統(tǒng)計力學的角度考慮可以使這樣的解釋得到發(fā)展。B1Toappreciatefullythenatureofthechemicalequilibriumstateitisnecessaryfirsttohavesomeacquaintancewiththefactswhichinfluencereactionrates.要充分理解化學平衡狀態(tài)的本質(zhì),首先需要對影響反應速率的因素有一
7、定的了解。2Thefactswhichinfluencetheratesofachemicalreactionaretemperatureconcentrationsofreactants(partialpressuresofgaseousreactants)presenceofacatalyst.影響化學反應速率的因素有溫度、反應物濃度(氣體反應物的分壓)和催化劑。3Ingeneralfagivenreactionthehighert
8、hetemperaturethefasterthereactionwilloccur.通常,對于一個給定的反應,溫度越高,反應發(fā)生的越快。4Theconcentrationsofreactantspartialpressureofgaseousreactantswillaffecttherateofreactionanincreaseinconcentrationpartialpressureincreasestherateofmost
9、reactions.反應物濃度或氣體反應物的分壓將影響反應的速率,對于大部分反應來說,增大濃度或分壓,反應速率增大。5Substanceswhichaccelerateachemicalreactionbutwhichthemselvesarenotusedupinthereactionarecalledcatalysts.可以加快反應速率但本身不參加反應的物質(zhì)稱為催化劑。C1DynamicEquilibrium動態(tài)平衡2Inmanyc
10、asesdirectreactionsbetweentwosubstancesappeartoceasebefeallofeitherstartingmaterialisexhausted.許多情況下,兩種物質(zhì)間的直接反應在任意一種原始物料耗盡之前就會停止。3Meovertheproductsofchemicalreactionsthemselvesoftenreacttoproducethestartingmaterials.而且,化
11、學反應自身的產(chǎn)物能夠發(fā)生反應生成原始物料。4Fexamplenitrogenhydrogencombineat500℃inthepresenceofacatalysttoproduceammonia:N23H2=2NH3例如,在催化劑存在下,氮和氫在500℃能夠反應生成氨:23Atthepointofequilibriumthefollowingratiomustbeaconstant:CDABK?在平衡時,以下比值肯定是一個常數(shù):4T
12、heconstantKiscalledtheequilibriumconstantofthereaction.常數(shù)K叫做反應的平衡常數(shù)。5Ithasaspecificvalueatagiventemperature.在一個給定溫度下,它有一個比值。6Iftheconcentrationofanyofthecomponentsinthesystematequilibriumischangedtheconcentrationsoftheot
13、hercomponentswillchangeinsuchamannerthatthedefinedratioremainsequaltoKaslongasthetemperaturedoesnotchange.如果平衡時體系中任意組分的濃度改變,那么只要溫度不變,其他組分的濃度將以保持相等K的固定比例的方式變化。7Theequilibriumconstantexpressionquantitativelydefinestheequil
14、ibriumstate.平衡常數(shù)表達式定量地定義了平衡狀態(tài)。8MegenerallyfthereversiblereactionaAbBcCdD???更普遍的是對于一個可逆反應:9Theequilibriumconstantexpressioniswrittenasfollows:cdabCDABK?平衡常數(shù)表達式可以寫成下面的形式:10Byconventiontheconcentrationtermsofthereactionprod
15、uctsarealwaysplacedinthenumeratoftheequilibriumconstantexpression.按照慣例,在平衡常數(shù)的表達式中,反應產(chǎn)物濃度項通常是放在分子的位置上。11Itshouldbenotedthattheexponentsoftheconcentrationtermsintheequilibriumconstantexpressionarethecoefficientsoftherespec
16、tivespeciesinthebalancedchemicalequation.應該注意的是,在平衡常數(shù)表達式中濃度項的指數(shù)是平衡化學方程式中各自的系數(shù)。G1ChemicalKiics化學動力學2Whenasystemisintheequilibriumstatetherateofthefwardreactionisidenticaltotherateofthereversereaction.當一個體系達到平衡狀態(tài)時,正反應的反應速率
17、等于逆反應的反應速率。3Itisimptanttoknowjusthowfastareactantisbeingusedupinaprocessthespeedwithwhichaproductisbeingfmed.重要的是,要知道在反應過程中,反應物消耗完的速率,或者產(chǎn)物生成的速率。4Itisalsoimptanttohavedetailedinfmationaboutratesofreactantsindertotesttheie
18、smechanismsfvariouskindsofchemicalprocesses.同樣重要的是,要有關(guān)于反應物反應速率的詳細信息,以便測試各種化學過程的理論和機理。5Experimentsshowthatanumberofreactionvariablesaffectreactionrates:實驗表明,許多反應變量都影響反應速率:H1Temperature.Theratesofchemicalreactionsaretemper
19、aturedependent.溫度?;瘜W反應的速率是隨溫度變化的。2Therefeitiscommonpracticewhenstudyingtherateinthelabatytocarryoutreactionsatconstanttemperature(isothermally)thuseliminatingonevariable.因此,通常的做法是,當在實驗室研究速率時,在恒溫條件下完成反應,這樣可以排除一個變量。I1Press
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