无机教案省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

1 1第1页答疑：网上答疑：答疑：网上答疑：答疑：课堂自课时间、课间、试验课答疑：课堂自课时间、课间、试验课预约预约:13156309816刘雪芹刘雪芹2 2第2页理论课考评方式：考试成绩占理论课考评方式：考试成绩占80%+平时成绩平时成绩占占20%平时成绩：平时随堂测试、出勤率、课堂提平时成绩：平时随堂测试、出勤率、课堂提问、学生讲课问、学生讲课试验课考评方式：考试成绩占试验课考评方式：考试成绩占80%+平时成绩平时成绩占占20%平时成绩：试验汇报、动手能力，原始数据、平时成绩：试验汇报、动手能力，原始数据、出勤率、课堂提问出勤率、课堂提问,试验结束后将汇报交上。试验结束后将汇报交上。3 3第3页最值钱头发最值钱头发-贝多芬贝多芬“发钻发钻”4 4第4页LifeGemAuctionstheWorldsFirstCelebrityDiamondoneBayfor$1,000,000.00(100%ofproceedswillbedonated.)TheBeethovenLifeGemDiamondOneofonlythreeintheworld!ThesethreediamondswerecreatedfromthecarboninalockofLudwigvanBeethovenshair.TheseconddiamondbelongstoJohnReznikoff,provideroftheBeethovenhairsample,andthefinaldiamondwillbekeptbyLifeGemtostarttheLifeGemchainoffame.Thiswillbeyouronlychancetoowntherarestdiamondintheworld!5 5第5页WinniWinningngbid:bid:US$202,700.00US$202,700.00Ended:Ended:Sep-29-0713:20:41PDTSep-29-0713:20:41PDTShippinShippingcosts:gcosts:CheckitemdescriptionandpaymentCheckitemdescriptionandpaymentinstructionsorcontactsellerfordetailsinstructionsorcontactsellerfordetailsShipsShipsto:to:UnitedStatesUnitedStatesItemItemlocationlocation:Chicago,IL,UnitedStatesChicago,IL,UnitedStatesHistory:History:62bids62bidsWinningWinningbidder:bidder:plva(0)plva(0)6 6第6页塑化剂塑化剂三聚氰胺三聚氰胺邻苯二甲酸酯类物质邻苯二甲酸酯类物质新型瘦肉精新型瘦肉精-苯乙醇胺苯乙醇胺A7第7页8第8页年波义耳发表名著：怀疑派化学家年波义耳发表名著：怀疑派化学家最大贡献最大贡献近代化学近代化学奠基人奠基人1、含义、含义给化学元素提出了科学定义，给化学元素提出了科学定义，“波义耳把化学确立为科学波义耳把化学确立为科学”（恩格斯）。（恩格斯）。2、背景、背景炼金术炼金术医药化学、冶金化学兴起医药化学、冶金化学兴起当初化学处于隶属地位当初化学处于隶属地位波义耳使其成为独立科学波义耳使其成为独立科学3、方式、方式1661年匿名出版年匿名出版怀疑派化学家怀疑派化学家，百年之后得到公认。，百年之后得到公认。9第9页天平天平balance10第10页11第11页u年罗蒙诺索夫质量不灭定律年罗蒙诺索夫质量不灭定律u年拉瓦锡氧化理论年拉瓦锡氧化理论u年道尔顿建立当量定律、年道尔顿建立当量定律、原子学说、相对原子量概念原子学说、相对原子量概念u年阿佛加德罗分子概念年阿佛加德罗分子概念u年门捷列夫建立元素周期表年门捷列夫建立元素周期表12第12页13第13页u、有机化学有机化学以研究碳氢化合物及其衍生物以研究碳氢化合物及其衍生物为对象为对象u、无机化学无机化学以研究全部元素及其化合物（除以研究全部元素及其化合物（除了碳氢化合物及其衍生物）为对象了碳氢化合物及其衍生物）为对象u、分析化学分析化学以研究物质化学组成判定方法以研究物质化学组成判定方法及其原理为内容及其原理为内容u、物理化学物理化学以应用物理测量方法和数学处理以应用物理测量方法和数学处理方法研究物质及其反应，寻求化学性质跟方法研究物质及其反应，寻求化学性质跟物理性质间本质联络普遍规律为内容物理性质间本质联络普遍规律为内容14第14页物质存在状态物质存在状态气气体体液液体体固固体体等离子体等离子体流体流体15第15页第一节第一节:气体气体、理想气体、理想气体气体分子只占有位置而不占有体积气体分子只占有位置而不占有体积,是一个有质量是一个有质量几何点几何点;而且分子间没有相互吸引力而且分子间没有相互吸引力,分子间或分分子间或分子与器壁之间发生碰撞不造成动能损失子与器壁之间发生碰撞不造成动能损失2、理想气体状态方程式、理想气体状态方程式pV=nRTP-PaV-m3R-8.314Jmol-1K-116第16页假如我比我周围人取得更多成就话，假如我比我周围人取得更多成就话，那主要是因为不懈努力。一些人比另外一些那主要是因为不懈努力。一些人比另外一些人取得更多成就，主要是因为他们对放在他人取得更多成就，主要是因为他们对放在他们面前问题比起普通人能够愈加专注和坚持，们面前问题比起普通人能够愈加专注和坚持，而不是因为他天赋比他人高多少。这是道尔而不是因为他天赋比他人高多少。这是道尔顿切身体会，也是他成功经验总结顿切身体会，也是他成功经验总结3、道尔顿分压定律、道尔顿分压定律17第17页(1)元素是由非常微小、不可再分微粒元素是由非常微小、不可再分微粒原子组成原子组成，原子在一切化学改变中不可再分，并保持自己独，原子在一切化学改变中不可再分，并保持自己独特征质。特征质。(2)同一元素全部原子质量、性质都完全相同。不一样同一元素全部原子质量、性质都完全相同。不一样元素原子质量和性质也各不相同，原子质量是每一元素原子质量和性质也各不相同，原子质量是每一种元素基本特征之一。种元素基本特征之一。(3)不一样元素化合时，原子以简单整数比结合。不一样元素化合时，原子以简单整数比结合。9月14第一次课18第18页摩尔分数摩尔分数道尔顿分压定律适用条件道尔顿分压定律适用条件道尔顿分压定律对研究混合物非常主要道尔顿分压定律对研究混合物非常主要混合气体总压力等于各组成气体分压之和混合气体总压力等于各组成气体分压之和某组分分压是该组分在同一温度下单独占某组分分压是该组分在同一温度下单独占有混合气体容积时所产生压力有混合气体容积时所产生压力.19第19页分散相与分散介质分散相与分散介质把一个或几个物质分散在另一个物质中组成份散系统把一个或几个物质分散在另一个物质中组成份散系统.其中被分散物质是分散相其中被分散物质是分散相(disperse phase),另一个物另一个物质是分散介质质是分散介质(disperse medium).系统中物理性质和化学性质完全相同一部分为一个系统中物理性质和化学性质完全相同一部分为一个相相20第20页单（均）相系统单（均）相系统多相系统多相系统21第21页分散相分散相 分散介质分散介质A 云云水水空气空气B 牛奶牛奶乳脂乳脂水水C 珍珠珍珠水水碳酸钙碳酸钙22第22页23第23页稀溶液依数性稀溶液依数性(colligativeproperties)、沸点升高原理、沸点升高原理、凝固点降低原理、凝固点降低原理、渗透压、渗透压、蒸气压降低原理、蒸气压降低原理24第24页Raoult定律定律(理想液态混合物或理想溶液理想液态混合物或理想溶液)在溶剂中加入在溶剂中加入非挥发性溶质非挥发性溶质后，溶剂蒸气压降低后，溶剂蒸气压降低定温下，在稀溶液中，溶剂蒸气压等于定温下，在稀溶液中，溶剂蒸气压等于纯溶剂纯溶剂蒸气压蒸气压乘以乘以溶液中溶液中溶剂摩尔分数溶剂摩尔分数25第25页质量摩尔浓度质量摩尔浓度:26第26页开心辞典问题开心辞典问题:盐水沸点高还是清水沸点高盐水沸点高还是清水沸点高?27第27页沸点升高原理沸点升高原理t/100101.325p/KPa纯水纯水溶液溶液溶液沸点上升溶液沸点上升沸点沸点28第28页TTb b=K=Kb bbbkb:沸点升高常数沸点升高常数(ebullioscopicconstant)单位单位:Kmol-1kgmB:溶质溶质B质量摩尔浓度质量摩尔浓度单位位:molkg-129第29页凝固点降低原理凝固点降低原理t/p/KPa0611纯水纯水溶液溶液冰冰溶液凝固点下降溶液凝固点下降30第30页TTf f=K=Kf fbbkf:质量摩尔凝固点降低常数质量摩尔凝固点降低常数(cryoscopicconstant)单位单位:Kmol-1kgmB:溶质溶质B质量摩尔浓度质量摩尔浓度单位位:molkg-131第31页汽车问题汽车问题:玻璃水、制冷剂能够用自来水吗？玻璃水、制冷剂能够用自来水吗？32第32页蔗糖溶液蔗糖溶液纯水纯水半透膜半透膜渗透压示意图渗透压示意图渗透压渗透压(osmoticpressure)33第33页V=nBRT渗透压渗透压体积体积摩尔气体常数摩尔气体常数热力学温度热力学温度n溶液中所含溶质物质量溶液中所含溶质物质量VantHoff公式公式34第34页蔗糖溶液蔗糖溶液纯水纯水半透膜半透膜渗透压示意图渗透压示意图Reverseosmosis9月19第二次课35第35页等渗溶液：临床注射应注意问题等渗溶液：临床注射应注意问题36第36页37第37页现有一气体，在现有一气体，在35101.3kPa水面上搜集，体积水面上搜集，体积为为500mL。假如在一样条件下将它压缩成。假如在一样条件下将它压缩成250mL,干干燥气体最终分压是多少？燥气体最终分压是多少？20时将时将0.515g血红素溶于适量水中，配成血红素溶于适量水中，配成50.0mL溶液溶液,测得此溶液渗透压为测得此溶液渗透压为375Pa.求求(1)溶液浓度溶液浓度C(2)血红素相对分子量血红素相对分子量(3)此溶液沸点升高值和凝固点下降值此溶液沸点升高值和凝固点下降值(4)用用(3)计算结果来说明能否用沸点升高和凝固点计算结果来说明能否用沸点升高和凝固点下降方法来测定血红素相对分子量下降方法来测定血红素相对分子量.38第38页39第39页第一节：热力学目标和内容第一节：热力学目标和内容一、焦耳、开尔文和克劳修斯一、焦耳、开尔文和克劳修斯热力学第一定律：反应热力学第一定律：反应热效应热效应热力学第二定律：反应热力学第二定律：反应方向和方向和程度程度40第40页莫瓦桑莫瓦桑41第41页室温下石墨转变为金刚石最低压力为室温下石墨转变为金刚石最低压力为1.6万大气万大气压压-但仍得不到金刚石但仍得不到金刚石温度升到温度升到200时，最低压力为时，最低压力为2万大气压，当温万大气压，当温度升到度升到850时，最低压力为时，最低压力为4万大气压。万大气压。42第42页三、相关概念三、相关概念、体系和环境、体系和环境(system&surroundings)体系和环境之间界面问题？体系和环境之间界面问题？、热力学状态和状态函数、热力学状态和状态函数statefunction体系状态确定之后，它每一个状态函数都有体系状态确定之后，它每一个状态函数都有一个确定值。体系状态发生改变时，状态函一个确定值。体系状态发生改变时，状态函数值数值可能可能发生改变，但其发生改变，但其改变值只与过程始改变值只与过程始终态相关，终态相关，而与体系改变路径无关。当体系复而与体系改变路径无关。当体系复原时，状态函数也恢复到原来数值，其改变量原时，状态函数也恢复到原来数值，其改变量为零。为零。43第43页3、过程与路径、过程与路径processandpath等温过程等温过程改变过程、始态、终态和环境改变过程、始态、终态和环境等压过程等压过程始态、终态和环境始态、终态和环境等容过程等容过程绝热过程绝热过程环状过程环状过程44第44页298K,10KPa373K,10KPa298K,1KPa373K,1KPa等压过程等压过程等压过程等压过程等温过程等温过程等温过程等温过程45第45页热力学能（内能）热力学能（内能）体系内分子运动平动能、转动能、振动能、电子及核能量，体系内分子运动平动能、转动能、振动能、电子及核能量，以及分子与分子相互作用位能等能量总和以及分子与分子相互作用位能等能量总和热力学能是状态函数热力学能是状态函数热和功热和功热和功不是状态函数热和功不是状态函数46第46页du=Q+Wu=Q+W热力学第一定律及数学表态式热力学第一定律及数学表态式第一类永动机第一类永动机47第47页一、体积功一、体积功、自由膨胀、自由膨胀、外压一直维持恒定、外压一直维持恒定、外压总比内压小一个无限小膨胀、外压总比内压小一个无限小膨胀二、可逆过程二、可逆过程(reversibleprocess)48第48页等压反应热等压反应热等容反应热等容反应热焓及焓数学表示式焓及焓数学表示式式中式中 是生成物与反应物气体物质物质量之差值，是生成物与反应物气体物质物质量之差值，并假定气体为理想气体。并假定气体为理想气体。或 49第49页反应进度反应进度(extentofreaction)设某反应在反应起始时和反应进行到设某反应在反应起始时和反应进行到 t 时刻时各时刻时各物质量为：物质量为：a A +d D =g G +h Ht=0 nA(0)nD(0)nG(0)nH(0)t=t nA nD nG nH 反应进度反应进度定义为定义为:50第50页 对上述反应：对上述反应：51第51页注意：注意：应用反应进度，必须与化学反应计量方程相应用反应进度，必须与化学反应计量方程相对应。对应。比如比如：当当 都等于都等于1 mol 时，两个方程所发生反应物质时，两个方程所发生反应物质量显然不一样。量显然不一样。52第52页 表示化学反应与热效应关系方程式称为热化学表示化学反应与热效应关系方程式称为热化学方程式。方程式中应该注明物态、温度、压力、组方程式。方程式中应该注明物态、温度、压力、组成等。成等。比如：比如：298.15 K时：时：热化学方程式热化学方程式53第53页焓改变焓改变反应物和生成物都处于标准态反应物和生成物都处于标准态反应进度为反应进度为1 mol反应（反应（reaction）反应温度反应温度54第54页 即必须与所给反应计量方程相对应。若反应用下即必须与所给反应计量方程相对应。若反应用下式表示，显然焓变值会不一样。式表示，显然焓变值会不一样。当物质状态，反应方程式进行方向和化学计量数当物质状态，反应方程式进行方向和化学计量数等不一样时，热效应数值和符号也不相同。等不一样时，热效应数值和符号也不相同。55第55页1840年，赫斯提出了一个定律：年，赫斯提出了一个定律：反应热效应只与起始和终了状态相关，与改变反应热效应只与起始和终了状态相关，与改变路径无关。不论反应是一步完成，还是分几步完成，路径无关。不论反应是一步完成，还是分几步完成，其热效应相同。其热效应相同。应用：对于无法直接测定反应热化学反应，能够应用：对于无法直接测定反应热化学反应，能够用赫斯定律，利用轻易测定反应热来用赫斯定律，利用轻易测定反应热来计算不轻易测定反应热。计算不轻易测定反应热。盖斯定律盖斯定律(HESS)56第56页比如：求比如：求C(s)和和 生成生成CO(g)反应热反应热。已知已知：（：（1）（2）则则（1）-（2）得得（3）（3）57第57页 等温等压下化学反应热效应等于生成物焓总和等温等压下化学反应热效应等于生成物焓总和减去反应物焓总和：减去反应物焓总和：若若能能知知道道各各个个物物质质焓焓值值，利利用用上上式式可可求求得得等等温温等等压压下下任任意意化化学学反反应应热热效效应应。但但如如前前所所述述，物物质质焓焓绝绝对对值值无无法法求求得得。为为此此，人人们们采采取取了了以以下下相相对对标标准准来进行计算。来进行计算。生成焓生成焓58第58页 普通普通298.15 K时数据有表可查。时数据有表可查。生成焓是个相对值，相对于稳定单质焓值等于零。生成焓是个相对值，相对于稳定单质焓值等于零。在标准压力下，反应温度时，由最稳定单质合成在标准压力下，反应温度时，由最稳定单质合成标准状态下一摩尔物质焓变，称为该物质标准摩尔生标准状态下一摩尔物质焓变，称为该物质标准摩尔生成焓，用下述符号表示：成焓，用下述符号表示：（物质，相态，温度）59第59页比如：在比如：在298.15 K时时这就是这就是HCl(g)标准摩尔生成焓：标准摩尔生成焓：反应焓变为：反应焓变为：60第60页比如用各物质摩尔生成焓求化学反应焓变：比如用各物质摩尔生成焓求化学反应焓变：在标准压力 p 和反应温度时（通常298.15 K）61第61页 从从标标准准上上讲讲，只只要要能能知知道道化化学学键键能能和和反反应应中中化化学学键键改改变变情情况况，就就能能够够算算出出化化学学反反应应热热效效应应。但但到到当当前前为为止止，化化学学键键键键能能数数据据既既不不完完善善，也也不不够够准准确确。通常采取键焓方法来处理这一问题。通常采取键焓方法来处理这一问题。某个键键焓是诸种化合物中该键键能平均值。某个键键焓是诸种化合物中该键键能平均值。由键能计算反应焓由键能计算反应焓62第62页则则O-H（g）键焓等于这两个键能平均值）键焓等于这两个键能平均值 比如：在比如：在298.15 K时，自光谱数据测得气相水分时，自光谱数据测得气相水分子分解成气相原子两个键能分别为：子分解成气相原子两个键能分别为：63第63页 等于反应物总键焓减去产物总键焓。等于反应物总键焓减去产物总键焓。显然显然,一个化学反应热效应一个化学反应热效应:应该指出，用键焓估算是不够准确，只是作出初步估算方法。64第64页一、自发改变一、自发改变热力学第二定律热力学第二定律65第65页熵熵(entropy)Reversibleprocess1865,Clausius创造创造.1923年年Planck来南京第四中山大学来南京第四中山大学(中央大学前身中央大学前身)讲学讲学,著名物理学家胡刚复教授任翻译著名物理学家胡刚复教授任翻译,首次首次创造在中国字典上前所未有新字创造在中国字典上前所未有新字“熵熵”，表示热温之商之，表示热温之商之意，沿用至今。意，沿用至今。66第66页三、热力学第二定律数学表示式三、热力学第二定律数学表示式孤立体系任何自发过程中，系统熵总是增加孤立体系任何自发过程中，系统熵总是增加熵是描述系统混乱度函数。在熵是描述系统混乱度函数。在0K时，任何纯时，任何纯物质完整晶体熵值为物质完整晶体熵值为0.67第67页在标准态下在标准态下1mol物质熵值称为该物质标准摩物质熵值称为该物质标准摩尔熵。符号：规律：尔熵。符号：规律：气态液态气态液态固态固态聚集态相同，复杂分子比简单分子大聚集态相同，复杂分子比简单分子大结构相同，相对分子量大熵值大结构相同，相对分子量大熵值大相对分子量相同，分子结构复杂熵值大相对分子量相同，分子结构复杂熵值大熵与温度和压力关系熵与温度和压力关系68第68页四、吉布斯自由能四、吉布斯自由能1839-1903吉布斯吉布斯(GibbsJosiahWillard)69第69页在等温等压且在等温等压且无其它功情况下无其它功情况下自发过程自发过程非自发过程非自发过程平衡平衡70第70页2、F03、G0改变方向和平衡条件改变方向和平衡条件1、S0等温等容且无其它功等温等容且无其它功等温等压且无其它功等温等压且无其它功71第71页在标准压力下在标准压力下,在进行反应温度时在进行反应温度时,由最稳定单质由最稳定单质合成标准态下一摩尔物质吉布斯自由能变称为该物质合成标准态下一摩尔物质吉布斯自由能变称为该物质标准生成吉布斯自由能标准生成吉布斯自由能9月23日第5次课72第72页73第73页ChemicalEquilibriumingaseousstateDescribingChemicalEquilibriumUnderproperconditionsmanychemicalreactionscanbemadetogoineitherdirectionorother.Atfirstboththeconcentrationsofreactantsandproductschangewithtime.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)Ag+(aq)+Cl-(aq)AgCl(s)O2(g)+2H2(g)2H2O(g)74第74页Howeversometimeslater,thechangeoftheconcentrationscanbenolongerdetectedoveralongperiodoftime.Thisobservationisaclearindicationthatthereactionhasstoppedshortofcompletion.Infact,thesystemhasreachedchemicalequilibrium,75第75页thestatewheretheconcentrationsofallreactantsandproductremainconstantwithtime.Somereactionsproceedrapidly;othersaremuchslower.Butinallcasesareactingsystemeventuallyreachesequilibrium.Whenthesystemreachesitsequilibrium,itmayappearthateverythinghasstopped.Howeverthisisnotthecase.Onthemolecularlevelthereisfreneticactivity.Equilibriumisnotstatic;itisahighlydynamicsituation.76第76页Thatistosaybothforwardandreversereactionsoccuratthesamerate,orspeed.ConsiderthereactionbetweenH2andI2inthegasphase.H2(g)+I2(g)2HI(g)WestartwiththeequalconcentrationsofH2andI2.Theplotsoftheconcentrationsofrea-ctantsandproductsversustimeareshown.77第77页equilibriumH2+I2HITimeConcentrationThechangesinconcentratinswithtimeforthereactionAtfirsttheforwardreactionoccursfasterthanthereservereaction.Asthereactionproceeds,theconcentrationoftheproducts(HI)buildsup,therateofthereversereactionincreasesandtherateoftheforwardreactionslowsdown.78第78页Beyondacertaintime,theconcentratinsofrea-ctantsandproductsnolongerchangeandequi-libriumhasbeenreached.Notethatalthoughtheequilibriumpositionliesfartotheright,thecon-centrationsofreactantsneverreachzero.EquilibriumConstantScienceisbasedonexperiments.Fromobser-vationsofmanychemicalreactions,twoNorw-egianchemists,CatoMaximilianGuldberg(18361902)andPeterWaage(18331900)proposedthelawofmassactionin1864asageneraldescriptionoftheequilibriumcondition.79第79页Forareaction,wecanwriteageneralequationasfollowsaA+bB+cC+.pP+qQ+rR+.WhereA,B,C,andsoonarethereactants;andP,Q,R,andsoonaretheproducts.Thelettera,b,c,.p,q,r,.representthenumberofmolesofeachsubstanceinvolvedinthebalancedequationforthereaction.Thelawofmassactionisrepr-esentedbythefollowingequilibriumexpression80第80页ThesquarebracketsindicatetheconcentrationsofthechemicalspeciesatequilibriumandKisaconstantcalledequilibriumconstant.Forreactionsinvolvinggases,weoftenfinditconvenienttoexpresstheconcentrationsintermsofthepartialpressuresofthegases.Thatis,inthiscasewemaywriteKptorepresenttheequilibriumconstantinwhichtheconcen-trationsofgasesareexpressedinpartial81第81页pressuresinatmospheres.Similarly,wemaywriteKcwithasubscriptctodenotethattheequilibriumconstantisexpressedbyconcentrations.Thelawofmassactioniswidelyapplicable.Itcorrectlydescribestheequilibriumbehaviorofallchemicalsystemswhethertheyoccurinsolutionorinthegasphase.82第82页Theequilibriumconcentrationiscalledanequilibrimposition.Itisessentialtodistinguishbetweentheequilibriumconstantandtheequilibriumpositionsforagivenreactionsystem.Thereisonlyoneequilibriumconstantforagivenreactionsystemataparticulartemperature,butthereareaninfinitenumberofequilibriumpositions.83第83页在一定温度下在一定温度下,正逆反应达平衡时正逆反应达平衡时,生成物浓度生成物浓度以反应方程式中计量数为指数幂乘积与反应以反应方程式中计量数为指数幂乘积与反应物浓度以反应方程式中计量数为指数幂乘物浓度以反应方程式中计量数为指数幂乘积之比是一个常数积之比是一个常数84第84页CaCO3(s)CO2(g)+CaO(s)Cr2O72-(aq)+H2O(l)2CrO42-(aq)+2H+(aq)85第85页3H2(g)+N2(g)2NH3(g)3H2(g)+N2(g)2NH3(g)3/2H2(g)+1/2N2(g)NH3(g)86第86页2NO(g)+O2(g)2NO2(g)2NO2(g)N2O4(g)K1K2+2NO(g)+O2(g)N2O4(g)K3=K1K287第87页反应（）反应（）反应（）反应（）反应（）反应（）反应（）反应（）k(4)=k(1)k(2)/k(3)88第88页三、平衡常数与化学反应程度三、平衡常数与化学反应程度四、标准平衡常数四、标准平衡常数aA(aq)+bB(aq)gG(aq)+hH(aq)aA(g)+bB(g)gG(g)+hH(g)89第89页9月26日第6次课90第90页假如改变平衡体系条件之一，如温度、压力、假如改变平衡体系条件之一，如温度、压力、浓度或体积等，平衡就向减弱这个改变方向移动浓度或体积等，平衡就向减弱这个改变方向移动3H2(g)+N2(g)2NH3(g)、增加氢气浓度或分压、增加氢气浓度或分压、减小氨气浓度或分压、减小氨气浓度或分压、增加体系总压力、增加体系总压力、增加体系体积、增加体系体积、增加体系温度、增加体系温度五、五、化学平衡移动化学平衡移动放热反应放热反应9月27日第7次课91第91页10/10/第92页速度速度 Velocity 是矢量，有方向性。是矢量，有方向性。速率速率 Rate 是标量是标量 ，无方向性，都是正值。，无方向性，都是正值。(1)(1)反应速度和速率反应速度和速率比如比如:速度速度，速率速率93第93页它不能确切反应速率改它不能确切反应速率改变情况，只提供了一个平均变情况，只提供了一个平均值，用处不大。值，用处不大。(2)(2)平均速率平均速率94第94页 在浓度随时间改变图上，在时间在浓度随时间改变图上，在时间t t 时，作交点切线，就时，作交点切线，就得到得到t t时刻瞬时速率。显然，反应刚开始，速率大，然后不时刻瞬时速率。显然，反应刚开始，速率大，然后不停减小，表达了反应速率改变实际情况。停减小，表达了反应速率改变实际情况。(3)(3)瞬时速率瞬时速率5495第95页对任何反应：对任何反应：96第96页1.计量方程与反应机理计量方程与反应机理普通写化学反应方程，只依据始态与普通写化学反应方程，只依据始态与终态写出反应结果，这种方程只表示反应终态写出反应结果，这种方程只表示反应前后物料平衡关系，称为计量方程。比如：前后物料平衡关系，称为计量方程。比如：97第97页基元反应简称元反应，假如一个化学反基元反应简称元反应，假如一个化学反应，反应物分子在碰撞中相互作用直接转化应，反应物分子在碰撞中相互作用直接转化为生成物分子，这种反应称为基元反应。为生成物分子，这种反应称为基元反应。比如：比如：基元反应基元反应2098第98页 我们通常所写化学方程式只代表反应化学计量式，而我们通常所写化学方程式只代表反应化学计量式，而并不代表反应真正历程。假如一个化学计量式代表了若干并不代表反应真正历程。假如一个化学计量式代表了若干个基元反应总结果，那这种反应称为总包反应或总反应。个基元反应总结果，那这种反应称为总包反应或总反应。比如比如，以下反应为总包反应：，以下反应为总包反应：总包反应（非基元反应）总包反应（非基元反应）6599第99页 对于基元反应，反应速率与反应物浓度幂乘积成正比。对于基元反应，反应速率与反应物浓度幂乘积成正比。幂指数就是基元反应方程中各反应物系数。这就是质量作幂指数就是基元反应方程中各反应物系数。这就是质量作用定律，用定律，它只适合用于基元反应。它只适合用于基元反应。比如：比如：基元反应基元反应 反应速率反应速率r2.质量作用定律质量作用定律61100第100页68101第101页 速率方程中各反应物速率方程中各反应物浓度项上指数浓度项上指数称为该反应物称为该反应物级数级数；全部浓度项指数代数和称为该反应总级数，通惯用全部浓度项指数代数和称为该反应总级数，通惯用n 表示。表示。n 大小表明浓度对反应速率影响大小。大小表明浓度对反应速率影响大小。反应级数能够是正数、负数、整数、分数或零反应级数能够是正数、负数、整数、分数或零，有反，有反应无法用简单数字来表示级数。应无法用简单数字来表示级数。反应级数是由试验测定。反应级数是由试验测定。3.反应级数反应级数102第102页比如：比如：零级反应零级反应一级反应一级反应二级，对二级，对A和和B各为一级各为一级三级，对三级，对A为二级，对为二级，对B为一级为一级负一级反应负一级反应1.5级反应级反应66103第103页 速率方程中百分比系数速率方程中百分比系数 k 称为反应速率系数，以前称为反应速率系数，以前称为速率常数，现改为速率系数更确切。称为速率常数，现改为速率系数更确切。它物理意义是当反应物浓度均为单位浓度时它物理意义是当反应物浓度均为单位浓度时k 等于反等于反应速率应速率，所以它数值与反应物浓度无关。在催化剂等其它，所以它数值与反应物浓度无关。在催化剂等其它条件确定时，条件确定时，k 数值仅是温度函数。数值仅是温度函数。k 单位伴随反应级数不一样而不一样。单位伴随反应级数不一样而不一样。4.反应速率系数反应速率系数9月30日9月30日第8次课104第104页 温度对反应速率影响温度对反应速率影响F范霍夫近似规律范霍夫近似规律F阿仑尼乌斯公式阿仑尼乌斯公式105第105页范霍夫依据大量试验数据总结出一条经验规律范霍夫依据大量试验数据总结出一条经验规律：温度每温度每升高升高10 K，反应速率近似增加反应速率近似增加24倍倍。这个经验规律能够用。这个经验规律能够用来预计温度对反应速率影响。来预计温度对反应速率影响。比如比如：某反应在：某反应在390 K时进行需时进行需10 min。若降温到。若降温到290 K，到达相同程度，需时多少？到达相同程度，需时多少？解：取每升解：取每升高高10 K，速，速率增加下限率增加下限为为2倍。倍。1.范霍夫近似规律范霍夫近似规律106第106页18446744073709551615(粒粒)人们预计，全世界两千年也难以生产这么多麦子人们预计，全世界两千年也难以生产这么多麦子!印度有个国王，是个棋类兴趣者。一次，一位方士创造了一印度有个国王，是个棋类兴趣者。一次，一位方士创造了一种新式棋，棋局上有种新式棋，棋局上有64个空格。国王玩得十分高兴，就对发个空格。国王玩得十分高兴，就对发明者说：明者说：“我要重重赏你，你需要什么，我一定赏赐给你。我要重重赏你，你需要什么，我一定赏赐给你。”国王下令照办，不料管粮仓大臣算下来，国王下令照办，不料管粮仓大臣算下来，1立方米麦子有立方米麦子有1500万粒，国王赏赐麦子约有万粒，国王赏赐麦子约有1亿立方米。全国几万亿立方米。全国几万年生产麦子加在一起，还没有这个数目大。但君无戏言，年生产麦子加在一起，还没有这个数目大。但君无戏言，国王为这件事感到左右为难。国王为这件事感到左右为难。107第107页(1)(1)对数式：对数式：描述了速率系数描述了速率系数k与与1/T 之间线性关系。能够依之间线性关系。能够依据不一样温度下测定据不一样温度下测定 k 值，以值，以lnk 对对1/T 作图，从作图，从而求出活化能而求出活化能 。(2)(2)指数式：指数式：描述了速率随温度而改变指数关系。描述了速率随温度而改变指数关系。A称为称为指指前因子前因子，称为称为阿仑尼乌斯活化能阿仑尼乌斯活化能，阿仑尼乌斯，阿仑尼乌斯认为认为A和和 都是与温度无关常数。都是与温度无关常数。3.阿仑尼乌斯公式阿仑尼乌斯公式108第108页(3)(3)定积分式定积分式 设活化能与温度无关，依据两个不一样温度设活化能与温度无关，依据两个不一样温度下下 k 值求活化能。值求活化能。(4)(4)微分式微分式k 值随值随T 改变率决定于改变率决定于 值大小值大小。109第109页110第110页碰撞理论碰撞理论活化分子活化分子活化能活化能EmEm*活化能越大活化能越大活化分子所占活化分子所占百分数越小百分数