《无机化学》4化学反应速率和化学平衡
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环境是系统之外，与系统密切联系的那部分物质。系统 和环境之间一定有一个边界，它可以是实在的物理界面，也 可以是虚构的界面。
武汉理工大学出版社
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第四章 化学反应速率和化学平衡
系统与环境的联系方式有能量交换和物质交换两种形式， 根据系统和环境的联系方式可将系统划分为三种类型（见图 4-1）： （1）敞开系统：系统和环境之间有物质的交换且有能量的 交换，也称开放系统。 （2）封闭系统：系统和环境之间只有能量交换而无物质交 换，又称关闭系统。 （3）孤立系统：系统和环境之间既无物质交换且无能量交 换，又称隔离系统。 真正的孤立系统并不存在，为了研究的方便，常将系统和与 系统密切相关的环境作为一个整体，当作一个孤立系统，即： 系统+环境=孤立系统
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第四章 化学反应速率和化学平衡
第一节 化学反应中的能量关系 一、热力学基本概念
热力学是研究自然界中与热现象有关的各种状态变化和 能量转化规律的一门科学。想学好热力学，必须弄清热力学 中的基本概念。 （一）系统与环境
系统是从物质世界中分离出来作为研究对象的那部分物 质。热力学中的系统是由大量分子、原子、离子等物质微粒 组成的宏观集合体。
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第四章 化学反应速率和化学平衡
（四）热力学平衡 当不受环境影响时，系统的各种性质都不会随时间而改
变，这种状态为热力学平衡态，简称平衡态。通常热力学中 所提到的状态都是指平衡态，系统只有处于平衡态时它的各 种性质才会有确定的数值。一个系统要处于热力学平衡状态， 一般需满足下列四个平衡： （1）热平衡：系统的各部分温度相等。 （2）力平衡：系统内部各处压力相等，且与环境压力也相 等。 （3）相平衡：系统中各相的数量和组成不随时间而变化。 （4）化学平衡：系统中各组分间的化学反应达到平衡，系 统的组成不随时间而变化。
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本章教学目标
1.会正确书写热化学方程式； 2.会运用吉布斯自由能判断反应进行的方向； 3.会利用影响化学反应速率和平衡因素规律指导 化学实验； 4.会综合利用化学反应速率和化学平衡指导工业 生产。
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第四章 化学反应速率和化学平衡
人们在研究化学反应时，经常会遇到这样的问题：化学 反应能否进行，即化学反应进行的方向?化学反应进行过程 中，有无热量放出，放出或吸收的热量是多少，即化学反应 的热效应?化学反应进行的限度如何，即化学平衡?化学反应 的时间，即化学反应速率等。这些问题中，前三个问题属于 化学热力学范畴，第四个问题属于化学动力学范畴。化学热 力学是研究化学变化过程中能量变化关系的科学。化学平衡 研究反应进行的程度，着眼于反应的可能性；化学反应速率 研究反应进行的快慢，着眼于反应的现实性。化学反应速率、 化学平衡与热力学密切相关，要想全面地认识一个化学反应， 必须同时考虑这两个问题，同时还要考虑它们与热力学之间 的联系。
因为系统的各种状态函数之间是相互关联的，描述一个 系统的状态不需要罗列所有的性质，少数几种性质确定后， 系统的其他性质也会随之而定，系统的状态也就确定。鉴于 状态与性质之间的这种单值对应关系，故将系统的热力学性 质即状态性质称作状态函数。
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第四章 化学反应速率和化学平衡
状态函数是热力学的一个重要概念，它有如下几个重要特性： （1）状态函数是系统状态的单值函数，当系统的状态确定 后，所有的状态函数有唯一的数值，与系统的状态变化过程 无关。 （2）系统状态改变时，状态函数的改变值只决定于系统的 始态和终态，而与变化所经历的具体途径无关。
LOREM IPSUM DOLOR
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无机化学
第四章 化学反应速率和化学平衡
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无机化学
第一节 化学反应中的能量关系 第二节化学反应速率 第三节化学平衡 第四节 化学反应速率和化学平衡 的综合应用
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本章教学目标
1.理解化学反应与能量的变化关系； 2.了解化学反应速率概念及基本理论； 3.掌握浓度、压力、温度和催化剂对化学反 应速率的影响规律； 4.熟悉化学平衡及平衡常数的概念、意义； 5.掌握温度、浓度、压力等因素对化学平衡 的影响。
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第四章 化学反应速率和化学平衡
（三）状态与状态函数 系统的状态是所有宏观性质的综合表现。通常将变化前
的状态称为始态，变化后的状态称为终态。而状态函数是指 描述系统状态的宏观性质，如温度、压力、质量、粘度等。 当各种宏观性质都有定值时，系统的状态也就确定了；反之， 当系统处于某一状态时，系统的各种宏观性质也都有确定的 数值。
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第四章 化学反应速率和化学平衡
系统的类型并不是绝对的，它与研究对象的选择有关。
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第四章 化学反应速率和化学平衡
（二）系统的性质 热力学系统的宏观性质是系统的物理性质和化学性质的
综合表现，一个系统有多种宏观性质，用以确定系统状态的 各种宏观物理量称为系统的性质，这些性质可分为两类：广 度性质和强度性质。 （1）广度性质：系统的某种性质的数值如果与系统中物质 的数量成正比，并具有加和性，如质量、体积、内能、电荷、 热容等，这类性质称为广度性质。 （2）强度性质：系统的某种性质的数值与系统中物质的数 量无关，不具有加和性，如温度、压力、折射率、密度、介 电常数、热导率、pH等，这类性质称为强度性质。
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第四章 化学反应速率和化学平衡
（五）热和功 热力学第一定律告诉我们在自然界发生的任何过程中，
能量不能自生，也不能自灭，它只能从一种形式转变为另一 种形式，而不同形式的能量在相互转变时，能量的总值保持 不变。热和功是系统与环境交换能量的两种形式。热是指因 系统与环境间存在温度差而引起的能量流动，以符号Q表示。 系统吸热，Q>0；系统放热，Q<0。除热以外，其他形式的 能量传递均称为功，以符号W表示。若系统对环境做功，则 W<0；若环境对系统做功，则W>0。功的形式有很多种，如 当系统对抗外压膨胀时，做了体积功；当对抗液体的表面张 力改变表面积的大小时，则做了表面功等。
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系统与环境的联系方式有能量交换和物质交换两种形式， 根据系统和环境的联系方式可将系统划分为三种类型（见图 4-1）： （1）敞开系统：系统和环境之间有物质的交换且有能量的 交换，也称开放系统。 （2）封闭系统：系统和环境之间只有能量交换而无物质交 换，又称关闭系统。 （3）孤立系统：系统和环境之间既无物质交换且无能量交 换，又称隔离系统。 真正的孤立系统并不存在，为了研究的方便，常将系统和与 系统密切相关的环境作为一个整体，当作一个孤立系统，即： 系统+环境=孤立系统
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第四章 化学反应速率和化学平衡
第一节 化学反应中的能量关系 一、热力学基本概念
热力学是研究自然界中与热现象有关的各种状态变化和 能量转化规律的一门科学。想学好热力学，必须弄清热力学 中的基本概念。 （一）系统与环境
系统是从物质世界中分离出来作为研究对象的那部分物 质。热力学中的系统是由大量分子、原子、离子等物质微粒 组成的宏观集合体。
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（四）热力学平衡 当不受环境影响时，系统的各种性质都不会随时间而改
变，这种状态为热力学平衡态，简称平衡态。通常热力学中 所提到的状态都是指平衡态，系统只有处于平衡态时它的各 种性质才会有确定的数值。一个系统要处于热力学平衡状态， 一般需满足下列四个平衡： （1）热平衡：系统的各部分温度相等。 （2）力平衡：系统内部各处压力相等，且与环境压力也相 等。 （3）相平衡：系统中各相的数量和组成不随时间而变化。 （4）化学平衡：系统中各组分间的化学反应达到平衡，系 统的组成不随时间而变化。
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1.会正确书写热化学方程式； 2.会运用吉布斯自由能判断反应进行的方向； 3.会利用影响化学反应速率和平衡因素规律指导 化学实验； 4.会综合利用化学反应速率和化学平衡指导工业 生产。
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第四章 化学反应速率和化学平衡
人们在研究化学反应时，经常会遇到这样的问题：化学 反应能否进行，即化学反应进行的方向?化学反应进行过程 中，有无热量放出，放出或吸收的热量是多少，即化学反应 的热效应?化学反应进行的限度如何，即化学平衡?化学反应 的时间，即化学反应速率等。这些问题中，前三个问题属于 化学热力学范畴，第四个问题属于化学动力学范畴。化学热 力学是研究化学变化过程中能量变化关系的科学。化学平衡 研究反应进行的程度，着眼于反应的可能性；化学反应速率 研究反应进行的快慢，着眼于反应的现实性。化学反应速率、 化学平衡与热力学密切相关，要想全面地认识一个化学反应， 必须同时考虑这两个问题，同时还要考虑它们与热力学之间 的联系。
因为系统的各种状态函数之间是相互关联的，描述一个 系统的状态不需要罗列所有的性质，少数几种性质确定后， 系统的其他性质也会随之而定，系统的状态也就确定。鉴于 状态与性质之间的这种单值对应关系，故将系统的热力学性 质即状态性质称作状态函数。
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第四章 化学反应速率和化学平衡
状态函数是热力学的一个重要概念，它有如下几个重要特性： （1）状态函数是系统状态的单值函数，当系统的状态确定 后，所有的状态函数有唯一的数值，与系统的状态变化过程 无关。 （2）系统状态改变时，状态函数的改变值只决定于系统的 始态和终态，而与变化所经历的具体途径无关。
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第一节 化学反应中的能量关系 第二节化学反应速率 第三节化学平衡 第四节 化学反应速率和化学平衡 的综合应用
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本章教学目标
1.理解化学反应与能量的变化关系； 2.了解化学反应速率概念及基本理论； 3.掌握浓度、压力、温度和催化剂对化学反 应速率的影响规律； 4.熟悉化学平衡及平衡常数的概念、意义； 5.掌握温度、浓度、压力等因素对化学平衡 的影响。
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第四章 化学反应速率和化学平衡
（三）状态与状态函数 系统的状态是所有宏观性质的综合表现。通常将变化前
的状态称为始态，变化后的状态称为终态。而状态函数是指 描述系统状态的宏观性质，如温度、压力、质量、粘度等。 当各种宏观性质都有定值时，系统的状态也就确定了；反之， 当系统处于某一状态时，系统的各种宏观性质也都有确定的 数值。
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第四章 化学反应速率和化学平衡
系统的类型并不是绝对的，它与研究对象的选择有关。
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（二）系统的性质 热力学系统的宏观性质是系统的物理性质和化学性质的
综合表现，一个系统有多种宏观性质，用以确定系统状态的 各种宏观物理量称为系统的性质，这些性质可分为两类：广 度性质和强度性质。 （1）广度性质：系统的某种性质的数值如果与系统中物质 的数量成正比，并具有加和性，如质量、体积、内能、电荷、 热容等，这类性质称为广度性质。 （2）强度性质：系统的某种性质的数值与系统中物质的数 量无关，不具有加和性，如温度、压力、折射率、密度、介 电常数、热导率、pH等，这类性质称为强度性质。
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（五）热和功 热力学第一定律告诉我们在自然界发生的任何过程中，
能量不能自生，也不能自灭，它只能从一种形式转变为另一 种形式，而不同形式的能量在相互转变时，能量的总值保持 不变。热和功是系统与环境交换能量的两种形式。热是指因 系统与环境间存在温度差而引起的能量流动，以符号Q表示。 系统吸热，Q>0；系统放热，Q<0。除热以外，其他形式的 能量传递均称为功，以符号W表示。若系统对环境做功，则 W<0；若环境对系统做功，则W>0。功的形式有很多种，如 当系统对抗外压膨胀时，做了体积功；当对抗液体的表面张 力改变表面积的大小时，则做了表面功等。