《化学反应的方向和限度》 知识清单

《化学反应的方向和限度》知识清单
一、化学反应的方向
（一）自发反应与非自发反应
在一定条件下，无需外界帮助就能自动进行的反应称为自发反应；
反之，不能自动进行，必须借助某种外力才能发生的反应则为非自发
反应。

（二）判断化学反应方向的依据
1、焓变（ΔH）
一般来说，放热反应（ΔH ＜ 0）有利于反应的自发进行。

但这并
不是绝对的标准，有些吸热反应（ΔH ＞ 0）在一定条件下也能自发进行。

例如，氯化铵晶体与氢氧化钡晶体的反应是吸热反应，但在常温下
能自发进行。

2、熵变（ΔS）
熵是用来描述体系混乱度的物理量。

熵值越大，体系的混乱度越大。

对于一个反应，若反应后体系的熵增加（ΔS ＞ 0），则有利于反应
的自发进行。

例如，2H₂O₂(aq) ＝ 2H₂O(l) ＋ O₂(g)，气体的生成使得体系的混乱度增大，熵增加。

3、综合判断（ΔG）
综合考虑焓变和熵变对反应方向的影响，引入了吉布斯自由能变化（ΔG），其计算公式为：ΔG ＝ΔH TΔS（T 为热力学温度）。

当ΔG ＜ 0 时，反应能自发进行；当ΔG ＝ 0 时，反应达到平衡状态；当ΔG ＞ 0 时，反应不能自发进行。

二、化学反应的限度
（一）化学平衡状态
1、定义
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，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态，称为化学平衡状态。

2、特征
（1）“逆”：化学平衡研究的对象是可逆反应。

（2）“等”：正反应速率等于逆反应速率。

（3）“动”：化学平衡是一种动态平衡，反应仍在进行，只是正、逆反应速率相等。

（4）“定”：平衡混合物中各组分的浓度保持恒定。

（5）“变”：当外界条件改变时，平衡可能发生移动。

（二）平衡常数
1、定义
对于可逆反应 aA ＋ bB ⇌ cC ＋ dD，在一定温度下，其平衡常数表达式为 K ＝ C^cD^d ／ A^aB^b。

2、意义
平衡常数 K 的大小反映了化学反应进行的程度。

K 值越大，说明反应进行得越完全；K 值越小，反应进行的程度越小。

（三）影响化学平衡的因素
1、浓度
增大反应物浓度或减小生成物浓度，平衡向正反应方向移动；减小反应物浓度或增大生成物浓度，平衡向逆反应方向移动。

例如，合成氨反应 N₂＋ 3H₂⇌ 2NH₃，增大氮气或氢气的浓度，平衡正向移动。

2、压强
对于有气体参加且反应前后气体体积发生变化的反应，增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动；减小压强，平衡向气体体积增大的方向移动。

例如，2SO₂＋ O₂⇌ 2SO₃，增大压强，平衡正向移动。

但对于反应前后气体体积不变的反应，压强的改变对平衡无影响。

3、温度
升高温度，平衡向吸热反应方向移动；降低温度，平衡向放热反应
方向移动。

例如，对于 N₂O₄⇌ 2NO₂（正反应吸热），升高温度，平衡正向移动。

4、催化剂
使用催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率，平衡不移动，但能
缩短达到平衡的时间。

三、化学平衡的相关计算
（一）“三段式”法
对于可逆反应 mA ＋ nB ⇌ pC ＋ qD，起始时各物质的物质的量浓
度分别为a、b、0、0，一段时间后，各物质的浓度变化量分别为x、y、z、w，则有：
起始（mol/L） a b 0 0
变化（mol/L） x y z w
平衡（mol/L） a x b y z w
通过“三段式”可以计算平衡时各物质的浓度、转化率、平衡常数等。

（二）转化率的计算
反应物的转化率＝（反应物转化的物质的量／反应物起始的物质
的量）× 100%
例如，在某反应中，A 的起始物质的量为 2 mol，反应了 1 mol，则
A 的转化率为（1 ／ 2）× 100% ＝ 50%。

（三）平衡常数的计算
将平衡时各物质的浓度代入平衡常数表达式，即可计算出平衡常数。

四、化学平衡图像
（一）浓度时间图像
能直观地反映反应物或生成物浓度随时间的变化情况，从而判断反
应的方向和速率的变化。

（二）速率时间图像
通过正、逆反应速率随时间的变化，分析平衡的建立、移动等情况。

（三）含量时间温度（压强）图像
可以看出在不同温度（压强）下，反应物或生成物的含量随时间的
变化，从而判断温度（压强）对平衡的影响。

总之，理解化学反应的方向和限度对于研究化学反应的规律、优化
反应条件、提高反应的效率和产率等方面都具有重要的意义。

通过对
这些知识的掌握和应用，可以更好地指导化学实践和工业生产。