[农学]普通化学第二章.ppt

2.1 化学反应的方向和吉布斯函数变 1. 反应的焓变 2 .反应的熵变 熵的热力学定义 3. 反应的吉布斯函数变 2.1.2 反应自发性的判断(ΔG) 2 .ΔG 与?G的关系 2.1.3反应的摩尔吉布斯函数变的计算及应用 2 .其他温度时的?rGm的计算 3. 任意态时反应的摩尔吉布斯函数变的计算 2.2 化学反应进行的程度和化学平衡 2.2.2 平衡常数和多重平衡法则 2 .多重平衡 2.2.3 化学平衡的有关计算 2.2.4 化学平衡的移动及温度对 平衡常数的影响 热力学部分小结 2.3 化学反应速率 2.3.1 浓度的影响和反应级数 1. 基元反应和复杂反应 2 .一级反应 4 .催化剂（触媒） 5 .酶催化和模拟酶催化 2.3.4 链反应和光化学反应 3 .光化学反应 2.4 大气污染及其控制 2.4.1 环境化学与重要大气污染事件 2. 大气圈的结构与组成 3 重要的大气污染事件 2.4.2 大气的主要污染物及控制 光化学烟雾 2. 我国空气污染的主要特征 3 .大气污染的控制和防治原理 2.4.3 全球性大气污染 2. 温室效应与全球气候变暖 3. 臭氧层空洞 2.4.4 清洁生产和绿色化学 反应过程 能量 EI E# EII Ea (正) Ea (逆) ΔE 终态 始态 (过渡态) I II 图2.4 反应系统中活化能示意图 Ea (正) = E# - EI Ea (逆) = E# - EII 例2.10 已知分解反应 的活化能约为300 KJ. mol-1试利用标准热力学函数估算合成氨反应的活化能。 解： (1) 先计算出该反应的?r Hm (298.15 K) (2) 设氨分解反应为正反应，已知其活化能 Ea(正)≈300 KJ.mol-1，则合成氨为逆反应，其活化能为Ea(逆) 。根据式 ，则可得： 2 .热力学稳定性与动力学稳定性 稳定性可分为热力学稳定性和动力学稳定性两类。一个热力学稳定系统必然在动力学上也是稳定的。但一个热力学上不稳定的系统，由于某些动力学的限制因素(如活化能太高)，在动力学上却是稳定的(如合成氨反应等)。 例如本章习题 1(7) ： 在常温下，空气中的 N2 和 O2 能长期存在而不化合生成 NO。且热力学计算表明 N2(g) + O2(g) = 2NO(g) 的? rGm (298.15 K) 0，则N2 与 O2 混合气必定也是动力学稳定系统。 3 .加快反应速率的方法 从活化分子和活化能的观点来看，增加单位体积内活化分子总数可加快反应速率。 活化分子总数 = 活化分子分数×分子总数 使用催化剂 （降低活化能） 升高温度 增大浓度 ↑ ↑ ↑ 活化分子总数 反应速率 活化分子分数 分子总数 ↑ ↑ – ↑ ↑ – ↑ – ↑ 催化剂能与反应物生成不稳定的中间化合物，改变了反应历程，降低了反应的活化能。 反应过程 能量 Ea, 1 Ea, 2 Ea, 3 ΔE N2 + H2 NH3 图2.5 合成氨反应 例2.11 计算合成氨反应采用铁催化剂后在 298 K和773 K时反应速率各增加多少倍？设未采用催化剂时 Ea1 = 254 KJ.mol-1,采用催化剂后 Ea2 = 146 KJ. mol-1。 解：设指前因子 A 不因采用铁催化剂而改变，则根据阿仑尼乌斯公式 (2.35b) 式可得： 当 T = 298 K，可得： 如果 T = 773 K(工业生产中合成氨反应时的温 度），可得： 催化剂的主要特征 （1）改变反应途径，降低活化能，使反应速率增大 （2）只能改变达到平衡的时间而不能改变平衡的状态 （3）有特殊的选择性 （4）对某些杂质特别敏感 多相催化反应 为增大催化反应的速率，用来做催化剂的固体一般为多孔或微细分散的，有时则把微细分散的催化剂（或称催化活性物质）散布在多孔性的载体上，以提高催化活性，同时可减小反应物流过时的阻力。反应主要在相界面上进行， 接触面大小 扩散作用 决定反应速率的因素 酶(生物催化剂) 催化的特色 （1）高度的选择性 （2）高度的催化活性 （3）特殊的温度效应 （4）反应条件温和 0 T/K 图2.6 酶催化反应的速率常数k 与T 的关系 二者均不符合Arrhenius公式 1 链反应 可分为直链反应和支链反应。直链反应可以应用于工业生产，支链反应一般可导致爆炸。 (a) 图2.11 直链反应和支链反应示意图(a)H2与Cl2的反应；(b) H2与O2的反应 (b) (3) 链终止: 2