第二章-化学反应的一般原理汇总课件.ppt

第二章第二章 化学反应的一般原理化学反应的一般原理5/31/20221第二章 化学反应的一般原理2.1 2.1 基本概念基本概念2.2 2.2 热化学热化学2.3 2.3 化学反应的方向与限度化学反应的方向与限度2.4 2.4 化学平衡及其移动化学平衡及其移动2.5 2.5 化学反应速率化学反应速率2.6 2.6 化学反应一般原理的应用化学反应一般原理的应用5/31/20222第二章 化学反应的一般原理本章要求本章要求1、理解反应进度、理解反应进度 、系统与环境、状态与状态函数的概念；、系统与环境、状态与状态函数的概念；2、掌握热与功的概念和计算，掌握热力学第一定律的概念、掌握热与功的概念和计算，掌握热力学第一定律的概念；3、掌握掌握Qp、 U、 rHm、 rHm、 fHm、 rSm、 rSm、Sm、 rGm、 rGm、 fGm的概念及有关计算和应用；的概念及有关计算和应用；4、掌握标准平衡常数掌握标准平衡常数K的概念及表达式的书写；掌握的概念及表达式的书写；掌握 rGm与与K 的关系及有关计算；的关系及有关计算；5、理解反应速率、反应级数的概念；掌握基元反应的概念；理解理解反应速率、反应级数的概念；掌握基元反应的概念；理解 活化分子、活化能、催化剂的概念；了解影响反应速率的因素活化分子、活化能、催化剂的概念；了解影响反应速率的因素 及其应用。

及其应用5/31/20223第二章 化学反应的一般原理化化学学反反应应一一般般原原理理化学热力学化学热力学化学动力学化学动力学化学反应的可能性、方化学反应的可能性、方向；化学反应的程度；向；化学反应的程度；化学反应的能量关系、化学反应的能量关系、反应的热效应等反应的热效应等化学反应的快慢，反化学反应的快慢，反应的历程应的历程( (机理机理) )等等5/31/20224第二章 化学反应的一般原理化学热力学研究与解决的主要问题化学热力学研究与解决的主要问题化学热力学：研究物质及状态变化时能量的转换化学热力学：研究物质及状态变化时能量的转换化学热力学：研究物质及状态变化时能量的转换化学热力学：研究物质及状态变化时能量的转换一在指定的条件下，某一化学反应能否自发进行，一在指定的条件下，某一化学反应能否自发进行， 即即判断化学反应进行的方向判断化学反应进行的方向二在指定的条件下，某一化学反应进行时，与外界二在指定的条件下，某一化学反应进行时，与外界 交换多少能量？即交换多少能量？即计算化学反应热计算化学反应热三三 若能自发进行，反应进行的程度如何？即若能自发进行，反应进行的程度如何？即进行有进行有 关化学平衡的计算关化学平衡的计算。

5/31/20225第二章 化学反应的一般原理 2.1 2.1 基本概念和术语基本概念和术语1.1.化学反应进度化学反应进度 2.2.系统和环境系统和环境3.3.状态和状态函数状态和状态函数 4.4.过程与途径过程与途径5.5.热和功热和功 6.6.热力学能热力学能7.7.热力学第一定律热力学第一定律5/31/20226第二章 化学反应的一般原理2.1.1 2.1.1 化学反应进度化学反应进度1.化学计量数化学计量数 B 对任一已配平的化学反应方程式，按国家法定计对任一已配平的化学反应方程式，按国家法定计量单位可表示为量单位可表示为 B：化学反应方程式中的反应物或生成物，称物质化学反应方程式中的反应物或生成物，称物质B； B：物质物质B的化学计量数，其量纲为的化学计量数，其量纲为1，规定规定： 反应物的化学计量数为负值，而生成物的化学计反应物的化学计量数为负值，而生成物的化学计反应物的化学计量数为负值，而生成物的化学计反应物的化学计量数为负值，而生成物的化学计量数为正值量数为正值量数为正值量数为正值如如 N2 + 3H2 = 2NH3 即即 0 = N2 3H2 + 2NH3 化学计量数化学计量数 B分别为分别为： (N2)= 1， (H2) = 3 ， (NH3) = +2 0 = 5/31/20227第二章 化学反应的一般原理2.1.2.2.1.2.化学反应进度化学反应进度 定义：定义： d = B 1dnB 或或 dnB = Bd nB：物质物质B的物质的量；的物质的量； B：物质物质B的化学计量数；的化学计量数； 积分式：积分式： = B 1 nB 即即 nB = B 也也即即当当物物质质B从从反反应应起起始始的的n0( 0= 0) nB( )时时，反反应应进度进度 化学反应进度化学反应进度 ksai是按化学计量方程式为单元表是按化学计量方程式为单元表 示化学反应进行的程度的一个物理量，单位为示化学反应进行的程度的一个物理量，单位为mol。

5/31/20228第二章 化学反应的一般原理例例 N2 + H2 NH3 当当 n(NH3) = 1mol时，时， = n(NH3)/ (NH3) = 1mol/1 = 1mol， 而此时而此时 n(N2) =- 0.5mol， = n(N2)/ (N2) = 0.5mol/(-1/2) = 1mol， 同理同理 n(H2) = -1.5， = n(H2)/ (H2) = -1.5mol/(-3/2) =1mol，注意注意：反应进度与化学反应计量方程式的写法有：反应进度与化学反应计量方程式的写法有 关，必须指明具体的化学反应方程式关，必须指明具体的化学反应方程式5/31/20229第二章 化学反应的一般原理注意：注意： 即在表示反应进度时物质即在表示反应进度时物质B和和 B可以不同可以不同，但用，但用不同物种表示的同一反应的不同物种表示的同一反应的 不变显示出用显示出用 来衡量来衡量反应进行程度的优越性，实际使用时，可选一个较易反应进行程度的优越性，实际使用时，可选一个较易准确测量的物质准确测量的物质B来表示反应进度来表示反应进度)n n 对给定计量方程式对给定计量方程式对给定计量方程式对给定计量方程式, , B B为定值，随反应进行，求得为定值，随反应进行，求得为定值，随反应进行，求得为定值，随反应进行，求得 n nB B 即即即即 可求得可求得可求得可求得 ；n n 当当当当 =1mol=1mol时，称单位反应进度，意即按计量方程式进时，称单位反应进度，意即按计量方程式进时，称单位反应进度，意即按计量方程式进时，称单位反应进度，意即按计量方程式进 行了一次完整反应；如反应行了一次完整反应；如反应行了一次完整反应；如反应行了一次完整反应；如反应 N N2 2 + 3H + 3H2 2 = 2NH = 2NH3 3 若若若若 =1mol=1mol，意指，意指，意指，意指1mol 1mol N N2 2与与与与3 3molmolHH2 2反应生成了反应生成了反应生成了反应生成了2 2molmolNHNH3 3 。

n n 对任一化学反应对任一化学反应对任一化学反应对任一化学反应 a aA A + + b bB B = = g gGG + + d dD D 有有有有5/31/202210第二章 化学反应的一般原理例例2-1 用用c(Cr2O72 ) = 0.02000mol L 1的的K2Cr2O7溶液滴定溶液滴定 25.00mL c(Fe2+) =0.1200mol L 1的酸性的酸性FeSO4溶液，其滴溶液，其滴定定 反应式为反应式为 6Fe2+ + Cr2O72 + 14H+ = 6Fe3+ + 2Cr3+ + 7H2O 滴定至终点共消耗滴定至终点共消耗25.00mL K2Cr2O7溶液，求滴定至终点的溶液，求滴定至终点的反应进度？反应进度？解：解： n(Fe2+) = 0 c(Fe2+) V(Fe2+) = 0 0.1200mol L 1 25.00 10 3L = 3.000 10 3mol = (Fe2+) 1n(Fe2+)= ( 1/6) ( 3.000 10 3)mol = 5.000 10 4mol或或 n(Cr2O72 ) = 0 c(Cr2O72 ) V(Cr2O72 ) = 0 0.02000 mol L 1 25.00 10 3L = 5.000 10 4mol = (Cr2O72 ) 1n(Cr2O72 )= 1 ( 5.000 10 4)mol = 5.000 10 4mol 显然，反应进度与物质显然，反应进度与物质B的选择无关，而与化学反应计量方程的选择无关，而与化学反应计量方程式的写法有关。

式的写法有关5/31/202211第二章 化学反应的一般原理2.1.2 系统和环境系统和环境系统：系统： 人们所研究的对象人们所研究的对象 可以是实际的，也可以是假想的可以是实际的，也可以是假想的环境：环境： 系统以外与系统密切相关的其它物质和空系统以外与系统密切相关的其它物质和空 间；间；5/31/202212第二章 化学反应的一般原理系统系统敞开系统敞开系统封闭系统封闭系统隔离系统隔离系统 特征特征有物质和能量的交换；有物质和能量的交换；有能量交换，有能量交换，无物质交换；无物质交换；无物质交换无物质交换无能量交换，无能量交换，是一种理想状态是一种理想状态也称孤立系统也称孤立系统 根据系统与环境之间的交换情况，系统分为三类根据系统与环境之间的交换情况，系统分为三类5/31/202213第二章 化学反应的一般原理2.1.3 状态和状态函数状态和状态函数状态：状态：由一系列表征系统性质的宏观物由一系列表征系统性质的宏观物 理量理量(如如p、T、 、V等等)所确定下所确定下 来的系统的存在形式；来的系统的存在形式；状态函数状态函数: : 藉以确定系统状态的宏观物藉以确定系统状态的宏观物 理量；理量；理想气体理想气体 n=1mol p=101.3kPa V=22.4L T=273.15K 状态函数特性：状态函数的变化值状态函数特性：状态函数的变化值( (增量增量) )只取决只取决 于系统的始态与终态，而与变化的具体途径无关。

于系统的始态与终态，而与变化的具体途径无关 如：如： n = n2 n1； p = p2 p1 T = T2 T1 V = V2 V1 等等等等从以上可知从以上可知 Q和和W并不是状态函数并不是状态函数5/31/202214第二章 化学反应的一般原理状态函数分类状态函数分类n n容量性质类：与物质的数量有关，有加合性，容量性质类：与物质的数量有关，有加合性，容量性质类：与物质的数量有关，有加合性，容量性质类：与物质的数量有关，有加合性， 如如如如n n、V V等；等；等；等；n n强度性质类：与物质的数量无关强度性质类：与物质的数量无关强度性质类：与物质的数量无关强度性质类：与物质的数量无关 ，没有加合性，没有加合性，没有加合性，没有加合性， 如如如如p p、 、c c、T T等n n用一组状态函数确定一个状态，必须具有两种性用一组状态函数确定一个状态，必须具有两种性用一组状态函数确定一个状态，必须具有两种性用一组状态函数确定一个状态，必须具有两种性质即质即质即质即 强度性质强度性质强度性质强度性质 容量性质容量性质容量性质容量性质5/31/202215第二章 化学反应的一般原理2.1.4 2.1.4 过程与途径过程与途径过程：过程： 当系统发生一个任意的状态变化时，我们说系统当系统发生一个任意的状态变化时，我们说系统经历了一个过程；经历了一个过程；途径：途径： 系统状态变化的各种条件，我们称之为途径；系统状态变化的各种条件，我们称之为途径；三种常见的过程：三种常见的过程：等容过程等容过程等压过程等压过程等温过程等温过程T始始= T终终5/31/202216第二章 化学反应的一般原理系统从始态到终态的变化过程可系统从始态到终态的变化过程可以采取不同的方式或条件，每一以采取不同的方式或条件，每一种方式或条件就称为一种途径。

种方式或条件就称为一种途径状态函数的变化只取决于终状态函数的变化只取决于终始态而与途径无关始态而与途径无关途径途径1途径途径25/31/202217第二章 化学反应的一般原理 2.1。