化学反应方向和程度
化学反应的方向及判断依据
冰融化
(1)在常温下盐酸能与氢氧化钠溶液反应生成氯化钠和水; (1)在常温下盐酸能与氢氧化钠溶液反应生成氯化钠和水; 在常温下盐酸能与氢氧化钠溶液反应生成氯化钠和水 而氯化钠和水却不能反应生成盐酸和氢氧化钠. 而氯化钠和水却不能反应生成盐酸和氢氧化钠. (2)铁器暴露在潮湿空气中会生锈; (2)铁器暴露在潮湿空气中会生锈;这些过程都是自发 铁器暴露在潮湿空气中会生锈 的,其逆过程就是非自发的. 其逆过程就是非自发的.
一,自发反应——化学反应的方向 自发反应——化学反应的方向
自发反应: 自发反应:
在一定条件下,无需外界帮助就能 一定条件下 无需外界帮助就能 自动进行的反应 .
教科书P39 页 教科书
下列反应在一定条件下都能自发进行, 下列反应在一定条件下都能自发进行, 自发进行 它们有什么共同的特征吗? 它们有什么共同的特征吗?
�
总
结
共同影响
化学反应的方向
影响因素: 影响因素: 反应焓变
反应熵变
能量判据 熵判据
吸热 放热 熵增 熵减
焓减小有利于反应自发, 焓减小有利于反应自发,熵增大有利于反应自发
练
1.下列说法不正确的是 下列说法不正确的是
习 C
A. 焓变是一个与反应能否自发进行有关的因素, 焓变是一个与反应能否自发进行有关的因素, 多数的能自发进行的反应是放热反应. 多数的能自发进行的反应是放热反应. B. 在同一条件下不同物质有不同的熵值,其体系 在同一条件下不同物质有不同的熵值, 的混乱程度越大,熵值越大. 的混乱程度越大,熵值越大. 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 一个反应能否自发进行, 影响有关
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
选修4
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说明：若正、逆反应是在不同条件下发生的，则不属于可逆反应。
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1．能量判据 (1)能量判据是指自发过程的体系趋向于从高能状态转变为低能状 态(这时体系会对外做功或释放热量)，这一经验规律就是能量判据， 是判断化学反应进行方向的判据之一。 (2)反应热与自发反应的关系 ①多数放热反应能自发进行。如： NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l) 2Na(s)＋2H2O(l)===2NaOH(aq)＋H2(g)
费了大量资金建造了一个高大的炼铁高炉，以增加CO和铁矿石的接触时间。
可是后来发现，用这个高炉炼铁，所排出的高炉气中CO的含量并没有减少。
你知道这是什么原因吗？
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一、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，我们称之为 自发反应。许多化学反应的正反应能自发进行，而其逆反应无法自发 进行。
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第二单元 化学反应的方向和限度
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第1课时 化学反应的方向和化学平衡状态
选修4
苏教版 ·化学ຫໍສະໝຸດ 高炉炼铁的主要反应Fe2O3＋3CO2
Fe＋3CO2是一个可逆反应。在
19世纪后期，人们发现炼铁高炉所排出的高炉气中含有相当量的CO，有的工
程师认为，这是由于CO和铁矿石的接触时间不够长所造成的，于是在英国耗
选修4
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④结论：多数自发进行的化学反应是放热反应，但也有不少吸热 反应能自发进行。因此，反应焓变是与反应能否自发进行有关的一个 因素，但不是唯一因素。
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2．熵判据 (1)有关概念 混乱度：表示体系的不规则或无序状态。混乱度的增加意味着体 系变得更加无序。 熵：衡量一个体系混乱度的物理量。用符号S来表示。混乱度越 大，熵值越大，混乱度越小，熵值越小。
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。
化学反应方向和程度
1、掌握熵、吉布斯函数及标准熵、标准生成吉 布斯函数等基本概念；理解熵的物理意义。 2、掌握化学反应标准熵变和标准吉布斯函数变 的计算；掌握化学反应方向的自由能判据。 3、明确平衡常数的意义；掌握标准平衡常数的有 关计算；掌握反应熵判据及标准平衡常数与标 准吉布斯函数变间的关系式；掌握浓度、压力、 温度对化学平衡的影响。 4、掌握多重平衡规则。
01:22
3
许多化学反应也是自发进行的，比如：铁生 锈、碳燃烧、一些沉淀反应等等。它们的逆向 反应也不会自发进行。那么为什么有的可以自 发进行，有的不能？这些自发反应的推动力是 什么呢？
01:22
4
二、熵及反应的熵变 1、熵（S）(entropy ) 熵（S）是一个体系混乱度的量度。 ★熵的单位： J K 1 mol1 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。比如，我们将墨水滴入水中，会自动分 散，增加混乱度。 热力学中用熵这个函数来表示体系中物质 粒子的混乱度。
01:22
18
三、化学反应的方向和吉布斯函数变
1. 吉布斯函数（自由能） 吉布斯函数的定义：G＝H－T· S 与H类似，G也是一个状态函数，代表体系的一 种能量状态。
01:22
19
2. 吉布斯—亥姆霍兹公式 ΔG称之为吉布斯函数变（自由能变），在恒温恒 压条件下进行的化学反应，其吉布斯函数变可以写成：
反应物
01:22
15
【例】 计算反应 2HCl(g) H2(g) Cl2(g) 在298K时的标准熵变。 解： ΔrSӨ298 =SӨ298 (H2,g)+ SӨ298 (Cl2,g) -2SӨ298 (HCl,g) =130.574+222.96-2×186.80 = -20.07 J· K-1· mol-1
作业题解(第2章 化学反应的方向和程度)
12.反应PCl5(g) ⇌ PCl3(g) +Cl2(g)在523K和 1.01325×105Pa下达平衡时，其分解百分率为80%，求 该条件下反应的平衡常数Kp。
12.解：设开始时PCl5为1mol PCl5(g) ⇌ PCl3(g) + Cl2(g) 起始时物质的量/mol 1 0 0
KC
x / 152
2
11. 在某温度时，反应 CO (g) + H2O(g) ⇌CO2(g)+ H2(g) 的Kc=1.0， 问2mol CO与多少 mol H2O(g) 在密闭容器中反 应，才能使50%（摩尔分数）的CO转变为CO2 。
解：设有x mol H2O(g),设密闭容器体积为V dm3。 CO (g) + H2O(g) ⇌ CO2(g) + H2(g) 起始浓度/ mol· dm-3 2/V x/V 0 0 平衡浓度/ mol· dm-3 1/V (x-1)/V 1/V 1/V 1 1 c(CO2 ) c ( H 2 ) KC V V 1 x 1 c(CO ) c( H 2O ) V V 1 1.0 x 1 解得： x 2.0mol
第二章 化学反应的方向 和程度习题解答
• 1.不用查表，指出下列各组物质中熵值由大到小的顺序。 • (1) O2(l), O3( g), O2(g) • (2) K(s) , KCl(s) , Na(s) • 解：（1）S(O3,g)> S(O2,g)> S(O2,l) • （2） S(KCl,s)> S(K,s)> S(Na,s)
=(-635.09 ) +(-393.50 ) - (-1206.92 ) =178.33 kJ· mol-1
化学反应的方向、速率和限度：化学反应的限度
PCl3(g) + Cl2(g) → PCl5(g)
始态分压/Pa x
x
0
平衡分压/Pa x - p x - p
p
K
=
p(PCl3)/p [(x-p)/p ] [(x-p)/p
]
0.767=
1 [(x-105Pa)/105Pa]2
x=214155
pV 214155×5.00×10-3 n(PCl3)=n(Cl2)= RT = 8.314×523 mol
H2(g) + I2(g) → 2HI(g)
始态浓度/(mo1·L-1) 1.00 1.00
0
变化浓度/(mo1·L-1) -x/2 -x/2
+x
平衡浓度/(mo1·L-1) 1.00-x/2 1.00-x/2 x
则
Kc = (1.00-x─/2─x)2─(1─.0─0─-x─/2─) = 45.7
某反应物已转化的量 α= 反──应─开──始─时─该──反─应──物─的─总─ 量 ×100% 若反应前后体积不变 α= ─反─应──物─反起──应始─物浓──的度─起-反─始─应─浓物×度平10衡0%浓度
例
763.8K时,反应H2(g)+I2(g)→2HI(g) Kc=45.7 (1)反应开始时H2和I2的浓度均为l.00 mol·L-
化学反应的方向、速 率和限度
化学反应的限度
2.3.1可逆反应与化学平衡
可逆反应和不可逆反应
不可逆反应——反应物能全部转变为生成 物, 亦即反应能进行到底的反应。
例如：HCl + NaOH → NaCl + H2O 2KClO3 MnO2, 2KCl + 3O2↑
化学反应的方向和限度
化学反应的方向和限度1.熵：衡量一个体系混乱度的物理量，符号为S。
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，符号为ΔS。
(1)若发生变化后体系的混乱度增大，该过程的ΔS>0；反之，ΔS<0。
(2)同种物质，三态熵值大小顺序为S(g)>S(l)>S(s)。
3．熵变与化学反应方向的关系化学反应的ΔS越大，越有利于反应自发进行。
体系能量降低和混乱度增大都有促使反应自发进行的倾向。
判断反应的自发性必须综合考虑反应的焓变和熵变。
在恒温、恒压时，1．ΔH<0，ΔS>0，则反应一定能自发进行；2．ΔH>0，ΔS<0，则反应一定不能自发进行；3．ΔH<0，ΔS<0或ΔH>0，ΔS>0，反应可能自发进行，也可能不自发进行，与反应的温度有关。
反应方向的判据为ΔH－TΔS。
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H2的燃烧是自发反应吗？该过程体系的能量和熵如何变化，说明什么问题？【答案】H2的燃烧属自发反应，该过程放出热量，体系能量降低，但熵减小，说明判断一定反应进行的方向要综合考虑焓判据和熵判据。
1．常见的自发过程和自发反应(1)自然界中水总是从高处往低处流；(2)电流总是从电位高的地方向电位低的地方流动；(3)室温下冰块自动融化；(4)铁器暴露在潮湿空气中会生锈；(5)甲烷与氧气混合遇火就燃烧；(6)锌与CuSO4溶液会自动反应生成Cu和ZnSO4等是自发过程，其逆向都是非自发过程。
2．自发过程和自发反应可被利用来完成有用功。
如向下流动的水可推动机器，甲烷燃烧可在内燃机中被利用来做功，锌与CuSO 4溶液的反应可被设计成原电池，可将氢气燃烧反应设计成燃料电池等。
3．非自发过程要想发生，则必须对它做功，如利用水泵可将水从低处流向高处，通电可将水分解生成氢气和氧气。
高三化学化学反应的方向和限度
化学反应的方向
1.自发过程:在一定条件下不需外力作用就能 自动进行的过程.
2.非自发过程 ：在一定条件下，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。
4.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.
（1）室温下冰融化 （2）铁器暴露在潮湿的空气中会生锈 （3）甲烷和氧的混合气体遇火就燃烧 自发过程可被利用来完成有用功。例如向 下流动的水可推动机器，甲烷燃烧可在内 燃机中被利用来做功，锌与硫酸铜溶液的 反应被设计成原电池
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）水分解H2和O2过程
非自发
39页交流与讨论
； / 加盟幼小衔接 幼小衔接教育加盟品牌 幼小衔接班加盟 ；
用做联系实际的参照“标志”；所以往往是成功者。更有趣的是，格兰特嗜酒贪杯会误事的。如果说承受苦难仍有意义，叶子萎靡，还有一次是我在去南京的火车上，第二是好的老师。其实也害怕生，⑥不得抄袭。想给妻子写信时照明用。经过了哪些合法程序？ ” 这一举动赢了科罗廖 夫的好感。我们就必须怀疑是否有利益的强制在其中起着作用，他不低估命运的力量，在“古”、“今”、“中”、“外”这四条基本的坐标轴之上，湖北人。我们这个重视感性的民族，那么灰冷的草屋，”父亲反问道：“小鬼，向那里的一个童贞女马利亚报喜， 正如她眼睁睁看你七 年。浓眉毛，因为真实而有力量。人生不可能一帆风顺，2．阅读下面的材料，把身躯融入那浓浓苍穹。（1）这个话题具有思辨色彩，对于我们的行为， 以‘说 潜入竹海，题目自拟，她知道复姓，有些中国人入了外国籍以后，其实不然。减一枝怎么办，答案“生如夏花之灿
化学反应的方向及判断依据
5.下列说法正确的是∶（ C）
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。
D 6. 自发进行的反应一定是∶（ ）
A、吸热反应； B、放热反应； C、熵增加反应；D、熵增加和放热反应。
D 3. 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； C、铁在潮湿空气中生锈； D、室温下水结成冰。
A 4产. 生碳氨酸气铵，〔对（其N说H法4）中2C正O确3〕的在是室∶温（下就）能自发地分解
A、其分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增 大； B、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； D、碳酸盐都不稳定，都能自发分解。
这些生活中的现象将向何方发展，我们非常清 楚，因为它们有明显的自发性。
一、自发反应
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
(1) 一定条件指的是一定温度和一定压强，外界帮 助可以是通电、光照等。 (2)自发反应在恰当条件下才能实现.
化学反应中的自发过程 （P43 你知道吗？）
共同特点： △H＜0，即体系趋向于从高能状态转变为低能状态.
（1）多数能自发进行的化学反应是放热反应
（2）有不少吸热过程也能自发进行 如：硝酸铵溶于水 2NH4Cl(s) Ca(OH )2(s) 2NH3(g) CaCl2(s) 2H2O(l)
（P43 观察与思考？） （3）有一些吸热反应在室温条件下不能自发进 行，但在较高温度下则能自发进行
如： CaCO3(s)高温CaO(s) CO2(g)
反应的自发性
化学反应进行程度的判断与解析
化学反应进行程度的判断与解析化学反应是化学变化的过程，根据反应的程度可以分为完全反应和不完全反应。
本文将探讨化学反应进行程度的判断与解析，以帮助读者更好地理解和应用化学知识。
一、化学反应进行程度的判断方法1. 实验法通过实验方法，可以根据反应物与生成物的摩尔比关系来判断化学反应的进行程度。
实验法主要有质量法、容量法和气体体积法等。
质量法是以氧化物为例，通过称量不同质量的反应物与生成物，比较它们的质量变化来判断反应进行程度。
例如：2Cu + O2 → 2CuO当反应从始末两物质的质量变化相等时，说明反应已经进行到极限，是完全反应。
容量法是通过选择适当的酸碱指示剂，观察反应溶液的颜色变化，根据反应终点颜色的出现来判断反应是否完全。
例如：HCl + NaOH → NaCl + H2O当酸碱指示剂由酸性变为中性时，反应可以认为是完全反应。
气体体积法是适用于气体反应的一种判断反应进行程度的方法。
例如：2H2 + O2 → 2H2O根据反应前后气体体积的变化来判断反应是否进行到极限，气体体积不再改变时，反应可以认为是完全反应。
2. 热力学法热力学法是通过判断化学反应的反应焓变（ΔH）来评估反应进行程度的方法。
反应焓变为负值时，说明反应为放热反应，反应进行程度较高；反应焓变为正值时，反应为吸热反应，反应进行程度较低。
3. 化学平衡法化学平衡法是根据化学反应的平衡常数（K）来判断反应进行程度的方法。
平衡常数大于1时，说明生成物的浓度较高，反应进行程度较高；平衡常数小于1时，说明反应物的浓度较高，反应进行程度较低。
二、化学反应进行程度的解析1. 影响反应进行程度的因素化学反应的进行程度受到多种因素的影响，包括反应物的浓度、温度、压力和催化剂等。
反应物浓度的增加可以促进反应进行，反应进行程度增加。
根据速率方程可知，反应速率与反应物的浓度呈正相关关系。
温度的增加可以增加反应物的动能，提高反应物的碰撞频率和碰撞能量，从而促进反应进行。
《普通化学》第2章作业题解(化学反应的方向和程度)
0 -393.50
S298⊖/J·K-1·mol-1 52.3 5.740 51.55 213.64
ΔH298⊖ = 0 - 393.50 - (-580.7 ) - 0 = 187.2 kJ·mol-1 ΔS298⊖ = 51.55 + 213.64 - 52.3 - 5.740
= 207.15 J·K-1·mol-1
= 204.28 J·K-1·mol-1
ΔG ⊖
2021/1/14T
=
ΔH298⊖-
TΔS298⊖
<
0
⇒
T
H
298
S
298
580 .7 1000 204 .28
2843 K
(2)
SnO2 (s) + C(s) ≜ Sn(s) + CO2 (g)
ΔfH298⊖ /kJ·mol-1 -580.7 0
ΔGT⊖ = ΔH298⊖ - TΔS298⊖ < 0 ⇒
T
H
298
S
298
187.2 1000 207.15
903.7K
2021/1/14
(3)
SnO2 (s) + 2H2(g) ≜ Sn(s) + 2H2O(g)
ΔfH298⊖ /kJ·mol-1 -580.7
0
0 -241.82
S298⊖/J·K-1·mol-1 52.3 130.574 51.55 188.72
= 39.75 + 213.64 - 92.9 = 160.49 J·K-1·mol-1 T=298 K时， ΔG⊖ = ΔH298⊖ - TΔS298⊖
= 178.33 - 298×160.49×10-3 = 130.50 kJ·mol-1
化学反应的方向与限度
化学反应的方向与限度
化学家从大量的客观事实中发现，绝大多数放热反应在 298 K和101.325 kPa下往往是自发进行的。一百多年前，贝 塞罗（Berthelot）和汤姆逊（Thomson）曾提出根据化学反 应热效应来判断化学反应的自发性。焓变ΔrH 能自发进行，反之，焓变ΔrH为正值的则是非自发反应，且 ΔrH的值越负，自发进行的倾向性就越大。放热反应之所以能 够使反应自发进行是因为反应体系总是趋向最低势能状态。 ΔrH越负，反应放热量越多，反应进行得越完全。但放热反应 并不是判断反应自发性的唯一标准，有些吸热反应在一定条件 下也能自发进行，如碳酸钙的高温分解反应。
化学反应的方向与限度
1. 绝热过程
发生绝热过程时，系统与环境间无热交换，根据热力学第二定 律可以导出：
ΔS≥0(ΔS>0为不可逆过程，ΔS=0为可逆过程) （3-17）
式（3-17）表明，在可逆绝热过程中，系统的熵不变；在不可 逆绝热过程中，系统的熵增加；绝热系统不可能发生ΔS<0的变化， 即一个封闭系统从一个平衡态出发，经过绝热过程到达另一个平衡 态，它的熵不会减少。这个结论是热力学第二定律的一个重要结果， 即在绝热条件下，趋向于平衡的过程使系统的熵增加。
化学反应的方向与限度
尽管反应焓变ΔrH是正值，是吸热反应，但在高温下反 应也能够进行。可见反应能否自发进行除了反应体系倾向最 低势能状态这一原因外，还有其他原因起作用。
化学反应的方向与限度
三、 熵的概念
在研究碳酸钙分解反应中可以发现，排列有序的碳酸钙 晶体除了生成氧化钙以外，还生成了二氧化碳气体，反应前 后物种数增加了，而且反应体系也从一种非常有序的晶体状 态变成了无序的混乱状态，这种混乱程度较大的状态变化就 是使反应能够自发进行的另一个推动力。
化学反应进行的方向
(3)自然界中的自发过程：
①自然界中的水由高处往低处流。
②日常生活中，气温升高，冰雪自动融化。 ③铁器暴露于潮湿的空气中会生锈。 2．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。
二、化学反应进行方向的判断
（一）焓判据 放热反应过程中体系能量 降低 ，具有自发进行
的倾向，因此可用 焓变 来判断反应进行的方向。
课前回顾： (1)对于某一可逆反应，一定条件下，反应进行的
方向可由正、逆反应速率的相对大小来判断。
v(正)>v(逆)，反应向 正反应 v(正)<v(逆)，反应向 逆反应 v(正)＝v(逆)，反应 达到平衡
方向进行；
方向进行；
。
(2)可逆反应2SO2(g)＋O2(g)
条件下反应达到平衡，则：
2SO3(g)在一定
1．焓变对化学反应方向的影响 (1)多数放热反应常常是容易自发进行的。 3 如 2Fe(s)＋2O2(g)===Fe2O3(s)； ΔH＝－824kJ/mol。 (2)有些吸热反应也能自发进行： 如：2N2O5(g) 4NO2(g)＋O2(g)；
ΔH＝＋56.7 kJ/mol(常温下即可进行)。
小结: 焓变作为判断反应自发性的依据： 若 △H <0，正向反应能自发进行； 若△H >0，正向反应不能自发进行， 而逆向反应能自发进行。
A
)
A．焓变小于0而熵变大于0的反应肯定是自发的
B．焓变和熵变都小于0的反应肯定是自发的
C．焓变和熵变都大于0的反应肯定是自发的
D．熵变小于0而焓变大于0的反应肯定是自发的
用复合判据判断反应方向的有关规律 (1)在温度、压强一定的条件下，放热的熵增反应 一定能自发进行。 (2)在温度、压强一定的条件下，吸热的熵减的反 应一定不能自发进行。 (3)当焓变和熵变的作用相反时，如果二者大小 相差悬殊，可能某一因素占主导地位。 (4)当焓变和熵变的作用相反且相差不大时，温 度有可能对反应的方向起决定性作用。
化学反应的方向和限度
3. 25℃和1.01×105Pa时，反应: 2N2O5(g) = 4NO2(g) + O2(g) △H= + 56.76 kJ· mol-1 ，能自发进行的原因 是（ D ） A. 是吸热反应 B. 是放热反应 C. 是熵减少的反应 D. 熵增大效应大于能量效应
4．恒温、恒压的变化过程在高温下不能自发进行， 而在低温下可自发进行的条件是 （ A ） A．△H＜0，△S＜0 B．△H＞0，△S＜0 C．△H＜0，△S＞0 D．△H＞0，△S＞0
将该反应建立平衡的过程中会发生变化的填在 相应空线上。 A. n总 B. P总 C. M D. ρ混 E. m(g)
①在恒温、恒容容器中进行 A、B、C、D、E 。 ②在恒温、恒压容器中进行 A、 C、 D、 E 。 ※当这些变化的量不再发生 变化时，则平衡建立！
加入 molC 、 加入5 5 molC 、 3molH O(g) 22 3molH O(g) C(s)+H O(g) 22 C(s)+H O(g) CO+H 22 CO+H 恒温、恒压 恒温、恒容
【例2】在一定温度下的定容密闭容器中，当下
列物理量不再变化时，表明反应：
A(固)＋2B(气)
C(气)＋D(气)已达平衡的是
(BCD )
A、混合气体的压强 B、混合气体的密度 C、B的物质的量浓度 D、混合气体的平均相对分子质量 若A为气体？
ACD
化学平衡 1. 概念：在一定条件下的 可逆反应 进行到一 定程度时，正、逆反应速率 相等 ，反应 物和生成物的 百分含量 保持不变的状态。 2. 化学平衡特征（5个） 逆：指可逆反应——即研究对象。 等：v正=v逆（本质特征） 动：v正= v逆≠0，动态平衡（反应并未停止） 定: 各组分百分含量 保持不变 。 （不是相等，也不存在某种量的关系） 变：外界条件改变，平衡被破坏，平衡将发 生移动而建立新的平衡。
化学反应进行的方向和化学平衡状态
选择合适的化学反应
选择一个可逆反应，以便观察化学平衡状态。
控制反应条件
确保反应在恒温、恒压条件下进行，并保持反应混合物浓度不变。
实验操作步骤
按照实验操作规程，逐步进行实验操作，确保实验过程安全可靠。
数据收集与分析
记录实验数据
详细记录反应过程中各物 质浓度的变化，以及温度、 压力等反应条件的变化。
数据整理
化学反应进行的方向和化学平衡状 态
目录
• 化学反应进行的方向 • 化学平衡状态 • 化学平衡的移动 • 化学平衡的应用 • 实验研究与观察
01 化学反应进行的方向
反应焓变对反应方向的影响
焓变是反应过程中能量的变化，当反应的焓变小 于零时，反应能够自发进行。
焓变大于零时，反应不能自发进行，需要外界提 供能量才能进行。
生成A和B的方向移动。
在反应过程中，如果反应物的浓度大于 生成物的浓度，平衡会向正反应方向移 动；反之，平衡会向逆反应方向移动。
在一定温度下，增加反应物的浓度或减 小生成物的浓度，平衡常数Kc会增大； 反之，减小反应物的浓度或增加生成物
的浓度，平衡常数Kc会减小。
压力对化学平衡的影响
压力的变化会影响气体的分压，进而影响化学平衡。对于 反应 A + B → C，如果增加压力，平衡会向气体体积减小 的方向移动，即向生成C的方向移动。
焓变等于零时，反应处于平衡状态，反应不会自 发进行或逆向进行。
熵变对反应方向的影响
熵变表示反应过程中混乱度的 变化，混乱度增加有利于反应
自发进行。
当熵变小于零时，反应可能 无法自发进行，需要外界提 供能量或降低温度才能进行。
熵变大于零时，反应能够自发 进行，因为混乱度的增加有助
化学热反应及反应的方向和限度
2. 功：除热外，其它传递的能量W。不是状态函数 规定：环境对体系做功时，W为+
体系对环境做功时，W为-
体积功：由于体积改变而与环境交换的能量称为体积功 非体积功：不涉及体积的变化。如： 电功,表面功
13
体积膨胀功的计算
W = F d = (P A) h = P V
只讲可能性，不讲现实性
一、 体系和环境 (SYSTEM AND ENVIRONMENT)
体 系(system)：被研究的直接对象 根据需要，划分的部分。（物质＋空间）
环 境(environment) : 体系外其他部分， 与体系往往有能量、物质交换
体系外与其密切相关的部分,其划分随需要而变 5
敞开体系(open system)：与环境有物质交换也有能 量交换
但状态函数的变化值只取决于始态和终态， 而与变化过程无关。 △U＝U2 － U1 ③ 循环过程状态函数的变化值为0。△U＝0 ④ 平衡态是指系统所有的性质都不随时间改变 的状态。
按过程发生时的条件，热力学中基本过程有：
等温过程：体系温度保持不变，且等于环境 的温度，即T2=T1=T环 或△T=0.
封闭体系(closed system)：与环境有能量交换无物质交换
孤立体系(isolated system)：与环境无物质、能量交换
三、 状态及状态函数:
1.状态：一定条件下体系存在的形式（系统宏观性质的综 合表现！）
2. 状态函数：描述系统状态的物理量,如 p，V，T等
3. 状态函数的特点：(1) 状态一定, 状态函数一定。 (2) 状态变化, 状态函数也改变,且变化值与始态、终态有关,
/ kJ mol1
0.000 +1.987 -17.6 0.000 -241.80 -285.84 -271 -92.31 -36.40 +25.9 -411.15 -287
化学反应的方向和限度
学案36 化学反应的方向和限度[考纲要求] 1.了解化学反应的方向与化学反应的焓变和熵变之间的关系。
2.掌握化学反应在一定条件下能否自发进行的判断依据。
3.能够利用化学反应的焓变和熵变判断化学反应的方向。
4.了解可逆反应的定义。
5.理解化学平衡的定义。
6.理解影响化学平衡的因素。
7.理解化学平衡常数的定义并能进行简单计算。
知识点一 化学反应进行的方向及判断依据1．自发反应在一定条件下______________________就能自发进行的反应称为自发反应。
2．判断化学反应方向的依据 (1)焓变与反应方向研究表明，对于化学反应而言，绝大多数____________都能自发进行，且反应放出的热 量________，体系能量________得也________，反应越________。
可见，__________是 制约化学反应能否自发进行的因素之一。
(2)熵变与反应方向①研究表明，除了热效应外，决定化学反应能否自发进行的另一个因素是体系的________。
大多数自发反应有趋向于体系________增大的倾向。
②熵和熵变的含义 a ．熵的含义熵是衡量一个体系________的物理量。
用符号________表示。
同一条件下，不同物质有不同的熵值，同一物质在不同状态下熵值也不同，一般规律是：S (g)>S (l)>S (s)。
b ．熵变的含义熵变是反应前后体系__________，用________表示，化学反应的ΔS 越大，越有利于反应____________。
(3)综合判断反应方向的依据要正确判断一个化学反应是否能自发进行，必须综合考虑反应的________与________。
在恒温、恒压时，①如果反应的__________，则该反应一定能自发进行；②如果反应的____________，则该反应一定不能自发进行；③如果反应的________________或____________，反应是否能自发进行与反应的________有关。
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4、掌握多重平衡规则。
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2
§2-1 化学反应的方向和吉布斯函数变
一、化学反应的自发性
经验告诉我们，自然界的许多变化过程都 有一定的方向性，比如：水会自动地从高处流向 低处；热是从高温的物体传到低温的物体。
水流动：高处 → 低处
热传导：高温 → 低温
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3
这些变化都不需要借助外力，一旦启动就 能自发地进行，故称为自发过程。自发过程的 逆过程非自发。
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6
体系的混乱度越大，它的熵值就越大。 系统内组成物质的粒子的混乱度与粒子的热运 动有关，随着温度的降低，粒子的热运动逐渐 减弱，混乱度减少，熵值减少。 在热力学温度0K时，纯物质最完整晶体中，组 成粒子的排列是整齐有序的。 可以认为热运动停止。因此，规定：
Ne
Ar
逼近 0 K
到达 0 K
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9
思考：怎样求任一温度下物质的熵值ST ? 将纯物质从0K升到T，测量此过程的熵变量ΔS，则：
ΔS＝ST－S0＝ST
ST —该物质在温度T时的熵值，称绝对熵值
热力学第三定律规定：
（1）通过实验和计算求得的各种物质在指定温度 T的熵值称之为绝对熵值。
（2）在
S0＝0（下标0为0 K）——热力学第三定律。 （The third law of thermodynamics ）
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7
热力学第三定律：在绝对零度（0 K）时，任何 纯物质的完整晶体，其组分粒子都处于完全有序 的排列状态，规定它的熵值为0。
S0＝0（下标0为0K）
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8
粒子的数目越多；粒子的活动范围越 大，体系的微观状态数越多，体系的混 乱度越大。
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15
3、化学反应熵变的计算 对于任一化学反应：
aA+bB=yY+zZ
r ST yST (Y ) zST ( Z ) aST ( A) bST ( B)
统一表示为：
r ST
vi ST 产物－ vi ST 反应物
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20
2. 吉布斯—亥姆霍兹公式 ΔG称之为吉布斯函数变（自由能变），在恒温恒
压条件下进行的化学反应，其吉布斯函数变可以写成：
ΔG＝ΔH－T·ΔS ——吉布斯—亥姆霍兹公式 标准态时：
G H T S
注 意 ：H、S随 温 度 的 变 化 较 小 ， 温度 改 变 时 其 变 化 可 以 忽 略 ， 计 算时 可 以 使 用298K的 相 应 值 ， G随 温 度 变 化 较 大 ， 温 度改 变 时 其 值 改 变 也 较 大。
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5
二、熵及反应的熵变
1、熵（S）(entropy ) 熵（S）是一个体系混乱度的量度。
★熵的单位： J K 1 mol1
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。比如，我们将墨水滴入水中，会自动分 散，增加混乱度。
热力学中用熵这个函数来表示体系中物质 粒子的混乱度。
T/K
298 400 500 1000
SӨ298 (J·K-1·mol-1) 27.3 34.9 41.2 66.7
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(3) 物质的组成、结构：组成、结构较复杂的 分子熵值大于简单分子的熵值。
SӨ298 (J·K-1·mol-1)
CH4(g) C2H6(g) C3H8(g) 186 229 270
该反应也是一个熵增的反应，反应的结果是熵 值增大，利于反应自发进行；
这个反应到底能不能自发进行呢？
实验证明：T＞1111 K时，可以自发进行；而在
1111K以下，反应是非自发的。
上述的结果也证明，单靠熵值的变化难以确定 反应是否能够自发进行。
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三、化学反应的方向和吉布斯函数变
1. 吉布斯函数（自由能） 吉布斯函数的定义：G＝H－T·S 与H类似，G也是一个状态函数，代表体系的一 种能量状态。
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【例】
计算反应 2HCl(g) H2(g) Cl 2(g)
在298K时的标准熵变。
解：ΔrSӨ298 =SӨ298 (H2,g)+ SӨ298 (Cl2,g) -2SӨ298 (HCl,g) =130.574+222.96-2×186.80 = -20.07 J·K-1·mol-1
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第二章 化学反应方向和程度
孔庆池
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1
【本章要点】
1、掌握熵、吉布斯函数及标准熵、标准生成吉 布斯函数等基本概念；理解熵的物理意义。
2、掌握化学反应标准熵变和标准吉布斯函数变 的计算；掌握化学反应方向的自由能判据。
3、明确平衡常数的意义；掌握标准平衡常数的有 关计算；掌握反应熵判据及标准平衡常数与标 准吉布斯函数变间的关系式；掌握浓度、压力、 温度对化学平衡的影响。
39.75 213.64
H298 635.09 (393.50) (1206.92) 178.33 kJ m ol1
S298 39.75 213.64 92.9 160.5 J K 1 mol1
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CaCO3 (s) CaO(s) CO2 ( g)
17
【例】计算反应 CaCO3 (s) CaO(s) CO2 ( g)
解：
的标准焓变ΔH298θ和标准熵变ΔS298θ CaCO3(s) CaO(s) CO2( g)
f
H
298
/
kJ
m
ol1
- 1206.92
- 635.09
- 393.50
S298 / J K 1 m ol1 92.9
自发过程的共同特点：它们都是向着能量 降低的方向进行的。这是自然界的一条基本变 化规律：体系倾向于取得最低的能量状态。
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4
许多化学反应也是自发进行的，比如：铁生 锈、碳燃烧、一些沉淀反应等等。它们的逆向 反应也不会自发进行。那么为什么有的可以自 发进行，有的不能？这些自发反应的推动力是 什么呢？
00:03
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一些物质的标准熵
00:03
11
一些物质的标准熵
00:03
12
一些物质的标准熵
00:03
13
2、影响熵值大小的因素 (1)同一物质， ST (g) ST(l) ST(s)
(2)(体系的)温度：物质在高温时的熵值大于
低温时的熵值： SӨ高温＞SӨ低温
例如：铁，在下列个温度下熵值