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、限度和速率
第2章化学反应的方向、限度和速率一、在温度、压强一定的条件下，化学反应方向的判据为：，反应能自发进行；，反应达到平衡状态；，反应不能自发进行。
二、化学平衡1．化学平衡常数（1）对于化学反应：aA＋bB cC＋dD，化学平衡常数K＝，浓度商Q＝。
（2）Q＞K，；Q＝K，；Q＜K，。
2．对于化学反应：aA＋bB cC＋dD，反应物A的平衡转化率α（A）＝。
3．反应条件对化学平衡的影响（温度、浓度、压强）三、化学反应速率1．化学反应速率v＝。
对于反应aA＋bB === dD＋eE：v＝＝＝＝2．影响因素（浓度、温度、催化剂）考点一：化学反应的方向1．已知反应3O2（g）===2O3（g）的ΔH<0,ΔS>0，下列对此反应的叙述正确的是（）A．该反应在任何情况下均能自发进行B．该反应在任何情况下均不能自发进行C．该反应在一定条件下能自发进行D．条件不足，无法判断考点二：化学平衡的移动1．对某一可逆反应来说，使用催化剂的作用是（）A．提高反应物的平衡转化率B．以同等程度改变正逆反应的速率C．改变平衡混合物的组成D．增大正反应速率，减小逆反应速率2．增大压强，对已达到平衡的反应3P（g）+ Q（g）2R（g）+ 2G（s）产生的影响是（）A．正反应速率增大，逆反应速率减小，平衡向正反应方向移动B．正反应速率减小，逆反应速率增大，平衡向逆反应方向移动C．正、逆反应速率都不变，平衡不发生移动D．正逆反应速率都增大，平衡向正反应方向移动3．下列各反应达到平衡后，加压或降温都能使化学平衡向逆反应方向移动的是（）A．2NO2N2O4（正反应为放热反应）B．C（s）+ CO22CO（正反应为吸热反应）C．N2 + 3H22NH3（正反应为放热反应）D．H2S H2 + S（s）（正反应为吸热反应）4．在一定条件下，在体积可变的容器中建立以下平衡：2NO2（g）N2O4（g）（正反应为放热反应）保持其它条件不变，只改变下列中的一个条件时，混合气体的颜色肯定加深的是（）A．降低温度B．使用适当催化剂C．容器体积扩大至原来的2倍D．容器体积缩小至原来的1/2 5．可逆反应a X（g）+ b Y（g） c Z（g）在一定条件下达到化学平衡，c（Z）＝2 mol/L。
化学反应的方向和限度-热力学第二定律
化学反应方向受到温度、压力、浓度等条件的影 响，不同条件下反应方向可能不同。
化学反应限度概念
01
化学反应限度指的是在给定条件下，反应物转化为产物的最 大程度或最终状态。
02
化学反应限度可以通过实验测定，如测定平衡常数、转化率 等参数来描述。
03
开发新能源技术
热力学第二定律对于新能源技术的开发具有重要指导作用，例如在太阳能、风能等可再生能源的利用中，可以通过热 力学分析来提高能量转换效率。
促进环保和可持续发展
热力学第二定律的应用有助于促进化学工业的环保和可持续发展，通过优化能源利用和减少废弃物排放， 降低对环境的负面影响。
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效率无法达到100%。
热力学第二定律还指出了提 高能量转换效率的途径，即 通过减少不可逆损失和降低 环境温度等方式来提高能量 转换效率。
03 化学反应中能量转换与方 向判断
能量转换类型及特点
吸热反应
反应物吸收能量，转化为产物，反应过程中体系温度 升高。
放热反应
反应物释放能量，生成产物，反应过程中体系温度降 低。
熵增原理的意义
揭示了自然界中不可逆过程的普遍性 和绝对性，即一切与热现象有关的实 际宏观过程都是不可逆的。
热力学第二定律与能量转换关系
热力学第二定律指出了能量 转换的方向性和限度，即能 量转换必须遵守热力学第二
定律的限制。
在能量转换过程中，总会有 一部分能量以热能的形式散 失到环境中，导致能量转换
催化剂的选择性
某些催化剂可能对特定的反应具有选择性，即它们可能只 加速某一特定的反应步骤或某一特定的产物生成。
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。
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
第二章 化学反应的方向和限度
1）体系趋向于取得最低能量。 2）体系趋向于取得最大混乱度。
例如：一盒排列整齐的积木从高处落下，一 方面它会从高处下落，使系统势能降低；另一方 面它们会变得混乱无序，系统混乱度增加。 即一个过程除了自发的向体系能量减少的方向 进行，还自发的向着体系混乱度增加的方向进行。 那么，用什么物理量来衡量体系的混乱度呢？ 这就是熵(entro876年吉布斯在康乃狄格科学院院报上发表了《论多相 物质的平衡》的第一部份，这篇论文于1878年完成，由此 奠定了化学热力学的基础。 他的第二个重要贡献是在统计力学方面，他写了《统计 力学基本原理》(1901)，将热力学建立在了统计力学的基础 之上，对统计力学有着永久性的影响，今天人们仍在学习它。
再根据吉布斯公式：
G298 H 298 T S298
178.83 298 160.5 10 3 130.48KJ mol1
★ 如果反应温度不是298K，该如何计算呢？ 一般情况下，温度变化对焓变和熵变的影响可以忽略，而都用 298K时的焓变和熵变数据代替，但公式中的T 不能再代298K，而 应代题目所要求的温度。
（二）化学反应的熵变
1．熵 （S ） 熵是体系内部质点混乱度的量度。熵值越 大，混乱度越大。物质变化的趋势是向熵增加的 方向进行。 在一定条件下，处于一定状态的物质和整个 体系都有各自的确定的熵值。体系的混乱度越大 ，它的熵值就越大。熵是一种状态函数。只与变 化的始态和终态有关，而与变化的途径无关。 自然界中一切变化的方向，除了倾向于能量最 低状态外，还有一个规律，就是倾向于取得最大 的混乱度。
以此推断其它离子的标准生成吉布斯函数 参考书附录中第三列就是常见物质的标准生成吉布斯函数 的值。测定温度为298K。
对于任一化学反应
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
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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。
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高考化学一轮复习测试卷及解析（36）：化学反应的方向和限度题组一 化学平衡状态的判断及平衡特征 1．(2011·山东理综，28)研究NO 2、SO 2、CO 等大气污染气体的处理具有重要意义。
(1)NO 2可用水吸收，相应的化学反应方程式为________________________________。
利用反应6NO 2＋8NH37N 2＋12H 2O 也可处理NO 2。
当转移1.2 mol 电子时，消耗的NO 2在标准状况下是________L 。
(2)已知：2SO 2(g)＋O 2(g)2SO 3(g)；ΔH ＝－196.6 kJ·mol －1 2NO(g)＋O 2(g)2NO 2(g)；ΔH ＝－113.0 kJ·mol －1则反应NO 2(g)＋SO 2(g)SO 3(g)＋NO(g)的ΔH ＝________kJ·mol －1。
一定条件下，将NO 2与SO 2以体积比1∶2置于密闭容器中发生上述反应，下列能说明反应达到平衡状态的是________。
a ．体系压强保持不变b ．混合气体颜色保持不变c ．SO 3和NO 的体积比保持不变d ．每消耗1 mol SO 3的同时生成1 mol NO 2测得上述反应平衡时NO 2与SO 2体积比为1∶6，则平衡常数K ＝________。
(3)CO 可用于合成甲醇，反应方程式为CO(g)＋2H 2(g)CH 3OH(g)。
CO 在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如右图所示。
该反应ΔH ________0(填“>”或“<”)。
实际生产条件控制在250 ℃、1.3×104 kPa 左右，选择此压强的理由是__________________________________________________________。
2．(2011·浙江理综，27)某研究小组在实验室探究氨基甲酸铵(NH 2COONH 4)分解反应平衡常数和水解反应速率的测定。
(1)将一定量纯净的氨基甲酸铵固体置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：NH 2COONH 4(s)2NH 3(g)＋CO 2(g)实验测得不同温度下的平衡数据列于下表：温度/℃15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 平衡总压强/kPa5.7 8.3 12.0 17.1 24.0 平衡气体总浓度/mol·L －12.4×10－33.4×10－34.8×10－3 6.8×10－3 9.4×10－3①可以判断该分解反应已经达到平衡的是________。
A ．2v (NH 3)＝v (CO 2)B ．密闭容器中总压强不变C ．密闭容器中混合气体的密度不变D ．密闭容器中氨气的体积分数不变催化剂 △②根据表中数据，列式计算25.0 ℃时的分解平衡常数：________________________________________________________________________。
③取一定量的氨基甲酸铵固体放在一个带活塞的密闭真空容器中，在25.0 ℃下达到分解平衡。
若在恒温下压缩容器体积，氨基甲酸铵固体的质量将________(填“增加”、“减少”或“不变”)。
④氨基甲酸铵分解反应的焓变ΔH____0(填“>”、“＝”或“<”)，熵变ΔS____0(填“>”、“＝”或“<”)。
(2)已知：NH2COONH4＋2H2O NH4HCO3＋NH3·H2O，该研究小组分别用三份不同初始浓度的氨基甲酸铵溶液测定水解反应速率，得到c(NH2COO－)随时间的变化趋势如下图所示。
⑤计算25.0 ℃时，0～6 min氨基甲酸铵水解反应的平均速率：___________________。
⑥根据图中信息，如何说明该水解反应速率随温度升高而增大：______________。
题组二化学平衡常数及应用3．(2011·上海，25)自然界的矿物、岩石的成因和变化受到许多条件的影响。
地壳内每加深1 km，压强增大约25 000～30 000 kPa。
在地壳内SiO2和HF存在以下平衡：SiO2(s)＋4HF(g)SiF4(g)＋2H2O(g)＋148.9 kJ根据题意完成下列填空：(1)在地壳深处容易有________气体逸出，在地壳浅处容易有__________沉积。
(2)如果上述反应的平衡常数K值变大，该反应________(选填编号)。
a．一定向正反应方向移动b．在平衡移动时正反应速率先增大后减小c．一定向逆反应方向移动d．在平衡移动时逆反应速率先减小后增大(3)如果上述反应在体积不变的密闭容器中发生，当反应达到平衡时，_____(选填编号)。
a．2v正(HF)＝v逆(H2O)b．v(H2O)＝2v(SiF4)c．SiO2的质量保持不变d．反应物不再转化为生成物(4)若反应的容器容积为2.0 L，反应时间为8.0 min，容器内气体的密度增大了0.12 g·L －1，在这段时间内HF的平均反应速率为__________________。
4．(2010·北京理综，12)某温度下，H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g)的平衡常数K＝9 4。
该温度下在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中，投入H2(g)和CO2(g)，其起始浓度如下表所示。
起始浓度甲乙丙c(H2)/(mol·L－1) 0.010 0.020 0.020c(CO2)/(mol·L－1) 0.010 0.010 0.020下列判断不正确的是()A．平衡时，乙中CO2的转化率大于60%B．平衡时，甲中和丙中H2的转化率均是60%C．平衡时，丙中c(CO2)是甲中的2倍，是0.012 mol·L－1D．反应开始时，丙中的反应速率最快，甲中的反应速率最慢题组一化学反应进行的方向1．下列说法错误的是()A．NH4NO3溶于水是自发过程B．同一种物质气态时熵值最大，液态时次之，而固态时最小C．借助于外力能自发进行的过程，其体系的能量趋向于从高能状态转变为低能状态D．由能量判据(以焓变为基础)和熵判据组合而成的复合判据，更适合于所有的过程2．(2011·长春质检)有A、B、C、D 4个反应：反应 A B C DΔH/kJ·mol－110.5 1.80 －126 －11.7ΔS/J·mol－1·K－130.0 －113.0 84.0 －105.0则在任何温度都能自发进行的反应是__________；任何温度都不能自发进行的反应是__________；另两个反应中，在温度高于__________时可自发进行的反应是_________，在温度低于____________时可自发进行的反应是_____________________________。
题组二化学平衡状态及其判断3．对于固定体积的密闭容器中进行的气体反应A(g)＋B(g)C(s)＋2D(g)，可以说明在恒温下已达到平衡状态的是()A．反应容器中压强不随时间变化而变化B．A气体和B气体的生成速率相等C．混合气体的平均摩尔质量不随时间变化而变化D．反应混合气体的密度不随时间变化而变化4．(2011·盐城中学模拟)在容积不同的密闭容器内，分别充入等量的N2和H2，在不同温度下，任其发生反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，并分别在t秒时测定其中NH3的体积分数，绘图如右图所示：(1)A，B，C，D，E五点中，尚未达到化学平衡状态的点是______________。
(2)此可逆反应的正反应是________反应(填“放热”或“吸热”)。
(3)AC段的曲线是增函数，CE段曲线是减函数，试从反应速率和平衡角度说明理由：________________________________________________________________________。
题组三化学平衡常数及其计算5．设反应①Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)ΔH＝Q1的平衡常数为K1，反应②Fe(s)＋H2O(g)FeO(s)＋H2(g)ΔH＝Q2的平衡常数为K2，在不同温度下，K1、K2的值如下：T/K K1K2973 1.47 2.381 173 2.15 1.67Ⅰ.从上表可推断，反应①是________(填“放”或“吸”)热反应；Ⅱ.现有反应③H2(g)＋CO2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH＝Q3，平衡常数为K3。
(1)根据反应①与②推导出K1、K2、K3的关系式K3＝________；可推断反应③是________(填“放”或“吸”)热反应。
要使反应③在一定条件下建立的平衡右移，可采取的措施有________(填字母序号)。
A．缩小容器体积B．降低温度C．使用合适的催化剂D．设法减少CO的量E．升高温度(2)根据反应①、②、③推导出Q1、Q2、Q3的关系式：____________________。
(3)现在恒容密闭容器中通入一定量CO2，再慢慢通入H2，使发生上述反应③，在其他条件不变时，若改变H2的起始量，容器中CO的体积分数也随之改变，在右图中画出CO的体积分数随n(H2)变化的示意图。
1．(1)3NO 2＋H 2O===2HNO 3＋NO 6.72(2)－41.8 b 2.67或83(3)< 在1.3×104kPa 下，CO 的转化率已较高，再增大压强CO 转化率提高不大，同时生产成本增加，得不偿失解析(1)根据题给化学方程式可知当6 mol NO 2全部参加反应时，转移电子6 mol ×(4－0)＝24 mol ，故转移1.2 mol 电子时，消耗NO 2 0.3 mol ，即6.72 L 。
(2)设所给的两个反应方程式分别标注为2SO 2(g)＋O 2(g)2SO 3(g) ΔH 1＝－196.6kJ·mol －1、2NO(g)＋O 2(g)2NO 2(g) ΔH 2＝－113.0 kJ·mol －1，所求总反应方程式的ΔH为ΔH 3，ΔH 3＝ΔH 1－ΔH 22＝－196.6 kJ·mol －1＋113.0 kJ·mol －12＝－41.8 kJ·mol －1。
第2问，由于该反应为前后气体体积相等的反应，故体系的压强始终保持不变，故不能以压强不变作为判断标志，故a 错误；SO 3与NO 的体积比始终保持1∶1，故c 错；根据“异方向，量相当”的原理可知d 错。