普通化学B第三章.ppt

气体分子的能量分布和活化能 发生反应的两个基本前提： 发生碰撞的分子应有足够高的能量 碰撞的几何方位要适当 以量子力学对反应过程中能量变化的研究为依据，认为从反应物到生成物之间形成了势能较高的活化络合物，活化络合物所处的状态叫过渡状态。 例如反应： 其活化络合物为 ，具有较高的势能Eac 。它很不稳定，很快分解。 N O O O O 3.4.2 过渡状态理论 化学反应过程中能量变化曲线 E(Ⅰ) E(Ⅱ) E(Ⅰ) E(Ⅱ) Eac E(Ⅰ)－反应物(始态)势能 E(Ⅱ)－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。 温度影响：当浓度一定时，温度升高，活化分子分数增多,　反应速率增大。 浓度影响：当温度一定，某反应的活化能也一定时, 浓度增大, 分子总数增加，活化分子数随之增多,反应速率增大。 3.3.3 活化分子、活化能 与反应速率的关系 反应坐标 有催化 无催化 实验结果表明，催化剂参与化学反应后，改变了反应途径，降低了反应活化能，增大了活化分子分数，反应速率显著增大。 催化作用前后活化 分子分数的变化 催化剂改变反应途径 § 3.4 化学平衡与标准平衡常数 3.4.2 标准平衡常数 3.4.1 可逆反应与化学平衡 3.4.1 可逆反应与化学平衡 2 化学平衡状态 1 可逆反应 ——不可逆反应 大多数化学反应都是可逆的。例如： 在一定温度下，密闭容器中氢气和碘蒸气 可逆反应 有些反应反应物转化为产物非常彻底， 同样条件下，密闭容器中充入碘化氢 可逆反应，记作： 0 0.0100 0.0100 0 76.0 0 2000 0.00397 0.00397 0.0121 12.0 2.04 4850 0.00213 0.00213 0.0157 3.45 3.43 反应开始：c(H2),c(I2) 较大, c(HI) = 0, r正较大,r逆为 0； 反应进行：c(H2),c(I2)减小,r正减小,c(HI)增大,r逆增大； 某一时刻：r正= r逆，系统组成不变，达到平衡状态。 大多数化学反应都是可逆的。例如： 可逆反应 t/s r正×107 r逆×107 r正 r逆 r/(mol·L-1·s-1) 化学平衡： 特征： （1）系统的组成不再随时间而变。 （2）化学平衡是动态平衡。 （3）平衡组成与达到平衡的途径无关。 在一定条件下，可逆反应处于化学平衡状态： r正=r逆≠0 3.4.2 标准平衡常数 2 标准平衡常数的计算 1 标准平衡常数表达式 3 平衡组成的计算 实验证明，可逆反应达平衡后，参加反应的各物种的浓度或分压之间存在着一定的数量关系。 例如：在425℃，反应： 1.标准平衡常数表达式 达平衡时，尽管氢气和碘蒸气的初始分压不同，平衡时各物种分压也不同，但 ，见表4-1。 ——实验平衡常数 表4-1 425.4℃ 系统的组成 开始时各组分分压p/kPa 平衡时各组分分压p/kPa p(H2) p(I2) p(HI) p(H2) p(I2) p(HI) 1 64.74 57.78 0 16.88 9.92 95.72 54.72 2 65.95 52.53 0 20.68 7.26 90.54 54.60 3 62.02 62.51 0 13.08 13.57