2. 化学反应的方向、限度与速率
化学反应的方向、限度与速率
2NH3(g) K1
1/2N2(g)+3/2H2(g) NH3(g) K2
则K1和K2的关系为（ B ）
A. K1=K2 C. K12=K2
B. K1=K22 D. 无法确定
6. 对于可逆反应C(s)+CO2(g) 2CO(g)， 在一定温度下其平衡常数为K，下列变化
中能使K发生变化的是（ C）
A. 将C(s)表面积增大 C. 升高体系温度
【说明】
⑴书写：平衡常数等于生成物浓度次方之积与 反应物浓度次方之积的比值。
⑵本性：K只受温度影响。 ⑶注意：①对于纯固体或溶剂参加的反应，他们
的浓度不列入平衡常数的表达式中。 ②其书写形式与化学方程式密切相关。 ③其单位由其表达式最终决定。 ④一个反应的正逆平衡常数互为倒数。 ⑷意义：对于同类型的反应，平衡常数的大小 反映了化学反应可能进行的程度（即反 应限度）；平衡常数的数值越大，说明 反应可以进行的越完全。
2NH3(g)
初始浓度 5mol·L-1 15mol·L-1 0
变化的浓度 2mol·L-1 6mol·L-1 4mol·L-1
平衡浓度 3mol·L-1 9mol·L-1 4mol·L-1
交流研讨 反应H2(g)+CO2(g)
H2O(g)+CO(g)
在1200℃下不同反应物浓度及相应的平衡转化率
【质疑】如何定量地描述化学反应的限度呢？
交流研讨： 反应H2(g)+I2(g) 2HI(g)在698.6K时各物 质的初始浓度和平衡浓度的测量结果如下表。【P42页】
H2、I2、HI的 平衡浓度一样吗？I
H2、I2、HI的
[HI]2 [H2][I2]
初始浓度一样吗？I
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
化学反应的方向、限度与速率复习学案
《化学反应的方向、限度与速率》一、化学反应的速率1．定义：化学反应速率用单位时间里反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。
表示方法：υ=△c/△t，单位：mol/(L·s)；mol/(L·min)。
2．对于任意一个化学反应，各物质同向速率之比等于相应的化学计量数之比例：4NH3+5O24NO+6H2O（g）υ(NH3)∶υ(O2)∶υ(NO)∶υ(H2O)=4∶5∶4∶6二、影响化学反应速率的因素1．内因：（如：钠与水反应和钾与水反应速率明显不同）。
2．外内：其他条件不变（1）浓度的影响：增大反应物（或生成物）浓度，可以速率，反之，减小反应物（或生成物）浓度，可以速率。
注意：①对固体，反应速率与其表面积大小有关，一般认为其浓度为一常数，它的量的多少对速率无影响。
纯液体浓度也可看成是一常数；②对可逆反应而言，在增大反应物浓度的瞬间，v正增大，v逆不变。
（2）温度的影响：（不管反应是吸热反应还是放热反应）升高温度可以反应速率；降低温度可以反应速率。
注意：①一般温度每升高10℃，反应速率增大为原来的2～4倍。
②对可逆反应而言，升高温度可使正、逆反应速率同时增大，但吸热方向速率增大的倍数更大。
（温度对吸热方向速率的速率影响更大）（3）压强的影响：对于有气体参加的反应，增大压强可以反应速率；减小压强，可以减小化学反应速率。
注意：①对可逆反应而言，增大压强可同时增大正逆反应速率，但气体体积缩小方向的速率增大的倍数更大。
（压强对气体体积缩小方向的速率的影响更大）②只有引起浓度改变的压强改变才能引起反应速率的改变。
（4）催化剂的影响：使用合适催化剂能地影响正逆反应速率。
（不会导致化学平衡的移动。
）（5）其他因素：表面积、溶剂、激光、射线、超声波、紫外线等。
典型例题【例1】设C+CO22CO；△H＞0；反应速率为V1，N2+3H22NH3；△H＜0，反应速率为V2，当温度升高时，V1和V2的变化情况为（）A．同时增大B．同时减小C．V1增大，V2减小D．V1减小，V2增大【例2】（08广东卷）对于反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，能增大正反应速率的措施是（）A．通入大量O2B．增大容器容积C．移去部分SO3D．降低体系温度【例3】把镁带投入盛有盐酸的敞口容器里，在下列因素中：①盐酸的浓度，②镁带的表面积，③溶液的温度，④氯离子的浓度。
第1节 化学反应的方向
第2章 化学反应的方向、限度与速率
4．(2018·长沙高二检测)已知下列过程都能自发进行，其中不能用 焓变解释的是( ) A．2Na(s)＋Cl2(g)===2NaCl(s) ΔH<0 B．C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l) ΔH<0 C ． 2NH4Cl(s) ＋ Ca(OH)2(s)===2NH3(g) ＋ CaCl2(s) ＋ 2H2O(l) ΔH>0 D．2Mg(s)＋O2(g)===2MgO(s) ΔH<0 解析：选 C。ΔH<0 有利于反应自发进行，A、B、D 三项反应 均为 ΔH<0，故均可用焓变解释，C 项反应 ΔH>0，不利于反应 自发进行，故不能用焓变解释。
栏目 导引
第2章 化学反应的方向、限度与速率
2．在图①中 A、B 两个容器里，分别收集着两种作用不同的理 想气体。若将中间活塞打开，两种气体分子立即都占有两个容 器(如图②)。关于此过程的下列说法不正确的是( )
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第2章 化学反应的方向、限度与速率
A．此过程是体系从混乱程度小向混乱程度大变化的过程，即 熵增大的过程 B．此过程为自发过程，而且没有热量的吸收或放出 C．此过程从有序到无序，混乱度增大 D．此过程是自发可逆的 解析：选 D。由题意可知，此过程为不伴随能量变化的自发过 程，是体系混乱度增大的过程。而自发过程是不可逆的。
栏目 导引
第2章 化学反应的方向、限度与速率
解析：选 B。A 项为放热的熵增加反应，在任何温度下都有 ΔH－TΔ S<0，因此该反应一定能自发进行；B 项为吸热的熵减 小反应，在任何温度下都有 ΔH－TΔ S>0，故该反应肯定不能自 发进行；C 项为放热的熵减小反应，在低温时可能有 ΔH－ TΔ S<0，因此该反应在低温下能自发进行；D 项为吸热的熵增 加反应，在高温时可能有 ΔH－TΔ S<0，因此该反应在高温下能 自发进行。
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)
化学反应的方向和限度
化学反应的方向和限度规律和知识点总结：1.可逆反应和不可逆反应：(1)可逆反应：在同一条件下，同时向正、逆反应方向进行的化学反应。
(2)判断一个反应是不是可逆反应就看是不是在同一条件下向正、逆反应方向同时进行。
2.化学反应的方向：(1)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成为自发反应。
无需外界帮助≠在一定条件下才能进行或者不能进行完全的反应，例如：酒精的燃烧需要点燃，铁粉和硫粉的反应需要加热，植物的光合作用需要光照等等的反应，都是自发反应。
因为在所需的条件下，反应一旦发生便能自发进行下去。
因而，自发反应与反应条件没有必然联系。
(2)能量判据：∆H < 0多数能自发进行的化学反应是放热的。
并且反应放出的热量越多，体系能量降低得也越多，反应约完全。
规律：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。
②自发反应和非自发反应是可能相互转化的，某一条件下的自发反应可能在另一条件下是非自发反应。
例如2NO + O2＝ 2NO2，在常温下是自发反应，在高温下，其逆反应是自发反应。
③吸热的自发过程或者自发反应：a. 室温下冰块融化b. 硝酸铵的溶解c. N2O5和(NH4)2CO3的分解(3)熵增加判据：∆S > 0常见的熵增加反应：(1)产生气体的反应：例如双氧水的分解(2)高温下能够自发进行的反应：例如碳酸钙高温下分解(4)化学反应方向的判据：在温度、压强一定的条件下，自发反应总是向∆H - T∆S < 0的方向进行。
3.化学平衡状态：(1)研究对象：可逆反应(2)概念：在一定条件下的可逆反应中，正反应速率和逆反应速率相等，反应物各组分浓度保持不变的状态。
(3)化学平衡需要注意的几点：①前提是“一定条件下的可逆反应”②实质是“正反应速率和逆反应速率相等”③标志是“反应混合物中各组分浓度保持不变”(4)化学平衡状态的特征：①逆：可逆反应②等：v正＝ v逆 > 0③动：动态平衡④定：各组分浓度保持不变⑤变：外界条件改变时，化学平衡被破坏，并在新条件下建立新的化学平衡。
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)
化学反应方向、限度与速率
化学反应速率1、化学反应速率v= = 。
2、对于反应a A（g）＋b B（g）c C(g)＋d D（g），速率v= = = = ，但通常用单位时间内某种物质浓度的变化来表示该化学反应的速率。
3、影响一个化学反应速率的根本因素是反应物本身的性质，但外界条件的改变也会对速率产生不同程度的影响。
4、温度：升温反应速率加快（v（正）、v（逆））（改变了k）。
压强：加压对于气体反应反应速率加快（v（正）、v（逆））。
浓度：增大反应物浓度，正反应速率比原速率加快，逆反应速率逐渐加快。
催化剂：同等程度加快正逆反应速率（改变了k，降低了Ea）。
固体：颗粒越小，相同质量时表面积越大，反应速率越快。
5、压强改变时，只有与反应相关的物质浓度发生变化，速率才会变化。
6、比较外界条件对反应速率的影响时要找准参照点。
必须保证只有唯一条件发生变化时，才能说明该条件对速率的影响。
（唯一变量、对照实验）化学平衡状态(g)+3H2(g) 2NH3(g)（固定体积容器），下列说法可作平衡标志：1. 对于合成氨反应：Nv（正）= v（逆）①3v（N2）正= v（H2）逆2v（H2）正= 3v（NH3）逆②生成1mol N2的同时生成2mol NH3③生成1mol N2的同时有3mol H2参加反应④断开1mol N≡N的同时断开6mol N-H某“变量”保持不变⑤N2（或H2或NH3）的物质的量（或质量或浓度或体积分数或质量分数）不在变化⑥N2、H2、NH3的物质的量（或质量或浓度）不在变化⑦混合气体的总物质的量不再变化⑧混合体系的压强不再变化⑨混合气体的平均相对分子质量不再变化⑩绝热情况下体系温度不再变化对于2NO2N2O4（固定体积容器）混合体系颜色不再变化O (g) CO(g)＋H2 (g) （固定体积容器）对于C(s)＋H混合气体的质量（或密度）不再变化（g）+I2（g）2HI（g）（固定体积容器），下列说法不能用作平衡标志：2. 对于H①混合气体的总物质的量不再变化②混合体系的压强不再变化③混合气体的平均相对分子质量不再变化④混合气体的质量（或密度）不再变化3. 任何情况下：某物质的浓度是 xx mol/L或某与某的浓度比是x∶y 不能做平衡标志。
化学反应原理第2章
若各物质的浓度为c时，定温下反应的吉布斯能变
△G = △Gc + RTlnQc =－RTlnKc + RTlnQc = RTlnQc /Kc Qc = [(cG/c)g (cH/c)h]/[(cD/c)d(cE/c)e)]
同理，反应的 Qc < Kc ，可以自发； Qc = Kc，平衡； Qc > Kc， 非自发
式中，Qp—反应体系中物质的压强商，其大小由始终态时反应物质的压强 决定；必需用标准平衡常数K 。 Qp = [(pG/p)g (pH/p)h]/[(pD/p)d/ (pB/p)e]非平衡 • 等T、p，不做非体积功，可由△G（＜0；=0；＞0）判断反应方向：
Qp＜ K ，可以自发； Qp = K ，平衡； Qp ＞ K ， 非自发
第2章 化学反应的方向、限度与速率 第1节 化学反应的方向
二、反应熵变与反应方向 Clausius 1850年提出，将可逆热温商命名为熵： dS = Q可/T
S = Q可/T= Q可/T
过程的熵变S只取决于始终态，定义一个新的热力学函数熵S。 • S与体系混乱度的关系；体系达到平衡状态时熵值最大；许多常见自发过
随温度T变化，△H(T)和△S(T)的变化率是不同的！
• 若设△rCp=0，则△H、△S与T无关，可近似估算反应的转折温度： △H -T△S =0 ； T =T转折时，反应达到平衡，得 T转折= △H/△S；
若T > T转折时， △H -T△S < 0， 反应可以进行。
而T < T转折时， △H -T△S > 0， 反应正向不能进行。 以上判断的前提是：等温、等压、不做非体积功。
第2章 化学反应的方向、限度与速率 第1节 化学反应的方向
第二章 化学反应的方向、限度与速率_知识汇总
第2章化学反应的方向、限度与速率目录一、反应焓变、熵变与反应方向 (1)二、用焓变与熵变综合判断反应方向 (2)三、平衡转化率的概念及表达式 (2)四、平衡转化率与化学平衡常数的计算 (3)五、压强平衡常数及应用 (4)六、化学平衡移动 (5)七、温度对化学平衡的影响 (5)八、浓度对化学平衡的影响 (6)九、压强对化学平衡的影响 (6)十、平衡移动原理(勒.夏特列原理) (7)十一、化学反应是有历程的 (7)十二、化学反应速率 (8)十三、化学反应速率的测定 (9)十四、浓度、压强对化学反应速率的影响 (10)十五、温度对化学反应速率的影响 (11)十六、催化剂对化学反应速率的影响 (11)十七、合成氨反应的限度与速率 (13)十八、合成氨生产的适宜条件 (14)十九、化学反应速率和化学平衡在化工生产中的调控作用 (14)一、反应焓变、熵变与反应方向1.反应焓变与反应方向(1)自发反应：在一定条件(温度、压强)下，具有自动发生倾向的化学反应。
(2)自发反应与吸热反应、放热反应的关系①多数能自发进行的化学反应是放热反应。
4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)===4Fe(OH)3(s)ΔH＝－444.3 kJ·mol－1②有些吸热反应也能自发进行。
NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)===CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(l)ΔH＝＋37.30 kJ·mol－1上述反应均能自发进行。
结论：不能仅用反应焓变来判断反应能否自发进行。
2.反应熵变与反应方向(1)熵、熵变的概念(2)影响熵值大小的因素①体系的熵值：体系的无序程度越大，体系的熵值就越大。
②纯物质的熵值纯物质熵值的大小与物质的种类、数量、聚集状态以及温度、压强等因素有关。
例如对同一物质来说，S(g)＞S(l)＞S(s)。
在同一条件下，不同物质的熵不同。
(3)熵变与反应方向①熵增加有利于反应的自发进行。
化学反应的方向、限度与速率
第二章化学反应的方向、限度与速率本部分知识网络(一)化学反应的方向1、化学反应方向与反应热效应的关系多数能自发进行的化学反应为放热反应，但很多放热反应也需要加热或点燃才能使反应发生。
同时有不少吸热反应能自发进行。
2、焓变与熵变对反应方向的影响ΔH－TΔS＜0 反应能自发进行；ΔH－TΔS＝0 反应达到平衡状态；ΔH－TΔS＞0 反应不能自发进行。
结论：在温度、压强一定的条件下，自发反应总是向ΔH－TΔS＜0的方向进行，直至达到平衡状态。
(二)化学反应的限度1、化学反应平衡常数化学反应：aA＋bB cC＋dD平衡常数(1)平衡常数的大小表示反应的限度：K越大，反应进行得越完全。
(2)根据平衡常数可判断反应是否达到平衡状态。
2、化学平衡(1)化学平衡的概念化学平衡状态是指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。
(2)化学平衡的特征①逆：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：化学平衡是动态平衡，当反应达到平衡时，正反应和逆反应都仍在继续进行④定：反应混合物中，各组分的浓度不变⑤变：化学平衡状态是有条件的，暂时的、相对的，改变影响平衡的条件，平衡就会被破坏，并逐步达到新的平衡。
(3)化学平衡的移动影响化学平衡的条件①浓度：增大反应物(或减小生成物)浓度，平衡向正反应方向移动。
具体是比较平衡常数K c和浓度商Q c的关系。
②压强：增大(或减小)压强，平衡向气体体积减小(或扩大)的方向移动。
③温度：升高(或降低)温度，平衡向吸热(或放热)方向移动，温度对平衡移动的影响，原因是改变了化学平衡常数。
④催化剂：对化学平衡状态无影响总结：平衡移动原理①平衡移动原理(勒夏特列原理)：如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强或温度)，平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。
②注意事项：a、此原理使用的前提是已达平衡的体系；b、平衡移动的结果是“减弱”影响，而非“清除”影响；c、当同时改变几个影响平衡的条件时，勒夏特列原理对每个条件来说仍适用，但实际移动方向是多个条件综合影响的结果。
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
15
• 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、限度与速率 PPT 鲁科版
(3)化学平衡常数 ①表达式 以aA(g)＋bB(g) cC(g)＋dD(g)为例，其数学表达式为：K＝。 ②与化学反应限度的关系 K越大，化学反应进行的越_____彻__底____ ，反之化学反应进行的 ____程__度__越__小_ 。 ③与温度的关系 a．K只与温度有关。b．对于放热反应：升高温度，K值_减小； 反之K值_____增__大____ 。 c ． 对 于 吸 热 反 应 ： 升 高 温 度 ， K 值 __增__大___ ； 反 之 K 值 ____减__小_____ 。
2．相关计算 (1)步骤 ①写出有关化学平衡的方程式。 ②确定各物质的起始浓度、转化浓度、平衡浓度。 ③根据已知条件建立等式关系进行解答。
(2)模式——“三段式”
如 mA(g)＋
＋qD(g)，令 A、
B 起始物质的量浓度分别为 a mol/L、b mol/L，达
到平衡后消耗 A 的物质的量浓度为 mx mol/L。
三、化学平衡移动
1．概念 (1)原因：反应条件改变引起___v_(正_)_≠__v_(逆__) 。 (2)方向：若v(正)>v(逆)时，平衡向____正__反__应___方向移动； 若v(正)＜v(逆)时，平衡向___逆__反__应____方向移动。
2．影响因素 在一定条件下，aA(g)＋bB(g) mC(g) ΔH<0达到了平衡状态， 若其他条件不变，改变下列条件对平衡的影响如下：
该温度时，可逆反应：CO2(g)＋H2(g) 容器内各物质的浓度变化如下：
CO(g)＋H2O(g)，在该
时间/min CO2(mol/L) H2(mol/L) CO(mol/L) H2O
(mol/L)
0
0.200
0.300
无机化学 第2章
湖南工程学院化学化工学院
θ Gm
△rHm － ＋ ＋ －
△rSm ＋ － ＋ －
△rGm= △rHm- T△rSm △rGm ＜ 0 △rGm > 0
T>
T<
反应情况 任何温度下均为自发过程 任何温度下均为非自发过程 高温自发过程 低温自发过程
∆H ∆S
∆H ∆S
△rGm ＜ 0 △rGm ＜ 0
熵值大小与其组成、结构和物质的量等有关， 熵值大小与其组成、结构和物质的量等有关，
熵是体系的状态函数。 熵是体系的状态函数。
无机 化学 课件
湖南工程学院化学化工学院
化学反应的标准熵变的计算
∆ rSm = υ i S m ( 生成物） + ∑ i υ i S m ( 反应物） ∑ i
例1 试计算下列反应在298K时的△fH 由计算结果判断反应方向。 ⑴ N2(g) + 3H2(g) = 2NH3(g)
θ θ θ θ ∆ r Gm = [∆ f Gm (CaO) + ∆ f Gm (CO2 ) − ∆ f Gm (CaCO3 )
=[(-604.03) + (-394.359) － (-1128.79)] kJ·mol-1 =130.40 kJ·mol-1>0
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自发
NH4+(aq) + Cl-(aq)
△r H
m>
0
2. 化学反应的熵变
NH4Cl晶体中的NH4+和Cl-，
由晶体中整齐、有序的排列→溶液中混乱、 由晶体中整齐、有序的排列→溶液中混乱、无序的离子 即：系统有自动趋向于增大混乱度的倾向 熵 (entropy, S ) 符号： 。 符号：S。 体系混乱度越大,熵值越大.
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。
2.1 化学反应的方向
二、自发反应与非自发反应
自发反应：在给定的条件下，能自发进行的化学 反应。
非自发反应：在给定的条件下，不能自发进行， 必须借助于某种外力的持续作用才能进行的化学 反应。
自发反应
非自发反应
思考：下列反应在一定条件下都能自发进行，你
知道这些反应能自发进行的主要原因吗？
C3H8(g) + 5O2(g) = 3CO2(g) + 4H2O(l)
1、同一物质气态时熵值最大，液态较小， 固态时最小。 2、固体的溶解过程、墨水扩散过程和气 体扩散过程。 3、反应过程中气体物质的量增加的反应。
探究 思考
思考：一定温度和压强下，是不是所有熵减小 的过程都不能自发进行？
2Al(s) + Fe2O3(s) == 2Fe(s) + Al2O3(s) ∆S = －39.4 J/(mol∙K)
单位：J/(mol∙K)
熵判据：
鲁道夫·尤利乌斯·埃 自发过程的体系趋向于有序
马努埃尔·克劳修斯， 德国物理学家和数学
转变为无序，表现为∆S>0，
家，热力学的主要奠 基人之一。
叫做熵增加原理。
熵值最大
熵值最小
结论：同一条件下，不同的物质熵值不同； 同一物质的熵值：气态＞液态＞固态。
导致体系熵增大的因素：
第2章 化学反应的方向、限度与速率 第1节 化学反应的方向
温故而知新
化学反应进行的快慢
化方向
[学习目标] 1. 知道自发过程和化学反应的自发性； 2. 通过“有序”和“无序”的对比，能说出熵和熵变的概念； 3. 能说出焓变和熵变对化学反应的影响，能用焓变和熵 变判断化学反应的方向。
共同特点：△H < O ，即放热反应。
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《化学反应的方向、限度与速率》章节测试第Ⅰ卷一、选择题(每小题只有一个选项符合题意)1．可逆反应2A+3B 2C+D相同条件下的反应速率，反应速率最快的是（）A．v (A) 0.5mol/ (L·min) B．v (B) 0.01mol/ (L·s)C．v (C) 0.35mol/ (L·min) D．v (D) 0.4mol/ (L·min)2．下列说法中正确的是（）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．自发反应在恰当条件下才能实现C．自发反应在任何条件下都能实现D．自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减小或不变3．对于任何一个平衡体系，采取下列措施后,一定会使平衡移动的是（）A．加入一种反应物B．对平衡体系加压C．升高温度D．使用催化剂4．下列叙述中，不能用平衡移动原理解释的是（）A．红棕色的NO2，加压后颜色先变深后变浅B．高压比常压有利于合成SO3的反应C．由H2、I2(g)、HI(g)气体组成的平衡体系加压后颜色变深D．黄绿色的氯水光照后颜色变浅5．用铁片与稀硫酸反应制取氢气时，下列措施不能使氢气生成速率加大的是（）A．加热B．不用稀硫酸，改用98％的浓硫酸C．滴加少量CuSO4溶液D．不用铁片，改用铁粉6．如图所示，反应：X（气）+3Y（气）2Z（气）△H<0，在不同温度、不同压强（p1＞p2）下，达到平衡时，混合气体中Z的百分含量随温度变化的曲线应为（）7．在N 2+3H22NH3的反应中，经一段时间后，NH3的物质的量浓度增加了0.6mol/ L，在此时间内用H2物质的量浓度表示的平均速率为0.45mol/（L·s），则反应所经过的时间为（）A. 0.2sB. 1.0sC. 1.5sD. 2.0s8．向饱和食盐水（氯离子和钠离子乘积是一定值）中加入a g Na37Cl，充分搅拌一段时间后，下列叙述正确R的含量的是（ ）A. 溶质的质量分数不变B. 溶解度不变C . 溶液的质量增加 D. 氯化钠固体的质量不变 9．升高温度能加快反应速率的主要原因是（ ）A ．活化分子能量明显增加B ．降低活化分子的能量C ．增加活化分子的百分数D ．降低反应所需的能量10．在密闭容器里，A 与B 反应生成C ，其反应速率分别用A v 、B v 、C v 表示，已知2B v =3A v 、3C v =2B v ，则此反应可表示为（ ）A 、2A+3B=2CB 、A+3B=2C C 、3A+B=2CD 、A+B=C11．将 4 mol A 气体和 2 mol B 气体在 2 L 的容器中混合并在一定条件下发生如下反应：2A （气）＋B （气） （气），若经 2 s （秒）后测得 C 的浓度为 0.6 mol ·L －1，现有下列几种说法： ① 用物质 A 表示的反应的平均速率为 0.3 mol ·L －1·s －1② 用物质 B 表示的反应的平均速率为 0.6 mol ·L －1·s －1③ 2 s 时物质 A 的转化率为70％④ 2 s 时物质 B 的浓度为 0.7 mol ·L －1其中正确的是（ ）A ．①③B ．①④C ．②③D ．③④12．在容积为2L 的密闭容器中，发生如下可逆反应：m A(g)+n B(g)p C(g)+q D(g)，经5min 达到平衡，此时A 减少2/3a mol ，B 的平均反应速率为a/5mol ·L －1·min －1，C 增加2/3a mol ·L -1，这时若增加系统压强，发现A 和C 的质量分数不变。
则m ：n ：p ：q 为A ．1：3：2：2B ．1：3：2：1C ．1：3：1：3D ．3：1：1：3 13．在密闭容器中进行下列反应：M (g)＋N (g) R (g)＋2 L此反应符合下面图像。
下列叙述正确的是（ ） A ．正反应吸热，L 是气体 B ．正反应吸热，L 是固体C ．正反应放热，L 是液体D ．正反应放热，L 是气体14．一定条件下，在密闭容器内，SO 2氧化成SO 3的热化学方程式为：2SO 2 (g) + O 2 (g)2SO 3 (g) ； △H=－a kJ·mol －1在相同条件下，要想得到2a kJ 热量，加入各物质的物质的量可以是（ ）A ．4molSO 2和2molO 2B ．5molSO 2和3molO 2C ．4molSO 2和4molO 2D ．2molSO 2、1molO 2和2molSO 315．反应mA （固）+nB （气） pC （气） △H<0 在一定温度下B 的体积分数（B ％）与压强变化的关系如图所示，下列叙述中正确的是 （ ）①m+n ＞P ；②x 点表示该反应的正反应速率大于逆反应速率； ③n ＞p ；④x 点比y 点时的反应速率慢。
A ．只有① B ．只有②④C ．只有①②④D ．只有①和③16．完全相同的两个容器甲和乙，已知甲中装有SO2、O2各1克，乙中装有SO2O2各2克，在同一温度下反应，2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)达平衡时，甲中SO2的转化率为a% ，乙中SO2的转化率为b%,则（）A．a% > b% B．a%< b% C．a%= b% D．无法判定17．将1molSO2和1molO2通入一体积不变的密闭容器中，在一定温度和催化剂作用下，反应达到平衡，SO3为0.3mol。
若此时移走0.5molO2和0.5molSO2，则重新达到平衡后，SO3的物质的量为（）A．0.3mol B．0.15molC．小于0.15mol18．对于可逆反应：A(g) + 2B(g)2C(g)；△H＞0，下列图像中正确的是三、填空题19．现有可逆反应A(g)＋B(g) 3C(g)，下图中甲、乙、丙分别表示在不同的条件下，生成物C在反应混和物中的百分含量(C%)和反应时间的关系：（1）若甲图中两条曲线分别表示有催化剂和无催化剂时的情况，则_ __曲线是表示有催化剂时的情况。
（2）若乙图中的a曲线表示200℃和b曲线表示100℃时的情况，则此可逆反应的正反应是_____热反应。
（3）若丙图中两条曲线分别表示不同压强下的情况，则____曲线是表示压强较大的情况。
20．在20L恒容的密闭容器中，加入3mo1SO3(g)和lmo1氧气，在一定温度下使其反应，反应至4min时，氧气的浓度为0.06mol／L，当反应到8min时，反应到达平衡，此时三氧化硫浓度c (SO3)= amol／L。
（1）0min～4min内生成O2平均速率v(O2)= mol/L·min（2）达到平衡时c (O2)=c(SO2)，则a= mol/L21．将1mol I2(g)和2mol H2(g)置于某2L密闭容器中，在一定温度下发生反应：I2(g)+H2(g) 2HI(g); ΔH<0，并达到平衡。
HI的体积分数Φ(HI)随时间变化如图曲线（II）所示：（1）达平衡时，I2(g)的物质的量浓度为mol·L-1。
（2）若改变反应条件，在某条件下Φ(HI)的变化如曲线（I）所示，则该条件可能是（填入下列条件的序号）。
①恒容条件下，升高温度②恒容条件下，降低温度③恒温条件下，缩小反应容器体积④恒温条件下，扩大反应容器体积⑤恒温、恒容条件下，加入适当催化剂22．(1)化学平衡常数K表示可逆反应的进行程度，K值越大，表示______________，K值大小与温度的关系是：温度升高，K值_______(填一定增大、一定减小、或可能增大也可能减小)。
(2)Fe3+和I—在水溶液中的反应如下：2I- (aq)+2Fe3+(aq)2Fe2+(aq)+I 2(aq)。
该反应的平衡常数K的表达式为K=（3）上述反应的正反应速率和I-、Fe3+的浓度关系为v=kc m(I-)c n(Fe3+) ( k为常数)。
通过上表所给的数据进行计算得知：①在v=kc m(I-)c n(Fe3+)中，m、n的值为。
A.m=1，n=1B.m=1，n=2C.m=2，n=1D.m=2，n=2②I- 浓度对反应速率的影响Fe3+浓度对反应速率的影响(填“小于”“大于”或“等于”)四、计算题23．合成氨工厂常通过测定反应前后混合气体的密度来确定氮的转化率（最常用的方法）。
某工厂测得进入合成塔中N2、H2混合气体的密度为0.5536g/L(标准状况)，从合成塔中出来的混合气体在相同条件下密度为0.693g/L(标准状况)。
求该合成氨厂N2的转化率。
19、（1）a （2）吸（3）b 20、（1）0.00125 （2）0.05 21、（1）0.05（2）③⑤22、（1）反应的程度越大、可能增大也可能减小（2）略（3）C 大于23、设反应前混合气体中氮气的物质的量分数为x，氢气物质的量分数为(1-x)，依题意得：28x+2(1-x)=0.5536×22.4设起始有氮气2mol，氢气为3mol，氮气转化的物质的量为y，N2 + 3H22NH3起始物质的量 2mol 3mol 0mol转化物质的量 ymol 3ymol 2ymol平衡物质的量 2-ymol 3-3ymol 2ymoln总=(2-y)mol+(3-3y)mol+2ymol=(5-2y)mol根据反应前后气体质量守恒可知解得 y=0.5mol[答案]25%。