化学反应的方向和限度
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
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
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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
化学反应的方向和限度(教案)
化学反应的方向和限度(教案)化学反应速率与化学平衡第二单元化学反应的方向和限度第一课时化学反应的方向判断化学反应方向的依据【引入】：自然界中有许多现象是可以自发进行的，请结合自己的生活经验举例说明.自然界中水总是从高处往低处流电流总是从电位高的地方向电位低的地方流动室温下冰块自动融化墨水扩散食盐溶解于水火柴棒散落化学反应中镁条燃烧、酸碱中和、铁器暴露在潮湿空气中生锈、甲烷和氧气的混合气体遇明火就燃烧、锌与CuSO4溶液反应生成Cu和ZnSO4等，这些过程都是自发的，其逆过程就是非自发的.一、化学反应的方向.1.自发过程：在一定条件下，不借助外部力量就能自动进行的过程.2.自发反应：在一定的条件下无需外界帮助就能自动进行的反应.【过渡】：如何判断一个过程，一个反应能否自发进行？二、判断化学反应方向的依据.【交流与讨论】：酸碱中和、镁条燃烧等这些一定条件下能自发发生的反应有何共同特点？△H < O即放热反应放热反应使体系能量降低，能量越低越稳定，△H < O有利于反应自发进行.1.焓判据(能量判据).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者释放热量～△H ﹤0）【设问】：自发反应一定要△H < O ？NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)=CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l)△H= ＋37.30kJ/mol【结论】：△H < O有利于反应自发进行，但自发反应不一定要△H < O.焓变是反应能否自发进行的一个因素,但不是唯一因素.为了解释这样一类与能量状态的高低无关的过程的自发性，科学家们提出了在自然界还存在着另一种能够推动体系变化的因素→熵.2.熵判据.(1).熵：体系混乱度的量度，即熵是用来描述体系的混乱度.符号：S 单位：J•mol-1•K-1 .体系混乱度越大，熵值越大；体系混乱度越小，熵值越小.(2).熵变：反应前后体系熵的变化.同一物质，S（g）﹥S（l）﹥S（s）产生气体的反应、气体物质的物质的量增大的反应，熵变通常都是正值（△S ＞0），为熵增加反应.【设问】：火柴散落、墨水扩散过程混乱度如何变化？从混乱度变化角度分析它们为什么可以自发？自发过程的体系趋向于由有序转变为无序，导致体系的熵增大，这一经验规律叫做熵增原理，也就是反应方向判断的熵判据.(3).熵判据:混乱度越大越稳定，△S > 0 有利于反应自发进行【设问】：CaCO3(s) == CaO (s) +CO2 (g)这个反应能否自发进行？已知：△H(298K)=+178.2KJ•mol ,△S(298K)=169.6J•mol-1•K-1【结论】：△S > O有利于反应自发进行,自发反应不一定要△S > O.熵变是反应能否自发进行的一个因素,但不是唯一因素.3.复合判据（自由能变化）.△G=△H—T △S当△ G<0时，反应自发进行当△ G>0时，反应不自发进行当△ G=0时，平衡状态类型△H△S △H—T△S反应的自发性1 - + 永远是—任何温度都是自发反应2 + - 永远是+ 任何温度下都是非自发反应3 - - 高温+ 低温—高温是非自发反应低温是自发反应4 + + 高温—低温+高温是自发反应低温是非自发反应【注意点】：(1).反应的自发性只能用于判断反应发生的方向，不能确定反应是否一定会发生和反应发生的速率. 如涂有防锈漆和未涂防锈漆的钢制器件，其发生腐蚀过程的自发性是相同的，但只有后者可以实现.(2).在讨论过程的方向时，指的是没有外界干扰时体系的性质.如果允许外界对体系施加某种作用，就可能出现相反的结果.如水泵可以把水从低水位升至高水位；高温高压石墨转化为金刚石的例子，实现后者的先决条件是要向体系中输入能量，该过程的本质仍然是非自发性的.完成P42表2－5.【课堂练习】：1.下列过程是非自发的是 DA.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2.碳酸铵〔（NH 4）2CO 3〕在室温下就能自发地分解产生氨气，对其说法中正确的是 A 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 3.下列说法正确的是 CA.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 4.自发进行的反应一定是 DA.吸热反应B.放热反应C.熵增加反应D.熵增加或者放热反应第二课时 化学平衡状态 化学平衡常数一、化学平衡的建立1．可逆反应：在相同条件下同时能向正反应方向和逆反应方向进行的反应。
《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)。
热点07化学反应的方向和限度-聚焦高中化学反应类热点问题(含解析)
化学反应的方向和限度1．化学反应方向的判据（1）焓判据放热反应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进行的方向有一定的局限性。
（2）熵判据①熵：衡量体系混乱程度的物理量，符号为S，单位为J·mol−1·K−1。
②熵的大小：同种物质，三种聚集状态下，熵值由大到小的顺序为S(g)>S(l)>S(s)。
③熵判据：体系的混乱度增加，ΔS>0，反应有自发进行的倾向。
但有些熵减的过程也能自发进行，故只用熵变来判断反应进行的方向也不全面。
（3）复合判据——自由能变化判据在温度、压强一定的条件下，化学反应进行的方向是反应的焓变和熵变共同影响的结果，因此，把焓变和熵变判据结合起来组成的复合判据即自由能变化ΔG，更适合于所有过程的判断。
ΔG=ΔH−TΔS（T为开尔文温度），ΔG的正、负决定着反应的自发与否。
①ΔH－TΔS<0，反应能自发进行。
②ΔH－TΔS＝0，反应达到平衡状态。
③ΔH－TΔS>0，反应不能自发进行。
2．化学平衡状态的判断（1）动态标志：v正= v逆≠0①同种物质：同一物质的生成速率等于消耗速率。
②不同物质：必须标明是“异向”的反应速率关系。
如a A+b B c C+d D，=时，反应达到平衡状态。
（2）静态标志：各种“量”不变①各物质的质量、物质的量或浓度不变；②各物质的百分含量（物质的量分数、质量分数、体积分数）不变；③温度、压强（化学反应方程式两边气体体积不相等）或颜色（某组分有颜色）不变。
（3）综合分析p一定，当m+n≠p+q时一定，当m+n=p+q时3．化学平衡常数的应用①判断反应进行的限度K值大，说明反应进行的程度大，反应物的转化率高。
K值小，说明反应进行的程度小，反应物的转化率低。
②判断反应是否达到平衡状态化学反应a A(g)+b B(g)c C(g)+d D(g)在任意状态时，浓度商均为Q=。
化学反应的方向和限度基础知识梳理
化学反应的方向和限度基础知识梳理一、化学反应的方向（简单了解下列结论）1.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。
2.大多数放热反应是自发反应。
3.大多数吸热反应是不自发反应。
4.熵：是热力学上用来表示体系混乱度的物理量，符号为S，单位：J•mol-1•K-1。
（1）体系的无序性越高，即混乱度越高，熵值就越大。
（2）同一物质，S(g)> S(l)> S(s)。
（3）熵变：反应熵变为△S=S(产物)-S(反应物)。
气体的物质的量增大反应，△S > 0。
（4）大多数熵增加反应是自发反应，大多熵减少反应是不自发反应。
（5）反应熵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。
5、焓变与熵变对反应速率的共同影响（1）判据：△H-T△S<0，反应能自发进行；△H-T△S =0，反应达平衡状态；△H-T△S>0 反应不能自发进行。
二、化学反应的限度1、化学平衡常数（1）表达式：注意：①对于有纯固体或者溶剂参加的反应不列入平衡常数表达式中。
②平衡常数表达式与化学方程式的书写方式有关。
对于给定的化学反应，正、逆反应的平衡常数互为倒数。
（2）平衡常数的单位：与化学方程式的表示形式一一相对应，为(mol·L-1)n。
（3）影响因素：平衡常数只与温度有关，对于吸热反应，升高温度，K增大，降低温度，K减小；对于放热反应，升高温度，K减小，降低温度，K增大。
K与反应的起始浓度大小无关、压强、催化剂等因素无关。
（4）平衡常数的应用a.利用Q与K的关系判断可逆反应的方向Q>K，反应逆向进行；Q=K，反应处于平衡状态；Q<K，反应正向进行。
b．K的大小反应了化学反应可能进行的程度，平衡常数越大，说明反应进行得越完全。
c．进行有关计算解题方法：正确进行三段式分析。
2、外界条件对化学平衡的影响（1）熟记以下结论：①增大反应物浓度或减小生成物浓度化学平衡正向移动；（2）增大生成物物浓度或减小反应物浓度化学平衡逆向移动；固体或纯液体的量的变化不影响速率和平衡。
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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化学反应的方向和限度————————————————————————————————作者: ————————————————————————————————日期：化学反应的方向和限度编号 22【学习目标】１、理解化学平衡常数的含义，并掌握判断化学平衡状态的标志。
2、小组积极讨论,合作探究有关化学平衡常数进行简单计算以及影响平衡的因素。
3、以极度的热情投入课堂，全力以赴,体验学习的快乐【使用说明】利用一节课,认真阅读课本完成学案,下课收齐。
下节课修改１0 分钟后结合错题统计讨论1０分钟,师生探究、学生展示20分钟,巩固落实５分钟。
标有★★的Ｂ层可不做，标有★或★★的C层可不做。
【课前导学】一、化学平衡状态【练习1】（1)下列方法可以证明2ＨI(g)H2（g)+Ｉ2(g)已达平衡状态的是__＿_＿____＿_＿__①单位时间内生成n ｍｏl H2的同时生成n molHI；②一个H—H键断裂的同时有两个Ｈ—I键断裂；③百分组成ｗ（HI)=w(Ｉ２)时；④反应速率v(H2)=ｖ（I2)=1/2v（HＩ）;⑤c(HI)︰c(H2)︰c(Ｉ2）=2︰１︰１;⑥温度和体积一定时,容器内压强不再变化;⑦温度和体积一定时，某一生成物浓度不再变化；⑧条件一定,混合气体的平均相对分子质量不再变化;⑨温度和体积一定时，混合气体的密度不再变化；⑩温度和体积一定时，混合气体的颜色不再变化（2)在上述⑥—⑩的说法中能说明2ＮO2(g)Ｎ2O4(ｇ)达到平衡状态的是＿___＿_＿____＿__＿(3)在上述⑥—⑨的说法中能说明C(s）+ H2O(g)H2（ｇ) +CO(ｇ)达到平衡状态的是_____二、化学平衡常数1、化学平衡常数及其应用(1)对于反应 aＡ(g）+bB(g)cC（g)+dD（ｇ) △H<０平衡常数K=＿＿________＿_＿_＿＿__＿_浓度商Q＝_______＿__＿____＿_注意：对于参加反应的__________、_________＿不列入平衡常数表达式。
（2)平衡常数的大小反映了＿___＿___＿＿__＿___＿＿__＿__＿_______＿______＿__＿,平衡常数的数值越大，说明_____＿＿_＿__＿__________＿_____________＿＿___.(３）利用浓度商Q和平衡常数K的关系判断反应进行方向的依据:【练习2】20０℃时测得 H２(g)+ＣＯ2(g） H2O(g)+ＣＯ(g)的平衡常数K=２．25。
某时刻时各物质的浓度如下表某时刻时的浓度(mol/L)Ｈ2CO2H2O ＣO 第1组０．０040 0.0040 0．0060 ０.00６0第2组0.00５０0．00５0 0.00５0 0.０05０通过计算回答：第1组、第２组反应是否达到平衡状态？若没有达到平衡状态,反应向哪个方向进行?（写出计算步骤)____＿_______＿＿＿_＿______ _________＿___三、化学平衡移动——勒夏特列原理（1)将充有二氧化氮的烧瓶放入热水中,发现烧瓶内气体的颜色 ,请从平衡常数角度分析颜色变化的原因(２）将盛有ＮＯ2气体的针筒活塞向里推动一段距离,现象是请从平衡常数角度分析颜色变化的原因(3)将0.01mol／LFeＣl３溶液与0．0３mｏｌ/L KSＣＮ溶液等体积混合后，再加入少量１moｌ/L KSCN溶液，现象是，请从平衡常数角度分析颜色变化的原因;若加入少量ＫCｌ固体，现象是 ,请从平衡常数角度分析颜色变化的原因结论:在_________体系中,如果只改变平衡系统的一个条件时，平衡将_＿_＿__＿_＿_＿_____＿＿___＿__.【练习３】下列说法不正确的是（)A. 在其他条件不变时，改变浓度使Q>K,则平衡向左移动B. 在其他条件不变时，使用催化剂只能改变反应速率,而不能使平衡发生移动 Ｃ. 在其他条件不变时,升高温度可以使化学平衡向吸热反应的方向移动 D. 在其他条件不变时，增大压强一定会破坏气体的平衡状态【合作探究】平衡常数的有关计算：已知平衡常数求转化率、已知转化率求平衡常数 ★1、硫酸生产中，SO 2催化氧化生成SO ３：２S Ｏ2(g)＋Ｏ２(g)2S Ｏ3(g)某温度下，S Ｏ2的平衡转化率(a)与体系总压强(p)的关系如右图所示。
根据图示回答下列问题：①将2.0ｍｏl SO 2和1.0m ｏｌ Ｏ2置于10Ｌ密闭容器中，反应达平衡后, 体系总压强为0.10M Ｐa 。
该反应的平衡常数等于＿__＿_。
②平衡状态由A 变到B 时．平衡常数Ｋ(A)_______K （B)（填“＞”、“＜”或“＝”)。
★★２、在2L 的密闭容器中，把4mo ｌA 和2ｍol Ｂ混合，在一定条件下发生反应：3A(g)＋２B （g)4C(g)+２D(g ），该反应达到化学平衡状态时，生成１．6molC ，计算此条件下该反应的化学平衡常数和A 的转化率。
【小结】做这类题的步骤和注意事项【课堂训练】1、关于化学平衡常数的叙述正确的是( ）A. 温度一定，一个化学反应的平衡常数是一个常数 Ｂ． 浓度商Q ＜K ，则V 正<V 逆C. 对同一化学反应，不管怎样书写化学方程式，平衡常数不变D. 温度一定时,对于给定的化学反应，正、逆反应的平衡常数互为倒数ABP /MPa0.50 0.10 0.800.85α2、在25℃时,密闭容器中X 、Ｙ、Z 三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表:下列说法错误的是： ( ) A ．反应达到平衡时,Ｘ的转化率为50％B ．反应可表示为X+3Ｙ2Z,其平衡常数为1６00C.增大压强使平衡向生成Z 的方向移动,平衡常数增大D ．改变温度可以改变此反应的平衡常数３、高炉炼铁中发生的基本反应之一如下:FeO （s ）+ＣO(g ）Fe(s)＋CO 2(g)（正反应为吸热反应）,已知１1００℃时,Ｋ=0．263。
(1)该反应的平衡常数表达式为______＿_＿__＿__＿__＿__＿_。
温度升高, 达到新的平衡,平衡常数Ｋ值＿_＿__＿__＿_（填“增大”或“减小”或“不变”)(２）１１００℃时测得高炉中c(ＣO 2)=0．０2５mol·L －1, c(C Ｏ)=０.1ｍｏl·Ｌ-1,在这种情况下,该反应是否处于化学平衡状态＿__＿__________，此时化学反应速度是ｖ正_____＿＿v 逆。
（填“大于”或“小于”或“等于”）其原因____＿_______＿＿＿_____＿___＿_________＿＿______＿_＿＿___＿_＿_． 5、可逆反应 CO(g)+ H ２O(g)H ２(g)+C Ｏ２ (ｇ)在密闭容器中建立了平衡。
当温度为７49K 时，K=１.0０①当C Ｏ起始浓度为2mol/L, H 2Ｏ的起始浓度为2mo ｌ/L,CO 的转化率为____＿＿_＿＿__＿___②当CO 起始浓度仍为２m ｏl/L, H 2O 的起始浓度为６mol/L ，CO 的转化率为＿______＿____＿【当堂检测】1、高温下,某反应达到平衡，平衡常数Ｋ＝)()()()(222H c CO c O H c CO c ⋅⋅。
恒容时,温度升高，H 2浓度减小下列说法正确的是（ )Ａ．该反应是焓变为正值 B ．恒温恒容下,增大压强，H 2浓度一定减小C.升高温度，逆反应速率减小D ．该反应化学方程式为ＣＯ＋H 2O CO 2+H 22、合成氨反应N 2 (g)+３H 2(g)2NH 3(g ），若在恒温、恒压条件下向平恒体系中通入氩气,则物质X Y Z 初始浓度/m ｏl·Ｌ-10.１0.2０平衡浓度/mol·L -１0.０５0.０５0.1催化剂高温平衡移动（填“向左”“向右”或“不”）;使用催化剂反应的△H(填“增大”“减小”或“不改变”）。
【课前导学】一、化学平衡状态【练习1】（1）②⑦⑩（2）⑥⑦⑧⑩（3）⑥⑦⑧⑨二、化学平衡常数1、（1)Ｋ=[Ｃ]c[D］d/[A]ａ［Ｂ]bＱ＝c c（C)c d(D) / cａ（A)c b（B）固体、溶剂(或纯液体)（2)化学反应可能进行的程度(即反应限度) 反应进行得越完全（3）①Ｑ>K反应逆向进行; ②Q=Ｋ反应达到平衡状态；③Q＜Ｋ反应正向进行【练习2】第1组：Q＝c(H2Ｏ）·ｃ(CO)/c(H2）·ｃ(CO2）=(0.006０moｌ／ｌ)2／（0.00４0mｏl/l)2=2．25 Q=K 达平衡状态第2组：Ｑ= c（H2O)·c(CO)/c(H2)·c(CO2)=(0.0０5mol／l)２/(0.005mｏl／l)2=１Q<K 未达平衡状态反应正向进行三、化学平衡移动——勒夏特列原理化学平衡移动——勒夏特列原理（1）加深；升高温度时，反应2ＮＯ２N２O4的平衡常数Ｋ减小，平衡逆向移动。
（2）先变深后变浅但比原来要深 ;增大压强,NO2浓度增大，颜色变深; 反应2NＯ２N２O4的浓度商Q＜K，平衡右移，NO２浓度减小，颜色变浅，但NＯ2浓度比最初大。
(３）颜色加深，温度一定时,平衡常数是一个定值,增大反应物的浓度时Q＜K，平衡右移,; 颜色无变化,加入KCl固体不影响平衡体系中各组分的浓度,Q=Ｋ,平衡不移动。
结论:封闭,向减弱这个改变的方向移动。
【练习3】D【合作探究】★1、① 800Ｌ/mol ② =★★2、解: 3A（g) ＋ 2B(g)４Ｃ(g)＋ 2Ｄ(g)初始浓度/mｏｌ/L 2 1 ０0变化浓度/mol／L 0．6 0．4 ０.8 ０．４平衡浓度/mｏl/L 1.４ 0．6 0.8 0.4K=[C]4·[D]2/［Ａ]３·[B]2=（0．8ｍol/Ｌ）4×（０.4mol/Ｌ)2/(1.4mｏl/L）3×(0．６mol/L）２=０.０6６mｏl/Lа（A)＝0．6 mｏｌ·Ｌ－1／2 moｌ·L-1×1０0%＝30%【小结】做这类题的步骤和注意事项：步骤:1、写出相应的方程式；2、在相应的物质下面标记起始量,变化量，平衡量用浓度表示；、3、用各物质的平衡浓度写出平衡常数的表达式并代入计算注意事项:1、注意平衡常数K的单位2、计算时用平衡浓度表示；3、转化率α是一个百分数【课堂训练】1、D2、Ｂ C3、（1)Ｋ＝[CO２]/[CO] 增大（2)否大于Ｑ=c（CO2)／c(CO)=（0.０25mol/L)/(0.1ｍol/L)=0.２５ Q<K 反应正向进行，所以v正大于v逆4、①５０% ② 7５%【当堂检测】1、A ２、向左不改变。