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
化学反应的方向和限度
v正＞ v逆，反应向正方向进行 QC＞K ， v正＜ v逆，反应向逆方向进行
例：在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应： CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) 其平衡常数K与温度t的关系如下表： t 700 800 830 1000 1200 2.6 c(H2O) 1、该反应的平衡常数表达式为： K= c(CO)· c(H2) 2、某温度下，平衡浓度符合下式： c(CO2)· c(CO2)· c(H2)= c(CO)· c(H2O)，试判断该温度为 830 ， 在此温度下，若该容器中含有1molCO2、 1.2molH2、 0.75molCO、 1.5molH2O，这状态是否平衡状态？若 不是，反应向哪个方向进行？ K 0.6 0.9 1.0 1.7
不平衡， Qc=0.94<K
等效平衡
等效平衡 在一定条件下可逆反应，起始时加入 物质的物质的量不同，而达到化学平衡时， 各物质的百分含量都相同，这样的平衡称 为等效平衡。
恒温恒容条件下等效平衡的条件。
1、不等压反应的等效条件
等量等效
把不同的起始状态，换算成同一边 物质（反应物一边或生成物一边），如果各反 物质的量 应物或生成物的_______________ 相等，则是等 效平衡。
练习：试写出下列反应的浓度平衡常数的数学表达式：
2SO2(g)+O2(g)
C(s)+H2O(g)
催化剂
2SO3
CO(g)+H2(g)
3. 使用平衡常数应注意的问题
（1）K值只随温度变化而变化，必须指明温度 （2）固体或纯液体浓度可视为常数，不写入表达式 中，平衡常数表达式中只包括气体和溶质的浓度
催化剂 △
2SO3
化学反应方向和限度
一、化学平衡常数（续3）
【注意】 3.平衡常数的表达式与化学方程式的书写方式有 关。同一个化学反应，化学方程式的书写方式不 同，平衡常数不同。如，
对于给定的化学反 应，正，逆反应的 平衡常数互为倒数。 一个化学反应的某一浓度平衡常数表达式与该反应的 化学方程式的一种表示形式相对应，因此不能笼统地 说某一反应的平衡常数的数值是多少。且平衡常数的 单位也与化学方程式的表示形式一一对应。
熵（S）：衡量一个体系混乱度的物理量。 大多数反应有向体系的混乱度增大的方向进行的趋势
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
可见：熵变是影响化学反应是否自发进行的因素之一。 △S > 0,有利于反应自发进行。
▲焓判据和熵判据的应用
1、由焓判据知∶放热过程（△H﹤0）常常 是容易自发进行； 2、由熵判据知∶若干熵增加（△S﹥0）的 过程是自发的；
根据浓度、压强、温度对化学平衡的影响，能 不能概括出一个外界条件与平衡移动方向关系 的普遍原理？（同学们思考）
勒夏特列原理：
在密闭体系中，如果仅改变平衡体系的一个条 件，化学平衡总是向着能减弱这个改变的方向 移动。
风采展示：
1、化学反应2A+B==2C达到平衡后升高温度，C的量增加，关于此 反应说法 正确的是 （ ） A、放热反应 B、没有显著热量变化 C、吸热反应 D、原平衡没有移动 2、有一处于平衡状态的反应A(g) + 3B(g) == 2C(g)△H<0,为了使平 衡向生成C的方向移动，应选择的条件是 （ C） ①升高温度②降低温度③ 增大压强④降低压强⑤加入催化剂⑥分离 出C A ①③⑤ B ②③⑤ C ②③⑥ D ②④⑥ 3、在一定条件下，反应H2(g)+Br2(g) ==2HBr(g) 的△H<0，达到化 学平衡状态且其他条件不变时： (1)如果升高温度,平衡混合物的颜色 加深 ； (2)如果在体积固定的容器中加入一定量的氢气，化学平衡 向右 移 动，Br2(g)的平衡转化率 变大 (变大、变小或不变)。
化学反应的方向和限度
一、化学反应的方向
自发反应：
定义：在一定温度和压强下，无需外界帮助就能自动进行的 反应。
加热、高温、高压等
通电、光照等
注意：自发反应在恰当条件下才能实现 特征：自发反应有方向性，且不能自动恢复原状，若要恢 复必须借助外力 请判断下列说法正确的是（
C ）
A. 凡是放热反应都是自发的，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
炼铁高炉尾气之谜
科
学 史
Fe2O3 + 3CO
高温
2Fe + 3CO2
从这一材料中，你得 到什么启示？
化学反应是有限度的，有 些能进行地较彻底，有些反应 是不彻底的，甚至是可逆的。
三、化学平衡状态（化学平衡）
4. 化学平衡的计算
对于可逆反应 化学平衡常数： 注：平衡常数随反应温度而变化。 固体和纯液体不列入平衡常数表达式中 aA + bB cC + dD:
平衡转化率：
放出的热量越多，体系能量降低越多，反应越完全。
思考：吸热反应能否自发进行？
一、化学反应的方向
常见的自发反应：
♦ 晶体Ba(OH)2· 8H2O与NH4Cl反应： Ba(OH)2· 8H2O(s)+2NH4Cl(aq)=BaCl2(aq)+2NH3(g)+10H2O(l) △H ＞0 ♦碳铵的分解： (NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)+NH3(g) ♦两种理想气体的混合 忽略气体分子的自身体积， 将分子看成质点
放热反应
△H=-802.3 kJ/mol
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。
《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1、自发过程和自发反应自发过程是在一定条件下，不需要外力作用就能自动进行的过程。
而自发反应则是在给定的条件下，能够自发进行到显著程度的化学反应。
例如，水总是自发地从高处流向低处，这就是一个自发过程。
而铁在潮湿的空气中生锈则是一个自发反应。
2、焓变与反应方向在化学反应中，焓变（ΔH）是一个重要的热力学参数。
一般来说，放热反应（ΔH ＜ 0）常常有利于反应的自发进行。
但这并不是绝对的判断依据。
例如，氢气和氧气反应生成水是放热反应，在常温常压下可以自发进行。
然而，氯化铵固体加热分解为氨气和氯化氢气体是吸热反应（ΔH ＞ 0），但在一定条件下也能自发进行。
3、熵变与反应方向熵（S）是用来描述体系混乱度的热力学函数。
熵变（ΔS）则是反应前后体系熵的变化。
对于大多数自发反应，体系的熵通常是增加的（ΔS ＞ 0），因为混乱度增大有利于反应的自发进行。
比如，固体溶解在水中，体系的混乱度增大，熵增加。
但也有一些熵减（ΔS ＜ 0）的反应可以自发进行，这时候焓变往往起到了更关键的作用。
4、综合判断反应方向判断化学反应的方向需要综合考虑焓变（ΔH）和熵变（ΔS）。
根据吉布斯自由能（ΔG）的公式：ΔG ＝ΔH TΔS。
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。
其中，T 表示热力学温度。
二、化学反应的限度1、化学平衡状态当一个可逆反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率相等，反应物和生成物的浓度不再发生变化，这时的状态称为化学平衡状态。
化学平衡状态具有以下特征：（1）动态平衡：正逆反应仍在进行，只是速率相等。
（2）浓度不变：各物质的浓度不再随时间改变。
（3）条件一定：平衡状态的建立与条件有关，条件改变，平衡可能发生移动。
2、平衡常数对于一个特定的可逆反应，在一定温度下，无论起始浓度如何，达到平衡时各物质浓度之间存在一个固定的比例关系，这个比例关系可以用平衡常数（K）来表示。
化学反应的方向和限度cy
K=
[N 2 ]⋅[H 2 ]3
①平衡常数的书写规则
• 固、純液体浓度(为常数)不必写出 純液体浓度(为常数)
例: (a) CaCO3（s） ） K = [CO2] (b) CO2（g）+C（s） ） （ ） K=[CO]2/ [CO2]
一、化学反应的方向
1、自发反应 •（1）自发反应定义（k-39)： 自发反应定义 定义（ （ ： •在一定条件下，无需外界帮助就能自动进行的反 在一定条件下 无需外界帮助就能自动进行的反 外界帮助 器暴露在潮湿空气中会生锈 生锈， 应如铁器暴露在潮湿空气中会生锈，燃烧 一定条件指：一定的温度T和压强P 注：①一定条件指：一定的温度T和压强P， 照等。 外界帮助指:通电、光照等。 如加热， ② 一定条件(如加热，高压 下目的:引发反应 如加热 高压)下目的: ③自发反应在恰当条件下才能实现. 自发反应在恰当条件下才能实现. 恰当条件下才能实现 ⑵特征：有方向性，且不能自动恢复原状，若要 特征： 方向性，且不能自动恢复原状， 恢复必须借助外力。 恢复必须借助外力。
3.化学平衡状态的标志: 难点） 3.化学平衡状态的标志:（难点） 化学平衡状态的标志
• Ⅰ .直接标志： {任何情况均适用} .直接标志： 任何情况均适用} 直接标志
• （1）等——同一种物质ひ正（B）=ひ逆（B） ——同一种物质 同一种物质ひ • （2）反应混合物中反应物和生成物各组分的浓 反应混合物中反应物和生成物 反应物和生成物各组分的浓 度或其百分含量保持不变 • 注意陷阱： 非标志 注意陷阱 陷阱： • （1）同一反应中不同的物质的速率之比等于方 同一反应中不同的物质的速率 速率之 程式中各物质的计量数 计量数之 程式中各物质的计量数之比。（错） 总质量一直不变， • （2）若反应前后总质量一直不变，则化学反应 若反应前后总质量一直不变 达到平衡状态。 达到平衡状态。 （错） 2NH3 • （3）密闭容器中的气体反应如N2+3H2 密闭容器中的气体反应如 中的气体 密度不变，则化学反应达到平衡状态。 ，若密度不变，则化学反应达到平衡状态 （错）
1 第1节 化学反应的方向和限度
第1节化学反应的方向和限度化学反应进行的方向1．自发过程(1)含义：在一定条件下，不需要借助光、电等外力作用就能自动进行的过程。
(2)特点①体系趋向于从高能量状态转变为低能量状态(体系对外部做功或释放能量)；②在密闭条件下，体系有从有序转变为无序的倾向性(无序体系更加稳定)。
2．熵、熵变(1)熵是描述体系混乱程度的物理量，符号为S。
(2)影响熵大小的因素①相同条件下，物质不同熵不同。
②同一物质：S(g)＞S(l)＞S(s)。
(3)熵变＝生成物的总熵－反应物的总熵。
3．化学反应方向的判据(1)焓判据：放热过程中体系能量降低，ΔH<0，具有自发进行的倾向，但有些吸热反应也可以自发进行，故只用焓变判断反应方向不全面。
(2)熵判据：体系的混乱度增加，即熵增，ΔS>0，反应有自发进行的倾向，但有些熵减的过程也可能自发进行，故只用熵变来判断反应方向也不全面。
(3)复合判据ΔH －T ΔS ⎩⎨⎧＜0，反应能自发进行＝0，反应达到平衡状态＞0，反应不能自发进行1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”(1)能够自发进行的反应不一定都是放热反应。
( )(2)只有放热反应才能够自发进行。
( )(3)能够自发进行的反应就一定能够发生并完成。
( )(4)若一个反应的ΔH >0，ΔS <0，该反应一定不能自发进行。
( )(5)反应能否自发进行需综合考虑焓变和熵变对反应的影响。
( )(6)放热过程有自发进行的倾向性，但并不一定能自发进行，吸热过程没有自发进行的倾向性，但在一定条件下也可自发进行。
( )(7)C 3H 6(g)＋NH 3(g)＋32O 2(g)===C 3H 3N(g)＋3H 2O(g) ΔH ＝－515 kJ·mol －1和C 3H 6(g)＋O 2(g)===C 3H 4O(g)＋H 2O(g) ΔH ＝－353 kJ·mol －1两个反应在热力学上趋势均很大。
化学反应的方向和限度
2、速度-时间图：可用于：
1) 表示反应速率的变化和化学平衡的移动。 2) (已知反应)判断引起平衡移动的因素。 A(g)+2B(g) 2C(g) v v正 •引起平衡移动的因素是 增大反应物浓度，平衡 v逆 将向 方向移动。 正 t t1 t2 0 v • 引起平衡移动的因素是 v正 减小生成物浓度，平衡 v逆 将向 正 方向移动。 t t t 1 2 0
△H － T· △S ﹤0 △H － T· △S ﹥0
反应能自发进行 反应不能自发进行 反应达到平衡状态
△H － T · △S ﹦0
二、化学反应的限度
1、可逆反应 （1)概念 在相同条件下同时向正逆两个方向进行的反应 （2）特征 在一定条件下反应物不能全部转化成产物， 只能进行到一定程度
2.化学平衡状态
第一讲化学反应 的方向和限度
成武二中
李亚楠
一、化学反应的方向
1、 放热反应过程使体系的能量降低，具 有自发进行的倾向 ①吸热反应一定不能自发进行
NH4HCO3(固)+CH3COOH
×
②在常温下不能自发进行吸热反应，在高温 下也一定不能自发进行
×
CaCO3的分解
焓变不是决定反应能否自发进行的 唯一因素
①若m+n≠p+q，总压强一定（其他条件不变）
是 不一定 是 不一定
压强
②若m+n=p+q，总压强一定（其他条件不变） 混合气体 相对平均 分子质量 （ M） ①M一定，m+n≠p+q ②M一定，m+n=p+q
温度
体系的 密度（ρ )
任何化学反应都伴随着能量变化，当体系温度 一定（其他条件不变）
密度一定
化学反应的方向和限度1
练习： 分析下列两个反应，判断其ΔS是大于0还是小于0，并 判断反应在什么温度下能自发进行。 1、4(Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2=4Fe(OH)3(s) ΔH=- 444.3KJ·mol-1
ΔS<0，常温下能自发进行。
2、NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)=CO2(g)+ CH3COONH4(aq)+H2O(l) ΔH=37.3KJ·mol-1 ΔS>0，自发进行反应的温度不能太低。
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？
例如，氯化铵与熟石灰的反应能自发进行，但该反 应却是一个吸热反应！ 可见，除焓变外，还有其它因素也能够影响反应的 方向。这其中就有一个很重要的因素是体系的混乱 度。
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“熵”，符号S
二、熵和熵变
熵变：反应前后熵的变化，符号ΔS
若变化后混乱度增大， 则ΔS>0 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。
一般地，①混乱度（熵）:气态>溶液>液态>固态 ②分子数增多，分子种类增多则熵增大
例如，冰变成水， ΔS>0；水蒸气液化， ΔS<0 CaCO3=CaO+CO2 ΔS>0
判断下列反应的ΔS>0还是<0：
A、NH4Cl=HCl+NH3Fra bibliotekΔS>0
B、2Fe3+(aq)+Cu(s)=2Fe2+(aq)+Cu2+(aq) ΔS>0
C、2NO2=N2O4
《化学反应的方向与限度》勒夏特列原理
《化学反应的方向与限度》勒夏特列原理在我们的日常生活中，化学反应无处不在。
从食物的消化到金属的腐蚀，从燃烧化石燃料到工业生产中的各种化学过程，化学反应都在默默地发挥着作用。
而在研究化学反应时，有两个非常重要的概念：化学反应的方向和限度。
理解这两个概念对于我们预测化学反应的可能性、控制反应条件以及提高反应效率都具有至关重要的意义。
化学反应的方向，简单来说，就是指一个化学反应能否自发进行。
一个自发进行的化学反应，不需要外界持续提供能量，就能够朝着某个方向自动发生。
而判断一个反应是否能够自发进行，我们需要考虑热力学的一些参数，其中最重要的就是熵变（ΔS）和焓变（ΔH）。
熵，是用来描述体系混乱程度的一个热力学概念。
一般来说，一个反应如果导致体系的混乱程度增加，即熵增加（ΔS ＞ 0），那么这个反应就更有可能自发进行。
比如，固体溶解在液体中，气体的扩散等过程，都是熵增加的过程。
焓变则反映了化学反应中能量的变化。
如果一个反应是放热的，即焓变小于零（ΔH ＜ 0），那么这个反应在能量上是有利的，也更倾向于自发进行。
但仅仅依靠熵变和焓变来判断反应的自发性还不够准确，我们还需要综合考虑温度的影响。
这就引出了著名的吉布斯自由能变化（ΔG），其表达式为ΔG ＝ΔH TΔS。
当ΔG ＜ 0 时，反应在给定条件下能够自发进行；当ΔG ＝ 0 时，反应达到平衡状态；当ΔG ＞ 0 时，反应不能自发进行。
了解了化学反应的方向，接下来我们来探讨一下化学反应的限度。
当一个化学反应进行到一定程度时，反应物和生成物的浓度不再发生明显的变化，此时我们就说这个反应达到了限度，也就是化学平衡。
化学平衡是一种动态平衡，虽然表面上看起来反应似乎停止了，但实际上正反应和逆反应仍在以相同的速率进行，只是反应物和生成物的浓度保持不变。
那么，当一个处于平衡状态的反应受到外界条件的改变时，它会如何变化呢？这就要用到勒夏特列原理。
勒夏特列原理指出：如果改变影响平衡的一个条件（如浓度、压强或温度等），平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。
化学反应方向和化学反应的限度
一、化学反应的方向
1.自发过程：在一定条件下不需外力帮助（如光、电）
就能自动进行的过程(包括物理变化和化学变化).
2.非自发过程 ：在一定条件下下，需要外界做功才能 进行的过程。
3.自发过程的特征：有明确的方向性 (要逆转必须借助 外界做功)；具有做功的本领。
同条件下，自发变化的逆过程是非自发过程； 自发变化或非自发变化是在给定条件下而言的，若 条件改变，自发过程可转变为非自发过程，而非自发 过程可转变为自发过程；
有序
混乱
2、熵判断
1）熵(S)：衡量一个体系混乱度的物理量叫做熵。 在一个有大量微粒构成的体系中，微粒之间无规则排
列的程度越大，体系的熵越大。
2）熵变：反应前后体系熵的变化叫做反应的熵变。 用△S表示。
△S = S生成物总熵 － S反应物总熵
如果发生反应后体系的混乱度增大，该过程的△S > 0； 反之，发生反应后体系的混乱度减小，△S < 0 。
C. 一个反应能否自发进行取决于该反应放热 还是吸热
D. 一个反应能否自发进行，与焓变和熵变的 共同影响有关
练习：下列说法中正确的是 D
A．某反应低温条件下能自发进行，那么高温条 件下也一定能自发进行
B．某反应高温条件下不能自发进行，那么低温 条件下也不能自发进行
C．反应方向是由焓变和熵变共同决定的，与反 应温度无关
自发进行的原因是 D
A.是吸热反应 B.是熵减少的反应 C.是放热反应 D.熵增大效应大于能量效应
P45 问题解决 几种变化的方向性
变化
焓变 熵变 方向性
CO2(s) → CO2(g)
> 0 > 0 自发进行
2Mg(s) + O2(g) = 2MgO(s) < 0
化学反应的方向和限度ΔH-TΔS=自发ΔH-TΔS＞ΔH
(3)化学平衡常数
对于反应aA(g)＋b
[C]c·[D]d K＝ [A]a·[B]b
cC(g)＋dD(g)
(4)化学平衡常数与化学反应限度的关系 平衡常数的大小反映了化学反应可能进行的程度，K 越大 ，说
明反应可以进行得越完全。
3．平衡转化率
对于上例反应中A(g)的平衡转化率可表示为：
A的初始浓度－A的平衡浓度
应，由于书写方式不同，各反应物、生成物的计量数不同，平衡常 数的表达式也不同，对于给定的化学反应，正、逆反应的平衡常数 互为倒数。
(3)给定化学反应的平衡常数只与温度有关，与其他因素无关。 对于同类型反应，K 的大小反映了化学反应可能进行的程度(限度)， K 越大，反应进行得越完全。
2．平衡转化率 同一反应中的不同反应物的转化率可能不同，但当反应物之间 起始投料物质的量之比恰好等于化学计量数之比时，反应物的平衡 转化率是相等的。 相同条件下，增大某一反应物的浓度，可以提高另一反应物的 转化率，而本身的转化率减小。
1．下列关于判断过程方向的说法正确的是( ) A．所有自发进行的化学反应都是放热反应 B．CO2与NaOH的反应能自发说明反应后熵增大 C．由焓判据和熵判据组合而成的复合判据，将更适合于所有 的过程 D．同一物质的固、液、气三种状态的熵值相同 解析：许多吸热反应也能自发进行，A错；CO2与NaOH的反应 是熵减小的反应，能自发说明该反应是放热反应，B错；同一物质 S(固)<S(液)<S(气)，D错。 答案：C
动； ②反应物浓度减小或生成物浓度增大时，平衡向 逆反应方向 移
动。
(3)压强的影响 ①Δνg＝0，改变压强，化学平衡状态 不变 。 ②Δνg>0，增大压强，平衡逆向 移动； 减小压强，平衡 正向 移动。 ③Δνg<0，增大压强，平衡 正向 移动； 减小压强，平衡 逆向 移动。
知识点总结1 化学反应的方向和限度
知识点1·化学反应的方向和限度一、 化学反应的方向（一）相关概念（1）自发过程：在一定温度和压强下，不需借助光、电等外部力量就能自动进行的过程。
（2） 自发反应：在一定温度和压强下，无需外界帮助就能自动进行的反应，称为自发反应。
注：自发自发过程可以是物理过程，不一定是自发反应。
但自发反应一定是自发过程。
（3） 自发反应与非自发反应注：a. 自发反应与非自发反应是可以相互转化的，某一条件下的自发反应在另一条件下可能是非自发反应。
如常温下，2NO + O 2 == 2NO 2是自发反应；高温下，其逆反应是自发反应。
b. 大部分自发反应在常温常压下即可自发进行且进行完全，如酸碱中和反应等。
但在一定条件下才能进行的反应也可能是自发反应，如氢气的燃烧需要点燃，但属于自发反应，所以自发反应与反应条件无必然联系。
例1-1： 过程的自发性的作用是（ A ）A. 判断过程的方向B. 确定过程是否一定发生C. 判断过程发生的速率D. 判断过程的热效应 例1-2： 下列过程是非自发的是（ D ）A. 水由高处向低处流B. 天然气的燃烧C. 铁在潮湿的空气中生锈D. 室温下水结成冰（二）化学反应方向的判据 1. 反应焓变与反应方向2. 反应熵变与反应方向（1）熵① 熵：在密闭条件下，体系由有序自发地转变为无序的倾向，这种推动体系变化的因素称为熵。
符号：S ，单位：J ·mol -1·K -1或J/(mol ·K)。
② 实质：熵是衡量体系混乱度大小的物理量，即表示体系的不规则或无序状态程度的物理量，是物质的一个状态函数。
熵值越大，体系的混乱度越大。
③ 影响熵（S ）大小的因素a. 同一条件下，不同的物质熵值不同。
b. 同一物质的熵与其聚集状态及外界条件有关，如对同一物质而言：S(g) ＞ S(l) ＞ S(s)。
c. 与物质的量的关系：物质的量越大，分子数越多，熵值越大。
（2）熵变① 熵变：反应前后体系熵的变化称为熵变，符号为：△S ，单位为：J ·mol -1·K -1或J/(mol ·K)。
高三化学化学反应的方向和限度
3 、如何正确判断一个化学 反应 是否能够自发进行
必须综合考虑反应的焓变和熵变
练习：判断自发与非自发（室温下）
（1）打开活塞，分液漏斗中的水流进烧杯 自发
（2）镁带燃烧 自发
（3）氢气燃烧 自发
（4）Hale Waihona Puke 分解成H2和O2过程非自发
39页交流与讨论
； 人力资源培训/html/hometopfenlei/topduanqipeixun/duanqipeixun1/
；
刚刚听到蒙古民歌的人，听出悠远，是第一楼台；听出蒙古民歌的苍凉悲抑，乃第二楼台；在第三重境界，会听到蒙古人的心肠多么柔软，像绸子一样柔软。粗糙的北地，像一块磨石，把人的筋骨磨硬，心肠磨软了，这就是蒙古。因此，他们会把更好的肉食和乳品送给借宿的陌生人。 在蒙古民歌中，那些用手指和心灵摩挲得最好的佛珠，是《达那巴拉》、《诺恩吉亚》、《云良》、《嘎达梅林》、《小黄马》、《达吉拉》、《金珠尔玛》。按气功的说法，这些歌的信息能量太丰富太辽远了。像这样的好歌，还可以像百科全书一样列下去。 这时需要一位歌者，贯历 史而达现今，如油然之云把歌中的含金量沛然化雨，一泻而出，那么，在大师级的歌王哈扎布、朝鲁、宝音德力格尔之后，在马头琴王齐·宝力高之后，在卓越的歌唱家牧兰、拉苏荣、金花之后，在优秀的作曲家通福、美丽齐格和最早的电子音乐家图力古尔之后，漫漫地平线上的巨星是 腾格尔。 腾格尔的意思是“天”，蒙古人没有几个如此作名，但腾格尔称名不妨。天者，辽远无碍，又具王者之尊。腾格尔是鄂尔多斯人，幼时随外祖母牧羊，领会草原襟抱，及长入歌舞团而后考入音乐学院学作曲，定居京华而下派宁夏锻炼，终于崛起。他由民族而升腾，非个人能力 所及也，这是他与流行歌手
第2讲 化学反应的方向和限度
第2讲 化学反应的方向和限度１．可逆反应：在 相同 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，特征是反应物与产物共存，如Cl 2+H 2O HCl+HClO 。
H 2O 电解生成H 2和O 2，与H 2和O 2点燃生成H 2O 不属于可逆反应，因为条件不同。
２．化学反应的方向：（1）熵：①概念：衡量一个体系混乱程度的物理量叫做熵，符号S 。
②熵变：△S>0，熵增加，混乱度增加；△S<0，熵减小，混乱度减小。
③同一种物质，三种状态下，熵值的大小顺序：S （气）> S （液）> S （固）。
（2）焓变△H ：放热，△H < 0 ，吸热，△H > 0 。
（3）判断化学反应的方向：自发反应一般能量降低，混乱度增加。
①△H<0，△S>0，反应一定自发进行；②△H>0，△S<0，反应一定不自发进行③△H>0，△S>0，高温自发进行；④△H<0，△S<0，低温自发进行例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。
下列说法中，正确的是 （ ）A ．在温度、压力一定的条件下，焓因素和熵因素共同决定一个化学反应的方向.B ．温度、压力一定时，放热的熵增加反应一定能自发进行.C ．反应焓变是决定反应能否自发进行的惟一因素D ．固体的溶解过程与焓变有关【答案】AB３．化学平衡状态（1）化学平衡状态的建立：在一定条件下，将0.02 mol CO 和0.02 mol H 2O(g)通入2 L 密闭容器中，进行反应：CO+H2O CO 2+H 2① 反应刚开始时，反应物浓度 最大 ，正反应速率 最大，生成物浓度为 0 ，逆反应速率为 0 。
② 反应进行中，反应物浓度逐渐 减小，正反应速率逐渐 减小，生成物浓度逐渐 增大，逆反应速率逐渐 增大。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
同理可证：
B
U nB
S ,V ,nC
H nB
p,S ,nC
G nB
T , p,nC
A nB
（6） T ,V ,nC（2.2.3）
多组分体系的Gibbs关系式 :
• dU=TdS－pdV+∑iidni
dnB
Vdp
B
G nB
T
,
p , nC
dnB
Vdp TdS
B
G nB
T , p,nC
dnB
dG和dH的全微分方程比较可论证
B
G nB
T , p,nC
H nB
p,S ,nC
(7)
• dH=TdS+Vdp+∑iidni
(8)
• dA=－SdT－pdV+∑ Nhomakorabeaidni (9)
• dG=－SdT+Vdp+∑iidni (10)
• 2.1.3 化学势判据
• 等温等压，无非体积功时，自发过程方向 • dGT,p,W=0≦0
对于多组分体系： ∑iidni =dGT,p,W=0
• ∴ i－i=0
•
i=i
• 若 i 物质自发地从相流向相, 为一 自发过程:
• dG= idni +idni <0 • ∴ (i－i) dni <0 dni >0 • ∴ i>i
化学势判据, 即物质流向的判据:
i>i i物质由相流入相 i<i i物质由 相流入相 i=i 相与相达平衡
因此化学势判据：
∑iidni ≦0
• 化学势就是物质平衡的判据。
• 以相平衡为例，若 i 物质在相和相均存在, 并已达相平衡, 设有dn的i物质由相流入相, 对平衡过程有:
• dG=idni+ idni =0 (其余各项dn=0, 不计)
• ∵ dni=－dni
• ∴ idni－idni =0
=TdS－pdV+∑(U/ni)s,v,n(j≠i)dni
令 i=(U/ni)s,v,n(j≠i) (5)
• i : i物质的化学势.
• 此时化学势不是一种偏摩尔量。
• 对于多组分体系, 体系的状态可以视为温度, 压力和各组分物质的量的函数:
• G=G(T,p,n1,n2, …nr)
• 求G的全微分:
•
rGm=0 反应达平衡.
• 若反应体系是一均相体系,则反应不可能向某一方进行 到底,反应体系一定会达到某一平衡点,当反应达化学 平衡时,体系的吉布斯自由能G的值处于最低点,体系 达到稳定状态.此时,体系向任一方向进行,体系的吉布 斯自由能都会升高.
封闭体系.
2.1.4 理想气体的化学势
• 对于纯理想气体： * ＝Gm • 等温： d* =dGm=Vmdp=(RT/p)dp or
•
d* =RTdlnp
• 标准状态：
T
G
m
RT
ln
p
T
RT
ln
p p
2．混合理想气体
B
B
T
RT
ln
pB p
H G TS
dG
G T
p,nB
dT
G p
T
,nB
dT
B
G nB
T , p,nC
dnB
SdT Vdp
B
两边加d(TS)得到，
dH dTS SdT
G nB
T , p,nC
标准态：物质B的状态即分压为 p 时的状态
B
T
是温度T时物质B的标准状态的化学势
pB yB p
B
B
T
RT
ln
p p
RT ln yB
y B ：物质B的摩尔分数
2.2 化学平衡的条件和标准平衡常数
• 2.2.1标准平衡常数
• 研究化学反应主要包括两方面的问题: • 化学反应的方向和限度; • 化学反应进行的快慢,即反应的速率. • 化学平衡一章着重研究化学反应的方向和限度. • 任何化学反应都有正反两个方向，从微观上看,这两
• ∑()∑(i) i dni=0
或：
• ∑i dni=0
• 对于达内部平衡的体系，热力学基本关系式可 简化为:
•
dU= TdS－pdV
(1)
•
dH= TdS + Vdp (2)
•
dF=－SdT－pdV (3)
•
dG=－SdT+ Vdp (4)
• 所以此四个关系式不仅适用于简单封闭体系, 还适用于已达内部平衡的,只作体积功的任何
• 体系达物质平衡时，组分在各相的化学势都相 等，故有:
• ∑()∑(i) i dni=∑(i)∑() i dni
•
=∑(i)i∑()dni
•
= ∑i dni ∑dni= dni
• 由此, 物质平衡方程可简化为:
•
∑i dni=0
(11)
• 对于内部达平衡的体系, 物质必达平衡, 故:
复习提问
• 1.何谓偏摩尔量？ • 2.偏摩尔量集合公式？其物理含义？ • 3.吉布斯－杜亥姆公式？意义？
第二章 化学平衡
• 2.1偏摩尔量和化学势
2.1.2 化学势
多组分体系中 U=U(S,V,n1,n2,...nr)
全微分
U=(U/S)dS+(U/V)dV+∑(U/ni)S,V,n(j≠i)dni
个方向总是同时进行的，但化学反应达平衡时，宏观 上反应不再进行，微观上反应仍在进行，只是正反两 方向反应的速率相等。
• 化学反应的平衡条件:
• 一般化学反应在等温,等压条件下进行,在这种条件下, 可用吉布斯自由能作为过程方向的判据.
•
rGm<0 反应自动正向进行;
•
rGm>0 反应自动逆向进行;
• dG=(G/T)dT+(G/p)dp +∑(G/ni)T,p,n(j≠i)dni
• dG=－SdT+Vdp+∑(G/ni)T,p,n(j≠i)dni
• 同理可得其他两个函数 • dU=TdS－pdV+∑(U/ni)s,v,n(j≠i)dni • dG=－SdT+Vdp+∑(G/ni)T,p,n(j≠i)dni • dH=TdS+Vdp+∑(H/ni)S,p,n(j≠i)dni • dA=－SdT－pdV+∑(A/ni)T,V,n(j≠i)dni