化学反应地方向和限度

第2节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。

★高考动向

本节重要知识有化学反应进行的方向、化学平衡的概念、特征、化学平衡状态的判断、化学平衡常数的概念及计算。化学平衡常数的计算是近几年高考新增的热点，化学平衡的判断及计算一直是高考的热点，预测2014年的高考，结合化工生产，综合考查化学平衡的判断及化学平衡常数的计算会有所体现。

★基础知识梳理

一、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(体系对外部做功或放出热量)。

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．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

①熵：衡量体系混乱_程度的物理量，符号为S。

②熵的大小：同种物质，三种状态下，熵值由大到小的顺序为S(g)>S(l)>S(s) 。

③熵判据

体系的混乱度增大，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方向也不全面。

(3)复合判据——自由能变化

①符号：ΔG，单位：kJ/mol

②公式：ΔG＝ΔH－TΔS

③应用

恒温、恒压下，判断化学反应自发性的判据，不仅与焓变和熵变有关，还与温度有关，可推出下列关系式：

a．当ΔH<0，ΔS>0时，ΔG < 0，反应一定自发进行。

b．当ΔH>0，ΔS<0时，ΔG > 0，反应不可自发进行。

c．当ΔH>0，ΔS>0或，ΔH<0，ΔS<0时，反应是否自发与温度有关。

【注意】能自发进行的反应不一定能实际发生，化学反应方向的判据指出的仅仅是在一定条件下化学反应自发进行的趋势，并不能说明在该条件下反应是否实际发生，还要考虑化学反应的快慢问题。

二、可逆反应

1．定义

相同条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的化学反应。2．特点

反应物与生成物同时存在；任一组分的转化率小于100%。

3．表示

用可逆符号表示。

4．化学平衡状态

(1)概念

一定条件下的可逆反应中，正反应速率与逆反应速率相等，反应体系中所有参加反应的物质的质量保持不变的状态。

(2)平衡特点

⑦正反应速率＝逆反应速率 ⑧质量(或浓度)

【注意】 “v (正)＝v (逆)”，是化学平衡状态微观本质的条件，其含义可简单地理解为：对反应物或生成物中同一物质而言，其生成速率等于消耗速率。“反应混合物中各组分的浓度不变”是平衡状态的宏观表现，是v (正)＝v (逆)的必然结果。 三、化学平衡常数 1．概念

在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度计量数次方的乘积与反应物浓度计量数次方的乘积的比值是一个常数，用符号K 表示。 2．表达式

对于反应m A(g)＋n B(g)←→p C(g)＋q D(g)，K ＝c p C c q D

c m

A c n B

(固体和纯液

体的浓度为常数，通常不计入平衡常数表达式中)。 3．意义

(1)K 值越大，反应物的转化率越大，正反应进行的程度越大。 (2)K 只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。

(3)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。①若反应方向改变，则平衡常数改变。正、逆反应的平衡常数互为倒数。②若方程式中各物质的系数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会改变。 如：N 2O 4(g) ←→2NO 2(g)

K (373 K)＝c 2NO 2

c N 2O 4＝0.36

1

2

N 2O 4(g) ←→NO 2(g)

K′

(373 K)＝

c NO

2

c1/2N

2

O

4

＝0.36＝0.60

2NO

2(g) ←→N

2

O

4

(g)

K″

(373 K)＝

c N

2

O

4

c2NO

2

＝

1

0.36

≈2.8

因此书写平衡常数表达式及数值，要与化学反应方程式相对应，否则意义就不明确。

【误区警示】化学平衡常数K值的大小是可逆反应进行程度的标志，它能够表示可逆反应进行的完全程度。一个反应的K值越大，表明平衡时生成物的浓度越大，反应物的浓度越小，反应物的转化率也越大。可以说，化学平衡常数是在一定温度下一个反应本身固有的内在性质的定量体现。

★高频考点剖析

考点一化学反应进行的方向及判据

1.化学反应进行方向的事实判据

(1)由不稳定物质向稳定物质转变

如2NaHCO

3=====

△

Na

2

CO

3

＋CO

2

↑＋H

2

O，稳定性Na

2

CO

3

>NaHCO

3

。

(2)离子反应总是向着使反应体系中某些离子浓度减小的方向进行

①溶解度大的物质向溶解度小的物质转变，如CaSO

4(微溶)＋Na

2

CO

3

===CaCO

3

↓＋

Na

2SO

4

。

②由相对强酸(碱)向相对弱酸(碱)转变，如CH

3COOH＋NaHCO

3

===CH

3

COONa＋CO

2

↑＋H

2O，Na

2

SiO

2

＋CO

2

＋H

2

O===H

2

SiO

3

↓＋Na

2

CO

3

，所以酸性强弱：

CH

3COOH>H

2

CO

3

>H

2

SiO

3

。

(3)由难挥发性物质向易挥发性物转变

如NaCl＋H

2SO

4

(浓)=====

△

NaHSO

4

＋HCl↑，所以沸点H

2

SO

4

(浓)>HCl。

(4)由氧化性(还原性)强的物质向氧化性(还原性)弱的物质转变

如2FeCl

3＋2KI===2FeCl

2

＋I

2

＋2KCl,2FeCl

2

＋Cl

2

===2FeCl

3

，则氧化性

Cl

2>FeCl

3

>I

2

。

2．焓变和熵变共同判断反应的方向