05专题2 化学反应速率与化学平衡 第二单元 化学反应的方向和限度
化学反应的方向速率和限度
等温等压的封闭体系内，不作非体积功的前提下，
任何自发过程总是朝着吉布斯自由能（ G=H-
TS衡），减小的方向进行，rGm
=0 时，反应达平
体系的 G 降低到最小值，此式为著名的吉布斯最
小自由能原理。
（五）热化学反应方向的判断
1 、标准状态下，反应方向的判断
标准态下，rG吉m 布斯r公H m式变T 为
0K 时，任何纯净的完整晶态物质的熵值 规定为 0 ，即 So=0.
若一纯晶体从 过程的熵变S量
0K→TK ：
其熵值为
ST
，则此
S =ST-S0=ST-0=ST—— 即该纯物质在 TK 时的熵。
在 TK ，标准态下，某单位物质的量纯物质的熵值，
称为标准摩尔熵 Sm ，单位为“ J·mol-1·K-1” 。
1878 年美国著名物理化学家吉布斯提出摩尔吉布斯自 由能变量（简称自由能量）rGm ：
在等温、等压条件下， rGm= r Hm -T r Sm —— 吉布斯公式 + +( 吸热 ) -( 熵减 ) 自发过程，反应正向进
行
-
进行
-( 放热 ) +( 熵增 ) 非自发过程，反应逆向
0
平衡状态
分析 NH4Cl （ s ）常温下的溶解， CaCO 3 （ s ）在 850℃ 下的分解均有体系混乱程 度增大的过程发生，及可能还有温度的影 响。
（三）化学反应的熵变
熵——描述物质或体系混乱程 度（粒子运动）大小的物理量（热力学中）。 符号为“ S” ，它也是体系自身的属性，所以 熵也是状态函数，物质（或体系）的混乱度 越大，熵值越大。
/ （ J·mol-1·K-1 ） 92.6
39.75 213.7
专题2第二单元化学反应的方向与限度第二课时化学平衡状态—— 高中化学苏教版(2019)选择性必修1
专题2化学反应速率与化学平衡第二单元化学反应的方向与限度第二课时化学平衡状态—— 高中化学苏教版（2019）选择性必修1一、单选题（共16题）1．下列关于可逆反应A(？)+2B(s)⇌C(g) ΔH<0，叙述正确的是A．当反应达到平衡之后，气体摩尔质量不变，则反应达到平衡状态B．平衡后，恒温下扩大容器体积，再次平衡后气体密度一定减小C．平衡后，恒容下降低温度，再次平衡后气体中C的体积分数可能减小D．平衡后，恒温恒容下，通入气体C，气体C的浓度可能不变2．对于密闭容器中反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，673K、30MPa下n(NH3)和n(H2)随时间变化关系如图。
下列叙述不正确的是A．用同种物质表示的正反应速率：点a比点b的大B．点c处反应达到平衡C．点d(t1时刻)和点e(t2)时刻)处n(N2)一样D．在给定条件下，t1时刻NH3的含量达到最高3．工业合成三氧化硫的反应为2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ⇌H=-198kJ/mol，反应过程可用如图模拟(表示O2，表示SO2，表示催化剂)。
下列说法不正确的是A ．过程⇌和过程⇌决定了全部反应进行的程度B ．催化剂可降低反应的活化能，从而使单位体积中活化分子百分数增大，化学反应速率加快C ．过程⇌为吸热过程，过程⇌为放热过程；所以升高温度，过程⇌速率加快，过程⇌速率减D ．1molSO 2和0.5molO 2反应，放出的热量小于99kJ4．科学家利用过渡金属氮化物(TMNS)在常温下催化实现氨的合成，其反应机理如图所示。
下列有关说法错误的是A ．TMNS 大大降低了合成氨反应的焓变B ．TMNS 表面上的N 原子最终被还原为氨C ．TMNS 表面上氨脱附产生的空位有利于吸附2ND ．用同位素标记后的152N 进行该合成反应，产物中不只有153NH 5．在100⇌条件下，发生CO(g)+H 2O(g)CO 2(g)+H 2(g)能说明该反应达到平衡状态的是 A ．压强不再变化 B ．生成H 2O 的速率和消耗H 2速率相等时 C ．混合气体的密度不变D ．H 2的质量不再变化6．下表实验中，对应的实验、现象以及结论都正确且具有因果关系的是I 2＋I -酸性：醋酸＞碳酸＞苯酚氧化性：H 2A ．AB ．BC ．CD ．D7．经过化学家长期研究发现高炉中：Fe 2O 3(s)+3CO(g)⇌2Fe(s)+3CO 2(g)是可逆反应。
专题2化学反应速率和化学平衡 第二单元 化学反应的方向和限度知识点归纳
专题2 化学反应速率与化学平衡第二单元化学反应的方向和限度知识点复习一、化学反应方向（一）自发过程和自发反应自发过程具有的特点：①能量角度体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或者释放热量)。
②混乱度角度体系趋向于从有序状态转变为无序状态。
（二）化学反应进行的方向与焓变、熵变的关系1.自发反应与焓变的关系多数自发进行的化学反应是放热反应，但也有很多吸热反应能自发进行，因此，反应焓变是与反应进行的方向有关的焓判据放热反应过程中体系能量降低，具有自发进行的倾向焓变与反应自发性的关系若该反应为放热反应，即ΔH＜0，一般能自发进行；若该反应为吸热反应，即ΔH＞0，一般不能自发进行局限性有些吸热反应也能自发进行，所以焓变是与反应进行的方向有关的因素之一，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素因素之一，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。
2.化学反应进行的方向与熵变的关系(1)熵的概念自发过程的体系趋向于由有序转变为无序，体系的混乱度增大。
体系的混乱度常用熵来描述，熵的概念是表示体系的混乱或无序程度的物理量，其符号为S。
熵值越大，体系的混乱度越大。
(2)影响熵大小的因素①同一条件下，不同的物质熵值不同。
②同一物质的熵与其聚集状态及外界条件有关，如同一种物质不同状态时熵值大小为S(g)>S(l)>S(s)。
③气态物质的物质的量越大，分子数越多，熵值越大。
(3)熵判据在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增大，即熵变(符号ΔS)大于零，这个原理叫做熵增原理。
在用熵变来判断过程的方向时，就称为熵判据。
①当ΔS>0时，反应为熵增反应，在一定条件下能自发进行。
如2H2O2(aq)===2H2O(l)＋O2(g)在常温下能自发进行。
②当ΔS<0时，反应为熵减反应，在一定条件下不能自发进行。
但如NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)也能自发进行。
(4)反应熵变是与反应进行的方向有关的因素之一，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。
高中化学反应速率与化学平衡第二单元化学反应的方向和限度2熵判据学案苏教版
熵判据【考点精讲】1. 自发过程的混乱度特点在同一密闭容器中的气体，不需要外界的任何作用，气态物质会通过分子的扩散自发地形成均匀混合物。
相互接触的固体物质，经过长期放置后，人们能够找到通过扩散而进入到另一种固体中的原子或分子（这种现象可以作为纯物质难以保存的最本质的解释）。
硝酸铵溶于水虽然要吸热，它却能够自发地向水中扩散。
火柴盒中有序排列的火柴散落时成为无序排列。
以扑克牌为例，经过多次的洗牌之后，严格按照花色和序号排列的机会与花色和序号毫无规律地混乱排列的机会相比，大概要相差几十个数量级。
这些不用借助于外力就可以自动进行的自发过程的共同特点是：体系有由“有序”自发地转变为“无序”的倾向。
因为与有序体系相比，无序体系“更加稳定”，可以采取更多的存在方式。
2. 熵的含义熵是衡量一个体系混乱度的物理量，用符号S表示，单位J·mol－1·K－1。
熵变是反应前后体系熵的变化，用ΔS表示。
同一条件下，不同物质有不同的熵值，同一物质在不同状态下熵值也不同，一般规律是S（g）>S（l）>S（s）。
3. 熵判据研究表明，除了热效应外，决定化学反应能否自发进行的另一个因素是体系的混乱度。
大多数自发反应有趋向于体系混乱度增大的倾向。
化学反应的ΔS越大，越有利于反应自发进行，但不是唯一因素。
如：下列熵减小的反应可以自发进行：－10℃的液态水会自动结冰成为固态，就是熵减小的过程（但它是放热的）；2Al（s）+ Fe2O3（s）＝ Al2O3（s）+ 2Fe（s）△S ＝－39.35J·mol－1·K－1。
【典例精析】例题1 下列反应中，熵显著增加的反应是（）A. CO（g）+2H2（g）＝CH3OH（g）B. CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑C. C（s）+O2（g）＝CO2（g）D. 2HgO（s）＝2Hg（l）+O2（g）思路导航：反应中若生成气体或气体的量增加，都会使混乱度增加，熵增加。
无机化学第二章 化学反应的方向、速率和限度--
3. 298 .15K，标准状态下化学反应吉布 斯自由能变的计算
(1) 利用标准摩尔生成吉布斯自由能ΔfGm计算 ΔrGm(298.15 K)＝ iΔfGm(生成物，298.15 K) +
iΔfGm(反应物，298.15 K)
① ② ③ ΔrGm (298.15K) < 0, 反应正向自发进行； ΔrGm (298.15K) > 0, 反应逆过程自发； ΔrGm (298.15K)＝ 0 系统处于平衡状态。
为什么有些吸热过程亦能自发进行呢?
例如 1.NH4Cl(s) → NH4+(aq) + Cl-(aq) rHm = 14.7 kJ· -1 mol
NH4Cl晶体中NH4+ 和Cl- 的排列是整齐有 序的。NH4C1晶体进入水中后，形成水合 离子(以aq表示)并在水中扩散。在NH4Cl 溶液中，无论是NH4+(aq)、Cl-(aq)还是水 分子，它们的分布情况比 NH4C1 溶解前 要混乱得多。
第二章 化学反应的方向、 速率和限度
本章教学要求
1、了解标准摩尔熵、标准摩尔生成吉布斯自由能的概念， 掌握反应的标准摩尔熵变、标准摩尔吉布斯自由能变的简单 计算。 2、掌握ΔrGm 与ΔrHm 和ΔrSm 的关系，学会用ΔrGm 判断 标准状态下反应进行的方向。 3、理解反应速率、基元反应和反应级数的概念及速率方程 式的表达，掌握活化能、活化分子的概念并能用其说明浓度、 温度、催化剂对反应速率的影响。 4、掌握可逆反应与化学平衡的概念、标准平衡常数和平衡 组成的有关计算，熟悉标准平衡常数和标准吉布斯自由能变 的关系。 5、熟悉反应商判据和吕·查德里原理，掌握浓度、压力、 温度对化学平衡移动的影响及其有关计算。
ΔrHm(T K)≈ΔrHm(298.15K)
第二章化学反应的方向速率和限度
ΔrGm={ΔfGm(CaO)+ΔfGm(CO2)}-ΔfGm(CaCO3) ={(-604.03)+(-394.359)-(-1128.79)} kJ· mol-1 =130.40 kJ· mol-1>0
在298.15K、标准态下, 分解不能自发进行。
(2)解法
ΔfHm/(kJ· mol-1) -1206.92 -635.09 -393.509 Sm/(J· mol-1· K-1) 92.9 39.75 213.74 ΔrHm=[ΔfHm(CaO)+ΔfHm(CO2)]-ΔfHm(CaCO3) ={[(-635.09)+(-393.509)]-(-1206.92)} kJ· mol-1 =178.32 kJ· mol-1 ΔrSm=[Sm(CaO)+Sm(CO2)]-Sm(CaCO3) =[(39.75+213.74) - 92.9] J· mol-1· K-1 =106.6 J· mol-1· K-1 ΔrGm(298.15K)=ΔrHm(298.15K)-TΔrSm(298.15K) ΔrGm=[178.32-298.15×106.6×10-3] kJ· mol-1 =130.4 kJ· mol-1>0
熵是描述物质混乱度大小的物理量。
物质(或体系) 混乱度越大,对应的熵值越大 符号：S 单位: JK-1
在0K时,一个纯物质的完美晶体, 其组分粒子(原子、分 子或离子)都处于完全有序的排列状态, 混乱度最小, 熵 值最小。——热力学第三定律。 把任何纯物质的完美晶体在0K时的熵值规定为零 S0（完整晶体，0K)＝0
ΔrGm(T) = ΔrHm(T)- TΔrSm(T) ≈ ΔrHm(298.15K)- TΔrSm(298.15K)
第二单元化学反应的方向和限度
第二单元 化学反应的方向和限度【考试说明】１．了解化学反应的可逆性。
能用焓变和熵变说明常见化学反应的方向。
２．理解化学平衡和化学平衡常数的含义，能用化学平衡常数计算反应物的转化率。
【高考点击】例．（2008上海高考·26）在2L 密闭容器中，800℃时反应2NO(g)＋O 2(g)2NO 2(g)体系中，n(NO)（1）写出该反应的平衡常数表达式：K ＝ 。
已知：K(300℃)＞K(350℃)，该反应是 热反应。
（2）右图中表示NO 2的变化的曲线是 。
用O 2表示从0～2s 内该反应的平均速率v(O 2)＝ 。
（3）能说明该反应已经达到平衡状态的是 。
a 、v(NO 2)=2v(O 2)b 、容器内压强保持不变c 、v 逆(NO)＝2v 正(O 2)d 、容器内的密度保持不变（4）为使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的是 。
a 、及时分离出NO 2气体b 、适当升高温度c 、增大O 2的浓度d 、选择高效的催化剂【知识梳理】１．可逆反应：在 条件下，既能向 方向进行又能向 方向进行的反应。
如H 2O 电解生成H 2和O 2，与H 2和O 2反应生成H 2O 属于可逆反应。
２．判断化学反应的方向：（1）熵变△S 的大小：混乱度增加，△S 0 ，混乱度减小，△S 0 。
同一种物质，三种状态下，熵值的大小顺序： > > 。
（2）焓变△H 的大小：放热，△H 0 ，吸热，△H 0 。
（3）用△H （ 变）和△S （ 变）组合说明△H<0，△S>0， 自发进行；△H>0，△S<0， 自发进行 △H>0，△S>0， 自发进行；△H<0，△S<0， 自发进行例1．对于化学反应方向的确定不仅与焓变（△H ）有关，也与温度（T ）、熵变（△S ）有关，实验证明，化学反应的方向应由△H －T △S 确定，若△H －T △S<0，则自发进行，否则不能自发进 行。
第2章化学反应的方向、速率限度
分析：标准状态下、常温反应的自发性判断，求出DrGm；
方法一：由物质的标准生成自由能计算 方法二：由Gibbs公式DrGm = DrHm – TDrSm 计算
解题步骤：1、写出反应方程式（注明状态）； 2、由书附录查出相应物质的标准生成自由能、 标准生成焓以及标准熵。
注意点：1、注意物质的状态
• 定义：在热力学标准态下，由稳定单质生 成1 mol 纯物质时反应的自由能变化叫该物 质的标准生成自由能，用符号DfGm，单 位：kJ.mol-1。
在热力学标准态下，稳定单质的生成自由能 为零。即 DfGm = 0
25
例1 298.15K、标准压力下，石灰石（CaCO3）能否分 解为氧化钙和二氧化碳？P31
例如：H2O(s)=H2O(l); 在101.325KPa和温度高于零度的情况下冰就 可以自发地变为水。
NH4Cl(s) =NH4+(aq)+Cl-(aq); Δr HmΘ＝14.7 kJ.mol-1
8
有些吸热非自发反应在改变条件后 可以自发进行的!!
一个非常明显的例子：
石灰石（CaCO3）煅烧分解反应为吸热反应， CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g) Δr HmΘ＝178.32 kJ.mol-1 在常温、标准态下反应为非自发的；但在温度升高
较复杂（内部微观粒子较多）的物质的标准熵大于分子或晶
体结构较简单（内部微观粒子较少）的物质的标准熵.
298.15K
C2H4与CH4
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• 例 1 试计算石灰石（CaCO3）热分解的反应的DrH
(298.15K) 和DrS（298.15K）并初步分析该反应的
自发性。 • 1)写出化学式 • 2）从书后面的附录中查出反应物与生成物的标准熵
化学反应的方向、限度和速率
二、化学反应的限度
1、化学平衡的判断依据 V正=V逆 同一种物质的生成速率与消失速率相等。
平衡混 合物组 成确定
物质的量、浓度、百分含量、 转化率不变
2、化学平衡常数
（1）、化学平衡常数的数学表达式 （2）、化学平衡常数的书写： （3）、化学平衡常数的影响因素： 反应物性质和 温度 （4）、化学平衡常数的意义： （5）、化学平衡常数应用： （6）、化学平衡常数、速率与转化率的计算 ——三段式
一、化学反应的方向 判断依据：△H-T△S <0 正向自发
=0 平衡
>0 逆向自发 焓判据 一般来说，△H<0的反应可自发。故放热熵 减小的反应可自发，是只看焓判据。 熵判据 一般来说，△S>0的反应可自发。故吸热熵 增加的反应可自发，是只看熵判据。
计算： △H-T△S=0 只能确定反应的方向，不能确定反应是否发生、反 应程度、反应速率。
6、影响因素 （1）决定因素 反应物本身的性质
（2）影响因素 浓度、温度、压强、催化剂、固体表面积、原电池
5、化学反应速率大小比较
压强 催化剂>温度> 浓度 固体表面积、原电池
四、工业合成氨 1、反应特点 考虑催化剂催化活性， 兼顾化学速率与平衡
700K
2、生 产条件
200—500KPa 考虑生产成本，兼顾化 学反应速率与化学平衡 铁触媒 考虑化学反应速率
1、浓度
反应mA+nB = pC；△H<0
K不变，Q改变
增大A浓度，B转化率增大，A转化率减小。
2、温度 3、压强
ห้องสมุดไป่ตู้
K变，Q不变 B转化率减小，A转化率减小。 K不变，Q改变
若m+n>p，增大压强，B转化率增大，A转化率增大。
高中化学 专题2 化学反应速率与化学平衡 第二单元 化学反应的方向和限度 4 可逆反应与化学平衡状态
可逆反应与化学平衡状态【考点精讲】一、可逆反应1. 概念：在一定条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应称为可逆反应。
2. Cl2 + H2+ +Cl－ + HClO3. 特点：①二同：a. 相同条件下；b. 正逆反应同时进行，反应物与生成物同时存在。
②一小：任一组分的转化率都小于100%。
二、化学平衡状态1. 概念：在一定条件下的可逆反应里，正反应速率和逆反应速率相等，反应体系中所有参加反应的物质的百分含量保持恒定的状态。
2. 化学平衡的建立3. 特征①逆：化学平衡状态只对可逆反应而言。
②等：正反应速率等于逆反应速率。
③定：在平衡混合物中，各组成成分的含量保持不变。
④动：化学平衡是一种动态平衡，反应达到平衡时，正逆反应都仍在继续进行。
⑤变：化学平衡是在一定条件下暂时的平衡。
当影响化学平衡的外界条件改变，化学平衡就会发生移动。
【典例精析】例题1在密闭容器中进行反应：X2（g）＋Y2（g（g），已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.2 mol·L－1，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度有可能是（）A. Z为0.3 mol·L－1B. Y2为0.4 mol·L－1C. X2为0.2 mol·L－1D. Z为0.4 mol·L－1思路导航：可根据极端假设法判断，假设反应正向或逆向进行到底，求出各物质浓度的最大值和最小值，从而确定它们的浓度范围。
假设反应正向进行到底：X2（g）＋Y2（g（g）起始浓度（mol·L－1） 0.1 0.3 0.2改变浓度（mol·L－1） 0.1 0.1 0.2终态浓度（mol·L－1） 0 0.2 0.4假设反应逆向进行到底：X2（g）＋Y2（g（g）起始浓度（mol·L－1） 0.1 0.3 0.2改变浓度（mol·L－1） 0.1 0.1 0.2终态浓度（mol·L－1） 0.2 0.4 0平衡体系中各物质的浓度范围为X2∈（0，0.2），Y2∈（0.2，0.4），Z∈（0，0.4）。
新教材2023版高中化学专题2化学反应速率与化学平衡第二单元化学反应的方向与限度第2课时化学平衡状态
第2课时化学平衡状态化学平衡常数课程目标,1．了解化学平衡的建立过程。
2．掌握化学平衡的特征。
3．理解化学平衡常数的含义、会书写平衡常数表达式。
4．能利用化学平衡常数判断可逆反应是否达到平衡状态及简单计算。
图说考点,学业基础——自学·思记·尝试【新知预习】一、化学平衡状态1．化学平衡的建立以上过程可用下图表示：2．化学平衡状态当外界条件不变时，可逆反应进行到一定程度，反应物和生成物的________不再随时间而发生变化。
3．化学平衡的特征二、化学平衡常数1．概念在一定温度下，当一个可逆反应达到________时，________浓度幂之积与________浓度幂之积的比值是一个常数，这个常数就是该反应的化学平衡常数。
2．表达式对于可逆反应：aA＋bB⇌cC＋dD：K＝________________。
3．特点K只受________影响，与反应物或生成物的________无关。
4．意义K值越大，正向反应进行的程度越大，反应物转化率越大；反之，转化率就越小。
一般地说，当K>________时，该反应进行得就基本完全了。
三、平衡转化率1．概念：平衡时已转化了的________的量与转化前该反应物的量之比2．表达式：3．特点：一个确定的可逆反应在一定温度时平衡常数一定，但反应物的________因反应物的投料比不同而不同。
【即学即练】1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”(1)化学平衡状态时，反应中物质的转化达到了限度。
( )(2)所有的化学反应，均存在化学平衡状态。
( )(3)可逆反应中反应物转化率一定小于100%。
( )(4)达到平衡时，v正＝v逆＝0。
( )(5)反应物、生成物都必须出现在化学平衡常数表达式中。
( )(6)通常K越大，反应进行程度越大。
( )2．在一定条件下，将0.3 mol CO2和0.2 mol H2通入2 L密闭容器中，进行反应：CO(g)＋H2O(g)⇌CO2(g)＋H2(g)。
2017_2018学年高中化学专题2化学反应速率与化学平衡第二单元化学反应的方向和限度(第2课时)化学平衡状态
物质的量与化学方程式中的化学计量数无关，②不一定是平衡
状态；③一定是平衡状态。
答案：C
3．已知汽车尾气无害化处理反应为 2NO(g)＋2CO(g)
N2(g)＋2CO2(g)。下列说法不正确的是 A．达到化学平衡时正、逆反应速率都为 0
()
B．使用高效催化剂可有效提高正反应速率
C．反应达到平衡后，NO 的反应速率保持恒定
[方法技巧]
判断可逆反应达到平衡状态的方法
1.从化学反应速率的角度判断(即 v 正＝v 逆≠0)
有两层含义：对于同一物质，该物质的生成速率等于其消耗
速率；对于不同的物质，速率之比等于化学方程式中物质的化学
计量数之比，但必须是不同方向的速率。
[方法技巧] 2.利用“变量”与“不变量”判断 (1)确定反应中的“变量”，即随反应的进行而变化的量，
3．可逆反应的特点 (1)“三性”
(2)实例 下列反应都是可逆反应： N2＋3H2高催温化高剂压2NH3、 Cl2＋H2O HCl＋HClO、
催化剂 2SO2＋O2 △ 2SO3。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)可逆反应是指在同一条件下能同时向正逆两个方向进行的
反应
(√ )
应时，压强始终不变，体系的压强不再发生变化，不能表示已
经达到了化学平衡状态，错误；B 项，v 正(B)∶v 逆(C)＝3∶2，
故 2v 正(B)＝3v 逆(C)，表示正逆反应速率相等，错误；C 项，该
反应是一个气体体积变化的反应，而质量不变，故混合气体密
度不再变化，能够表示已经达到了化学平衡状态，正确；D 项，
有 v(H2)＝v(I2)＝12v(HI)；⑤c(HI)∶c(H2)∶c(I2)＝2∶1∶1 也是反应过程中的特 殊状态，不能作为判断是否达到平衡的依据；⑥生成物浓度不再发生变化，则说
2018-2019版高中化学专题2化学反应速率与化学平衡第二单元化学反应的方向和限度第2课
第2课时化学平衡状态［学习目标定位］1. 了解化学反应的可逆性。
2.通过化学平衡状态的建立过程，知道化学平衡是一种动态平衡，理解并会判断化学平衡状态的标志。
新知导学、化学平衡状态1. 可逆反应⑴ 含义：在相同条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应。
（2）表示方法：如高温、高压并有催化剂作用的条件下, ⑶特征① 正、逆反应发生的条件相同。
② 反应不能进行到底，反应体系中，与化学反应有关的各种物质共存。
2•化学平衡的建立在一定条件下，把 1 mol N 2和3 mol H 2充入一密闭容器中，在一定条件下发生反应。
根据要 求填表：启迪思维採究规律N 2和H 2反应生成NH 的可逆反应可表示为N + 3』催化压2NH 3。
以上过程可用下图表示:/ i X/ ——n麺物/通反应:If I If I°时间°时间厂》归纳总结 ----------------------------------- ］(1) 化学平衡状态的概念在一定条件下的可逆反应里，当正、逆两个方向的反应速率相等时，反应体系中所有参加反应的物质的质量或浓度保持恒定的状态，称为化学平衡状态，简称化学平衡。
(2) 化学平衡的特征化学平衡的特征可以概括为逆、等、动、定、变，即：①逆：研究的对象是可逆反应。
②等：化学平衡的条件是v正和v逆相等。
③动：化学平衡是一种动态平衡，此时反应并未停止。
④定：当可逆反应达到平衡时，各组分的质量(或浓度)为一定值。
⑤变：若外界条件改变，平衡可能发生改变』在新条件下建立新的平衡。
［例1】判断正误(正确的打“V”，错误的打“X”)(1) 只有可逆反应才存在平衡状态()(2) 化学平衡状态是一定条件下可逆反应进行到最大限度的结果()(3) 化学反应达到化学平衡状态时，正逆反应的速率都为0( )(4) 化学反应达到化学平衡状态时反应物和生成物的浓度相等()(5) 化学反应达到化学平衡状态时反应混合物中各组分的浓度一定与化学方程式中对应物质的化学计量数成比例()答案⑴V (2) V (3) X ⑷X (5) X［考点】化学平衡状态及其判断［题点】化学平衡状态的概念与特征【例2 (2018 •清江中学高二期末)一定条件下，A、B、C的起始浓度分别是0.5 mol •L-0.1 mol •L T、1.6 mol •L 一1,可逆反应A(g) + B(g) 2C(g)达到平衡时，下列数据合理的是()A. c(A) = 1.0 mol-L _1c(B)=0.2 mol-L _1反应速T正反应B. c(B) = 0.5 mol-L _1c(C)=1.2 mol-L _1C. c(A) = 0.4 mol-L _1c(C)=1.8 mol-L _1D. c(A) = 0.9 mol-L _1c(B)=0.5 mol-L _1答案D解析A(g) + B(g) 2C(g)起始量(mol •L J 0.5 0.1 1.6正向进行极值转化(mol・L J 0.4 0 1.8逆向进行极值转化(mol •L J 1.3 0.9 0达到平衡状态时：0.4 mol •L v c(A) v 1.3 mol •L , 0v c(B) v 0.9 mol •L , O v c(C) v 1.8 mol •L _1。
高中化学 专题2 化学反应速率与化学平衡 2.2 化学反应的方向和限度(第2课时)化学反应的方向教
高中化学专题2 化学反应速率与化学平衡2.2 化学反应的方向和限度（第2课时）化学反应的方向教案苏教版选修4编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（高中化学专题2 化学反应速率与化学平衡2.2 化学反应的方向和限度（第2课时）化学反应的方向教案苏教版选修4）的内容能够给您的工作和学习带来便利。
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专题2 化学反应速率与化学平衡 2。
2 化学反应的方向和限度（第2课时）化学反应的方向教学过程（1)放热反应都是自发反应。
（2）自发反应都是放热反应（3)吸热反应都是非自发反应。
（4)化学反应的正反应是放热反应，逆反应一定是吸热反应。
2、已知反应X+Y= M+N为放热反应，，对该反应的下列说法中正确的［课堂练习］1、下列说法正确的是：（）A．凡是放热反应都是自发的。
B．铁在潮湿空气中生锈是自发过程C．墨水滴入水中发生扩散是自发过程。
D．电解池的反应是属于自发反应2、下列反应不管在什么条件下都不可能实现的是（）A．把水分解为氧气和氢气,得到新型能源氢气B．把液态植物油变成固态油，有利于保存和运输C．把水变为汽油，解决汽油短缺D．把NO与CO转变N2和CO2，实现汽车尾气和不一定不对对C不正确CC。
化学反应的方向、速率和限度：化学平衡的移动
对于气体分子数增加的反应， ΣnB > 0，
x ΣnB > 1， J>K ，平衡向逆向移动，
即向气体分子数减小的方向移动。
对于气体分子数减小的反应 ，ΣnB <0，
x ΣnB <1， J < K ，平衡向正向移动， 即向气体分子数减小的方向移动。
对于反应前后气体分子数不变的反应，
ΣnB =0， x ΣnB =1， J = K ，平衡不移动。
=694.9kPa
2.4.3 温度对化学平衡的影响
反应：rGm= -RT lnK ; rGm= rHm-T rSm
lnK
(T)=
rSm(T) R
-
rHm(T) RT
lnK (T)≈ rSmR(298.15K)-
rHm(298.15K) RT
lnK1
(T1)≈
rSm(298.15K) R
-
rHm(298.15K) RT1
Fe2+ + Ag+ Fe3+ + Ag，K =2.98。
(4)计算c(Ag+)、c(Fe3+)不变，c(Fe2+)=0.300mol·L-1
时Ag+的转化率。
新解增而平：衡大使浓反另度应一/(物反mo浓应l·L度物-1，的)00.F1平转.30e020衡化+0α-+'向率0A0.正增.1g10+0方大00α-向。' F00移e..103动+01+00，0αA+' g
解： α=´0.18=18% 平衡分压 p(NO2)=
2.0α ´ 1.0(1+α)´
p总
p总5即(0N%压向2O降由气4)=至1体101.10分.008k((1%子P1+a-，数αα增))´´说少至p==明的总13210011=..平方05..00000.(×1((衡向1k11k+0P+-P向移00.a0a..1，.11左动18888N))方。)×2×O向1410的移0000α动0k由kP，Paa
化学反应的方向及判断依据
化学反应的方向及判断依据专题2化学反应速率与化学平衡第二单元化学反应的方向和限度如何判断一个过程，一个反应能否自发进行？下列说法正确的是∶（）A、凡是放热反应都是自发的，由于吸热反应都是非自发的；B、自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减少或不变；C、自发反应在恰当条件下才能实现；D、自发反应在任何条件下都能实现。
自发进行的反应一定是∶（）A、吸热反应；B、放热反应；C、熵增加反应；D、熵增加或者放热反应。
250C 和1.01×105Pa时，反应2N2O5（g）=4NO2（g）+O2（g）；△H=＋56.76kJ/mol，自发进行的原因是∶（）A、是吸热反应；B、是放热反应；C、是熵减少的反应；D、熵增大效应大于能量效应。
某化学反应其△H=—122kJ·mol-1，?S=231J·mol-1·K-1，则此反应在下列哪种情况下可自发进行()A．在任何温度下都能自发进行B．在任何温度下都不能自发进行C．仅在高温下自发进行D．仅在低温下自发进行DA化学反应的方向及判断依据自然界中水总是从高处往低处流是自动进行的自发变化过程具有一定的方向性1.自发过程：在一定条件下，不借助外部力量就能自动进行的过程.一、化学反应的方向自然界中有许多现象是可以自发进行的，请结合自己的生活经验举例说明.1、电流总是从电位高的地方向电位低的地方流动2、室温下冰块自动融化3、墨水扩散4、食盐溶解于水5、火柴棒散落这些过程都是自发的，其逆过程就是非自发的.化学反应中镁条燃烧、酸碱中和、铁器暴露在潮湿空气中生锈、甲烷和氧气的混合气体遇明火就燃烧、锌与CuSO4溶液反应生成Cu和ZnSO4等，这些过程都是自发的，其逆过程就是非自发的.与自然界中的许多变化一样，化学反应也具有方向性。
2.自发反应：在一定的条件下无需外界帮助就能自动进行的反应.一、化学反应的方向1.水分解生成氢气和氧气的反应2.氯气与溴化钾溶液的反应3.乙烯与溴单质的反应4.氮气和氧气生成一氧化氮的反应不能能不能能Cl2+2KBr=Br2+2KClC2H4+Br2CH2BrCH2Br书P39交流与讨论思考请观察P40“你知道吗”，思考这些一定条件下能自发发生的反应有何共同特点？共同特点：△H＜0，放热反应。
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H2(g)+F2(g)=2HF(g) ΔH=﹣546.6kJ· mol-1
以上反应之所以发生，是因为均为放热反应（焓变ΔH＜ 0）。
二、化学反应方向的判断依据： 1、焓判据：化学反应趋向于焓值减小的方向（ΔH ＜
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0），即放热反应的方向。
【想一想】虽然有焓判据，但是不少吸热过程和吸热反应也能自发 进行，这是为什么？ NH4NO3 = NH4+ + NO3-（吸热过程）
④ 定：达到化学平衡状态时，每种反应物的正反应速率 等于逆反应速率，导致反应体系中各组分的浓度保持不变， 【例题 4】下列哪种说法可以证明反应N2＋3H2 2NH3已达到平 衡状态（ ）C 而不是相互相等； A、
A.1个N≡N键断裂的同时，有3个H—H键形成 B.1 N≡N 键断裂的同时，有3个H—H键断裂 ⑤个 变 ：化学平衡建立后，温度、浓度、压强等发生变化， C.1个N≡N键断裂的同时，有6个N—H键断裂 化学平衡会被破坏，过了一段时间，建立新的平衡。 D.1个N≡N键断裂的同时，有6个N—H键形成
2
3 4
＞0
＜0 ＞0
＜0
＜0 ＞0
ΔH-TΔS＞0，一定不能自发进行
前者在低温下能自发进行，后者在高温 下能自发进行。
【总结】综合判据： ① 放热、熵增大的反应，一定能自发进行（ΔH ＜0,ΔS＞0）；
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② 吸热、熵减小的反应，一定不能自发进行（ΔH＞0,ΔS ＜0）； ③ 放热、熵减小或吸热、熵增加的反应，视温度来判断 反应的自发性，可能自发，也可能非自发。
2、化学平衡的特征： ① 逆：只有可逆反应才存在化学平衡；
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②等 化学平衡达到时，每一种参加反应的物质 v正=v逆 ≠ 0； 【例题 3： 】在一定条件下，可逆反应 2A B＋3C在下列 4 种状态 中，处于平衡状态的是（A ） -1· -1，v(B) =2 mol· -1· -1 A. v (A) =2mol· L min L min 正 逆 ③ 动：化学平衡是动态平衡。处于化学平衡状态时，化 -1· -1，v(C) =2 mol· -1· -1 B. v (A) =2mol· L min L min 正 逆 学反应并没有停止，而只是正、逆反应速率相等罢了； C. v(A)正=1mol· L-1· min-1，v(B)逆=1.5 mol· L-1· min-1 D. v(A)正=1mol· L-1· min-1，v(C)逆=1.5 mol· L-1· min-1
变化
焓变
ΔH＞0 ΔH＜0 ΔH＜0 ΔH＜0
熵变
ΔS＞0 ΔS＜0 ΔS＞0 ΔS＜0
自发性
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CO2(s)→CO2(g) 2Mg + O2 = 2MgO 2K + 2H2O = 2KOH + H2↑ Ag+ + Cl- = AgCl↓
能自发进行 能自发进行 能自发进行 能自发进行
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2H2↑+ O2↑ 不属于。
一、可逆反应：在同一条件下，可以同时向正、逆反应方向进行
的反应，称为可逆反应。
【注意事项】① 可逆反应用“ ”号表示，而不用“=”号表 示； ② 从左往右进行的反应称为正反应，从右往左进行的反应称为逆 反应； ③ 可逆反应指的是，在同一条件下，同时向正、逆两个方向进行。 ④ 可逆反应不能进行到底，各时刻反应物、生成物同时存在。
② 可逆反应达到了平衡状态后，每一种参加反应的物质， 【例题2】14CO2与碳在高温条件下发生反应：14CO2＋C 2CO， 它的正反应速率均等于逆反应速率； 达到化学平衡后，平衡混合物中含14C的微粒有（C ） 14CO 14CO ，14CO ③ A ．当一个化学反应达到了化学平衡状态，我们就说它达 B ． 2 2 C．14CO2，14CO，14C D．14CO 到了该条件下化学反应的限度。
【思考】已知在一个固定容器中充入一定量 N2和H2，一 定条件下反应一段时间后，各物质浓度不再发生变化。 催化剂 N2 + 3H2 高温高压 2NH3
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起始时浓度/mol· L-1 一段时间后浓度/mol· L-1
0.2 0.2 0 0.15 0.05 0.1 ▲此时处于化学平衡状态
LOGO 【例题 5 】在一定温度下，可逆反应 A(g) ＋ 3B(g) 2C(g) 达到平衡的标 3、① 对于纯气体反应aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g) ， 志是 ( C ) ，当反应体系的总压强不再发生变化时， 若a+b ≠c+d A．C的生成速率是A分解速率的2倍 说明已达到化学平衡状态。 B．单位时间内生成n mol A的同时生成3n mol B C．A、B、C的浓度不再发生变化 ② aA(g)+bB(g) D ．对于纯气体反应 A、B、C的物质的量之比为 1∶3∶2 C(g)+dD(g)，
Br2 → CH2BrCH2Br 。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
4、氮气和氧气生成的一氧化碳。不能自发进行，需借助放电的外力。
【注意事项】① 一般来说，如果一个过程是自发的， 则其逆过程往往是非自发的，非自发过程想要发生， 则必须对它做功，如利用水泵将水从低处抽向高处， 通电使水分解成氢气和氧气等。 ② 不能这样认为，需要在一定条件下才能发生的反 【例题1】知道了某过程有自发性之后，则（A ） 应就不是自发反应，例如酒精的燃烧需要点燃，高温 A ．可判断出过程的方向 下 CaCO 3自发分解等，但它们都是自发反应。 B．可确定过程是否一定会发生 ③ 某反应能自发不是说该反应一定能发生，还需要 C．可预测过程发生完成的快慢 一些必要条件，譬如酒精达到着火点，还需氧气才会 D．可判断过程的热效应 燃烧，生铁在潮湿的环境会生锈，但涂上油漆则不会。
专题2 化学反应速率与化学平衡 第二单元 化学反应的方向和限度
第二节 化学平衡状态
化学平衡的形成
义乌市私立群星学校 褚开朗
【想一想】以下两组反应，属于可逆反应的是? 催化剂 ① N2 + 3H2 高温高压 2NH3 属于。 ② 2H2+O2 2H2O 和 2H2O
CaCO3 = CaO ＋ CO2↑（吸热反应）
2NH4Cl + Ba(OH)2 = BaCl2 + 2NH3↑ + 10H2O（吸热反应） 【例题2】以下自发反应可用焓判据来解释的是（D ） 【注意事项】 焓变是一个与反应能否发生有关的因素，但不是唯一 A．硝酸铵自发地溶于水 因素。只根据焓变来判断反应进行的方向是不全面的。（所以焓判 B．2N2O5(g) = 4NO2(g)+O2(g) ΔH = +56.7 kJ· mol-1 据有局限性） C．(NH4)2CO3(s) = NH4HCO3(s)+NH3(g) ΔH = +74.9 kJ· mol-1 D．2H2(g)+O2(g) = 2H2O(l) ΔH=﹣571.6 kJ· mol-1
三、化学平衡状态的判断：
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1、若某一参加反应的物质的v正=v逆≠0，则该化学反应处于平衡状 态。 催化剂 ● N2+3H2 高温高压 2NH3反应，每分钟有2molN2参加反应被消耗， 同时逆反应又使得2mol N2生成。已达到化学平衡状态。 2、从某一时刻开始，反应体系中各物质的浓度保持不变，则化学 反应处于平衡状态。该浓度可以是物质的量浓度、质量分数浓度、 气体体积分数等。 ● 整个反应体系的温度不变。已达到化学平衡状态。 ● N2O4(无色) 2NO2(红棕色)，气体的颜色不变。已达到化学 平衡状态。 ● 对于气体反应2NO2(g) 2NO(g)+O2(g),反应体系的总压强不 再发生变化。已达化学平衡状态。 ● 对于气体反应2HI(g) H2(g)+I2(g)，反应体系的总压强不再 发生变化。不能判断是否达化学平衡状态。
熵是衡量一个体系混乱程度的物理量，符号为S。体系 越混乱，熵值越高，反之越低。
【熵】
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同一物质，在气态时熵值最大，液态时次之，固态时最小，即 S（g）＞S（l）＞S（s）。
【例题3】下列过程属于熵增加的是（C、 ）D A．一定条件下，水由气态变液态 B．高温高压条件下使石墨转化为金刚石 C．2N2O5（g）=4NO2（g）+O2（g） D．散落的火柴的无序排列
【注意事项】熵变是与反应能否自发进行有关的又一个因素，但只 是根据熵变来判断反应进行的方向也是不全面的。（所以熵判据也 【例题4】碳铵[(NH4)2CO3]在室温下就能自发地分解产生氨气，对 有局限性） 其说法中正确的是（A、 ）C A．碳铵分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大 【总结】需要综合考虑焓变和熵变，才能得出反应能否自 B．碳铵分解是因为外界给予了能量 发进行的正确结论。反应放热和熵值增大（ ΔH＜0，ΔS＞ C．碳铵分解是吸热反应，根据能量判据不能自发分解 0D ）的反应一定能够自发进行。 ．碳酸盐都不稳定，都能自发分解
三、自由能变化是根本判据：
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ΔH-TΔS称为体系的自由能变化，符号为ΔG，即ΔG=ΔHTΔS，单位为kJ· mol-1。ΔG=ΔH-TΔS＜0的反应能自发进 行， ΔG=ΔH-TΔS＞0不能自发进行。
类型 1 ΔH ＜0 ΔS ＞0 反应的自发性 ΔH-TΔS＜0，一定能自发进行
2、熵判据：化学反应趋向于熵值增大（即ΔS＞0 ）的方 向，即趋向于体系越来越混乱。 熵增大的情况：① 产生气体；② 气体的物质的量增大； ③ 固体溶解。
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【想一想】根据能量判断吸热反应一般不能自发进行，那么一下几 个反应能自发进行的原因是什么？ NH4NO3 = NH4+ + NO3-（吸热过程） CaCO3 = CaO ＋ CO2↑（吸热反应） 2NH4Cl + Ba(OH)2 = BaCl2 + 2NH3↑ + 10H2O（吸热反应） 2N2O5 = 4NO2 + O2（吸热反应）