化学平衡

典例剖析
下列过程是非自发的是∶ 例1 下列过程是非自发的是∶（ ） A、水由高处向低处流；B、天然气的燃烧； 、水由高处向低处流； 、天然气的燃烧； C、铁在潮湿空气中生锈；D、室温下水结成冰 、铁在潮湿空气中生锈； 、 碳酸铵〔 例2 碳酸铵〔（NH4）2CO3〕在室温下就能 自发地分解产生氨气，对其说法中正确的是∶ 自发地分解产生氨气，对其说法中正确的是∶ A、其分解是因为生成了易挥发的气体，使体 、其分解是因为生成了易挥发的气体， 系的熵增大； 系的熵增大； B、其分解是因为外界给予了能量； 、其分解是因为外界给予了能量； C、其分解是吸热反应，据能量判据不能自发分解； 、其分解是吸热反应，据能量判据不能自发分解； D、碳酸盐都不稳定，都能自发分解。 、碳酸盐都不稳定，都能自发分解。
强 调 四 点
化学平衡状态的特征
2、化学平衡状态的特征 、
(1)逆：研究对象可逆反应。 逆 研究对象可逆反应。 (2)动：动态平衡（正逆反应仍在进行） 动 动态平衡（正逆反应仍在进行） (3)等：正反应速率=逆反应速率≠0 等 正反应速率 逆反应速率 (4)定：反应混合物中各组分的浓度保持不变， 定 反应混合物中各组分的浓度保持不变， 各组分的百分含量一定。 各组分的百分含量一定。 (5)变：条件变化，化学平衡状态将被破坏 直 变 条件变化，化学平衡状态将被破坏,直 在新的条件下建立新的平衡。 到在新的条件下建立新的平衡。
典型例题
2SO3达到 【例】当可逆反应2SO2+O2 当可逆反应 平衡后， 再次达到平衡时， 平衡后，通入18O2，再次达到平衡时，18O 存在于哪些分子中 （ ） A、SO3、O2 B、SO2、SO3 、 、 C、SO2、SO3、O2 D、SO2、O2 、 、
C
化学平衡状态的概念与特征
1、定义： 化学平衡状态，就是在一定条件下 、定义： 化学平衡状态，就是在一定条件下
如何判断一个化学反应能 否自发进行？ 否自发进行？
要综合考虑∆S和∆H以及温度。 要综合考虑 和 以及温度。 以及温度
（三）焓变与熵变对反应方向的共同影 复合判据----自由能 响∶（复合判据 自由能△Ｇ）
在一定条件下，一个化学反应能否自发进行， 在一定条件下，一个化学反应能否自发进行，既可 能与反应焓变（ 能与反应焓变（△H）有关，又可能与反应熵变 ）有关， （△S）有关。在温度、压强一定的条件下，我们 ）有关。在温度、压强一定的条件下， 要判别化学反应的方向要考虑△ 、 要判别化学反应的方向要考虑△H、 △S共同影响 共同影响 的结果。 的结果。 反应焓变（能量判据） 反应焓变（能量判据） 反应方向 复合判据 反应熵变（熵判据） 反应熵变（熵判据） Ｇ＝△ △ Ｇ＝△H－T △S 则反应自发进行， △ Ｇ﹤0，则反应自发进行， Ｇ＝０反应到达平衡状态， △ Ｇ＝０反应到达平衡状态， Ｇ＞０反应不能自发进行。 △ Ｇ＞０反应不能自发进行。
看其在反应过程中变不变， 变并定：看其在反应过程中变不变， 如果是变化的， 如果是变化的，则当其一定就是达到 平衡状态的标志． 平衡状态的标志．
【例1】在一定温度下，反应 2(g) + B2(g) 】在一定温度下，反应A 2AB(g)达到平衡的标志是 (C ) 达到平衡的标志是 A. 单位时间生成 mol的A2同时生成 mol的AB 单位时间生成n 的 同时生成n 的 B. 容器内的压强不随时间变化 C. 单位时间生成 mol的AB同时生成 mol的B2 单位时间生成2n 同时生成n 的 同时生成 的 D. 单位时间生成 mol的A2同时生成 mol的B2 单位时间生成n 的 同时生成n 的
可逆反应里， 速率与逆反应速率相等 可逆反应里，当正反应 速率与逆反应速率相等 反应混合物中各组成成分的百分含量保持 时，反应混合物中各组成成分的百分含量保持 不变的状态。 不变的状态。 的状态 条件：一定条件（温度、浓度与压强） 条件：一定条件（温度、浓度与压强） 对象： 对象：可逆反应 本质：正反应速率 逆反应速率 本质：正反应速率=逆反应速率 现象：各组分百分含量 或质量 或质量)、 现象：各组分百分含量(或质量 、浓度 或体积分数） （或体积分数）等保持不变
课堂小结
A、相同条件下，自发变化的逆过程是非自发 、相同条件下， 过程； 过程； B、自发变化或非自发变化是在给定条件下而 给定条件下而 、自发变化或非自发变化是在给定条件 言的，若条件改变， 言的，若条件改变， 自发过程可→非自发过程， 自发过程可→非自发过程， 非自发过程可→自发过程； 非自发过程可→自发过程； C、减焓、增熵有利于反应的进行。 、减焓、增熵有利于反应的进行。
化学反应速率和化学平衡》 第八章 《化学反应速率和化学平衡》
1、化学反应进行的方向和限度 、 2、化学平衡的特征及判断标志 、 3、化学平衡常数 、 4、等效平衡 、 计算
（一）自发进行的反应
在一定条件下无需外界帮助就能自动进行的反应 例如：酸碱中和反应、 例如：酸碱中和反应、可燃物的燃烧等
可燃物的燃烧虽然要“点燃”这个条件， 可燃物的燃烧虽然要“点燃”这个条件，但点燃后 就能自己燃烧，它是自发进行的反应。 就能自己燃烧，它是自发进行的反应。 但是水电解成氢气和氧气， 但是水电解成氢气和氧气，就需要持续不断地通 电才能反应，一旦停电反应就停止，该反应是非自发 电才能反应，一旦停电反应就停止， 进行的反应。 进行CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)， 已知CaCO ΔH（298K） ΔH（298K）=178.2KJ·mol-1, ΔS=169.6J·mol-1·K-1 过计算 在常温（25℃）能否自发进 请通过计算说明该反应在常温（25℃）能否自发进 在什么温度下能自发进 发进行 行，在什么温度下能自发进行。
例如，氯化铵与Ba(OH)2·8H2O （或熟石灰）的反应能 熟石灰） 例如，氯化铵与 自发进行，但该反应却是一个吸热反应！ 自发进行，但该反应却是一个吸热反应！ 可见，除焓变外， 可见，除焓变外，还有其它因素也能够影响反应的方 这其中就有一个很重要的因素是体系的混乱度。 向。这其中就有一个很重要的因素是体系的混乱度。
3.化学平衡的标志 3.化学平衡的标志 (1)直接标志： 直接标志： 直接标志 速率标志： 正 ①、速率标志：v正＝v逆≠0； 逆 ； 反应混合物中各组分的体积分数、物质的量分数、 ②、反应混合物中各组分的体积分数、物质的量分数、 质量分数不再发生变化 不再发生变化； 质量分数不再发生变化； (2)间接标志： 间接标志： 间接标志 各组分的浓度 浓度不随时间改变而改变 ①各组分的浓度不随时间改变而改变 ②各物质的物质的量不随时间改变而改变 各物质的物质的量不随时间改变而改变 物质的量 各气体的压强 分压)不随时间改变而改变 压强(分压 ③各气体的压强 分压 不随时间改变而改变 气体的颜色 有颜色变化的） 颜色（ ④气体的颜色（有颜色变化的）不随时间改变而改变 气体的密度 平均相对分子质量不随时间改变而改变 密度或 ⑤气体的密度或平均相对分子质量不随时间改变而改变 (特殊反应除外） 特殊反应除外） 特殊反应除外 对于气体体积数不同的可逆反应，达到化学平衡时， 气体体积数不同的可逆反应 ⑥对于气体体积数不同的可逆反应，达到化学平衡时， 体积和压强也不再发生变化。 体积和压强也不再发生变化。
大多数变化方向是趋向于混乱度增大的方向进行。 大多数变化方向是趋向于混乱度增大的方向进行。
用于衡量一个体系混乱度的物理量叫做“ 符号S 用于衡量一个体系混乱度的物理量叫做“熵”，符号
熵和熵变
熵变：反应前后熵的变化，符号∆S △S=S产物－S反应物 熵变：反应前后熵的变化，符号
若变化后混乱度增大， 若变化后混乱度增大， 则ΔS>0 若变化后混乱度减小， 若变化后混乱度减小， 则ΔS<0 ΔS越大 越有利于化学反应的进行。 越大， ΔS越大，越有利于化学反应的进行。 混乱度（ 气态>液态 ①混乱度（熵）:气态 液态 固态 气态 液态>固态 分子数增多， ②分子数增多，分子种类增多则熵增大 例如， 冰变成水: 例如， 冰变成水 ∆S>0 ； 水蒸气液化: 水蒸气液化 ∆S<0 ; CaCO3=CaO+CO2: ∆S>0 ;
请你思考： 请你思考：
∆G= ∆H －T×∆S＜0的反应是 × ＜ 的反应是 否一定能自动发生？ 否一定能自动发生？
反应能自发进行只是说明在一定条件下该 反应能自发进行只是说明在一定条件下该 反应有自动发生的趋势， 反应有自动发生的趋势，即反应发生的可 能性，并不说明能实际发生， 能性，并不说明能实际发生，反应能否实 际发生还涉及反应速率问题。 际发生还涉及反应速率问题。
判断下列反应的∆S>0还是 ： 还是<0： 判断下列反应的 还是 A、NH4Cl=HCl+NH3 、 C、2NO2=N2O4 、
∆S>0
B、2Fe3+(aq)+Cu(s)=2Fe2+(aq)+Cu2+(aq) ∆S>0 、
∆S<0
D、CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ∆S<0 、
二、化学平衡的特征及状态的判断
可逆反应定义： 可逆反应定义： 在一定条件下， 在一定条件下，既能向正反应方向进行 又能向逆反应方向进行的反应 几点说明： 几点说明： 表示。 （1）可逆反应用“ ”表示。 ）可逆反应用“ （2）严格说来，几乎所有的化学反应都是可 ）严格说来， 逆的（可逆是绝对的，不可逆是相对的）， ），但 逆的（可逆是绝对的，不可逆是相对的），但 各种化学反应的可逆程度有很大的差别。例如： 各种化学反应的可逆程度有很大的差别。例如： 化合生成HF， 生成AgCl 由H2和F2化合生成 ，由Ag+和Cl—生成 沉淀，这些反应的可逆程度很小， 沉淀，这些反应的可逆程度很小，一般看作不 可逆反应或单向反应， 表示。 可逆反应或单向反应，用“=”表示。 表示
常温下： 常温下： ∆G= ∆H －T×∆S × =178.2KJ·mol-1-298K×169.6J·mol-1·K-1×10-3 × =127.7kJ·mol-1＞0
该反应在常温下不能自发进行。 该反应在常温下不能自发进行。 若要让该反应自发进行， 若要让该反应自发进行，则∆G<0，设温度为 ， ，设温度为T， 代入公式，求得T＞ 能自发进行。 代入公式，求得 ＞1051K能自发进行。 能自发进行
经验：如果要让反应进行，需要持续“ 经验：如果要让反应进行，需要持续“帮 这个反应是非自发的，若反应虽需“ 助”，这个反应是非自发的，若反应虽需“帮 助”但一旦开始反应就不需要再“帮助”，则 但一旦开始反应就不需要再“帮助” 这个反应往往是自发的。 这个反应往往是自发的。
对于一个化学反应，从能量的角度来看， 对于一个化学反应，从能量的角度来看，生 成物的能量越低越稳定，反应就越容易进行。 成物的能量越低越稳定，反应就越容易进行。放 热反应使生成物的能量降低， 热反应使生成物的能量降低，即∆H<0有利于化 有利于化 学反应的进行。所以， 学反应的进行。所以，绝大多数的放热反应能自 发进行。 发进行。 ------焓（△H）判据 焓和焓变 焓 ） 思考：所有的自发进行的反应都是放热的吗？ 思考：所有的自发进行的反应都是放热的吗？吸 热反应就不能自发进行吗？ 热反应就不能自发进行吗？
（3）必须强调在“同一条件下”，在不同条件 ）必须强调在“同一条件下” 下能向两个方向进行的反应不能叫做可逆反应。 下能向两个方向进行的反应不能叫做可逆反应。 如浓硫酸能氧化HI生成 生成I 而将SO 如浓硫酸能氧化 生成 2和SO2，而将 2气体 通入碘水中又能生成稀硫酸和氢碘酸， 通入碘水中又能生成稀硫酸和氢碘酸，这两个 反应是在不同浓度下进行的， 反应是在不同浓度下进行的，不能叫做可逆反 应； 又如： 在点燃的条件下能生成水， 又如：H2和O2在点燃的条件下能生成水，而水 在电解的条件下又能生成H 在电解的条件下又能生成 2和O2，这两个反应 是在不同条件下进行的，也不能叫做可逆反应。 是在不同条件下进行的，也不能叫做可逆反应。