第六章
1 基本要求 [TOP]
化学反应热及化学反应的方向和限度
1.1 掌握体系、环境、状态函数、平衡态和过程等热力学基本概念；内能、焓、功、热、恒压（容）反 应热效应的定义和热力学第一定律的基本内容；Hess 定律的基本内容并会计算反应的热效应；标准 摩尔生成焓、 标准摩尔燃烧焓的定义； 熵的定义和熵增原理的基本内容； Gibbs 自由能的概念、 Gibbs 公式和标准摩尔生成 Gibbs 自由能；计算化学反应的 Gibbs 自由能变的方法；平衡常数的表达方式 和意义；化学反应等温方程式并能判断反应的方向和限度； 1.2 熟悉反应进度、热化学方程式和标准态等概念的规定；自发过程的基本特点；浓度、压力和温度对 化学平衡的影响以及相应的计算； Le Chatelier 规律； 1.3 了解可逆过程的基本特点；Gibbs 自由能变与非体积功的关系；热力学第三定律和规定熵；多重平 衡、反应偶合和生物体内的化学平衡。 2 重点难点 [TOP]
2.1 重点 2.1.1 化学反应热的计算方法； 2.1.2 化学反应自发进行的判断标准；标准状态下自由能变的计算；自由能与标准平衡常数的关系及应 用。 2.1.3 化学反应等温方程式。 2.2 难点 状态函数焓、熵、自由能；熵增加原理；系统的自由能与自由能计算。 3 讲授学时 [TOP]
建议 4～6 学时
4
内容提要
[TOP]
第一节
第二节
第三节
第四节
4.1 第一节 热力学系统和状态函数 4.1.1 系统与环境 被划作研究对象的这一部分物体称为系统。系统以外并与系统密切相关的部分称为环境。常见有开 放系统、封闭系统和隔离系统。
1
开放系统：系统与环境之间既有物质的交换，又有能量的传递。 封闭系统：系统与环境之间只有能量的交换而无物质的交换。 隔离系统：系统与环境之间既无物质的交换也无能量的交换。 4.1.2 状态函数与过程 系统的热力学状态（简称状态）是由系统所有的物理性质和化学性质的综合表现，当系统的所有性 质，如温度、压力、体积、物质的量等都具有确定的数值，系统就处在一定的状态。描述系统状态的物 理量被称为状态函数，如 T、p、V 等。 具有广度性质的状态函数有加和性，与系统中物质的数量成正比例。如 n、m、V 等。具有强度性质 的状态函数没有加和性。 T、 等。 如 p 两种广度性质相除后即成强度性质， 如摩尔体积 （体积/物质的量） 、 密度（质量/体积） 。 系统的状态一定，状态函数的值就一定；状态函数的变化取决于始态和终态，与变化途径无关；循 环过程状态函数的变化值为零。 平衡态是指系统所有的性质都不随时间改变的状态。 热力学系统中发生的一切变化都称为热力学过程，简称过程。常见有等温过程、等压过程、等容过 程、绝热过程和循环过程。经过循环过程，各种状态函数都恢复原值。 4.1.3 热和功 封闭系统的状态发生变化时系统和环境之间能量交换的方式是热和功两种。热是系统和环境之间由 于温度不同而交换的能量形式，符号 Q。系统吸热，Q 为正；系统放热，Q 为负。除了热以外系统和环境 之间的其它能量交换形式称之为功，符号 W。环境对系统做功，W 为正；系统对环境做功，W 为负。热和 功不是状态函数。 可逆过程系统对外作的功最大；可逆过程中的每一步都无限接近平衡态；可逆过程是一个时间无限 长的，不可能实现的理想过程。不可逆过程中系统对外作的功都比可逆过程小。 4.2 第二节 能量守恒和化学反应热 4.2.1 热力学能和热力学第一定律 （一）热力学能 热力学能又称内能，是系统内部一切能量形式的总和，符号 U。U 是状态函数，尚无法确定内能的 绝对值。热力学能的变化值 ΔU 只取决于系统的始态和终态。 （二）热力学第一定律 也称作能量守恒与转化定律，对于封闭系统，热力学第一定律的数学表达式为： ΔU＝Q+W
2
[TOP]
W 包括体积功 We 和非体积功 Wf（如电功、表面功等） 。
（三）系统的热力学能变化与等容热效应 封闭系统没有非体积功存在时，ΔU＝Qv 4.2.2 系统的焓变和反应热效应 状态函数 H 称为焓，定义为 def
H
U + pV
封闭体系无非体积功的等压热效应 Qp 等于焓变： ?H =Qp 等容反应热和等压反应热都是化学反应的热效应。 等容反应热 Qv 与等压反应热 Qp 的关系：
Qp = Qv + ?n(RT)
?n 是反应前后气体的物质的量的变化。 对纯粹溶液或固体的反应， 或反应前后气体的物质的量没有变化， 可近似认为： ? H = Qp ≈ QV = ? U 4.2.3 反应进度、热化学方程式与标准态 （一）反应进度 反应进度 ξ 表示反应进行的程度：
ξ=
nJ (ξ ) ? nJ (0)
υJ
式中 nJ(0)和 nJ(ξ)分别为各物质在 0 时刻和 t 时刻的物质的量， J 为反应式中相应物质 J 的化学计量数。 υ
ξ 的值与选择参与反应的哪一种物质求算无关，与化学反应方程式的写法有关。
（二）热化学方程式与标准态 标明了物质状态、反应条件和热效应的化学方程式称为热化学方程式。
θ 热效应符号 ? r H m 表示在标准状态下反应进度为 1mol、温度为 298.15K 时（可省略）的等压反应 θ 热(或焓变)。 ? r H m 与反应方程式的写法有关。
热力学标准态是指在温度 T 和标准压力 p θ(100kPa)下物质的状态。气体为标准压力下的纯气体或 混合气体中分压为标准压力的某气体，并认为气体均具有理想气体的性质。纯液体(或纯固体)为标准压 力下的纯液体(或纯固体)。 溶液中的溶质为标准压力下， 浓度为 1mol·L 或质量摩尔浓度为 1mol·kg ， 且符合理想稀溶液定律的溶质。溶剂的标准态则是指标准压力下的纯溶剂。对于生物系统标准态的规定
3
-1 -1
为温度 37℃，氢离子的浓度为 10 mol·L 。 书写热化学方程式要注意：(1)写出完整的化学反应计量方程式，(2)标明参与反应的各种物质的 状态，(3)标明温度和压力。 4.2.4 Hess 定律和反应热的计算 Hess 定律：一个化学反应不管是一步完成或是分几步完成，它的反应热都是相同的。由 Hess 定律 求反应热主要有三种方法。 （一）由已知热化学方程式组合求反应热 （二）由标准摩尔生成焓计算反应热 在指定温度 T 下，由稳定单质生成 1mol 物质的焓变称为该物质的摩尔生成焓，ΔfH θ ，单位 kJ﹒ m mol 。稳定单质的 ΔfH θ 为零。 m
-1
-7
-1
由标准摩尔生成热 ΔfH m 求得标准反应热 ? r H m 的计算公式为：
θ θ
θ θ ? r H m = ∑ ? f H m (产物) -
∑?
f
θ H m (反应物)
（三）由标准摩尔燃烧焓计算反应热 在标准压力和指定的温度 T 下由 1mol 物质完全燃烧(或完全氧化)生成标准态的稳定产物时的反应 热称为该物质的标准摩尔燃烧焓。符号为 ? c H m ，单位 kJ﹒mol 。“完全燃烧”或“完全氧化”是指化
θ
-1
合物中的 C 元素氧化为 CO2(g)、H 元素氧化为 H2O(l)、S 元素氧化为 SO2(g)、N 元素变为 N2(g)及卤族元 素 X 变为 HX(g)。 由标准摩尔燃烧热计算反应热公式为：
θ ?rHm =
∑?
C
θ H m (反应物)-
∑?
C
θ H m (产物)
在温度范围不大且要求不太精确时可以认为 ? r H m,T ≈ ? r H m,298.15K
θ θ
4.3 第三节 熵和 Gibbs 自由能 4.3.1 自发过程的特征及判据 （一）自发过程的特征
[TOP]
在一定条件下不需要外力推动就能自动进行的过程是自发过程。 自发过程具有三个基本特征，即单向性(不可逆性)、有作功的能力、具有一定的限度。 （二）自发过程的判据 自发过程的判据有能量因素和熵，系统能量降低(即 ΔH＜0＝是自发过程的一个判据，系统混乱度
4
增大是自发过程的另一种判据。发生在隔离系统内的过程，由于没有物质和能量的交换，混乱度将是唯 一的判断根据。 4.3.2 系统的熵 (一） 熵和熵变 熵是系统混乱度的量度，符号 S。熵是状态函数。 等温过程的熵变：Δ = S
Qr T
或 dS=
δQr
T
dT
变温的可逆过程的熵变：ΔS=
∫
T2
δQ
T
T1
热力学第三定律：0K 时任何纯净物质的完整晶体的熵值为零。以此为比较标准，可求得纯物质在
θ 其他温度的熵，称为规定熵。在标准状态下 1mol 物质的规定熵称为标准摩尔熵， 用 S m 表示，单位是
J·K ·mol 。
θ θ 水溶液中离子的 S m 是建立在标准态下水合 H 离子的 S m =0 的基础上求得的相对值。
+
-1
-1
θ θ θ θ θ 同一物质的标准摩尔熵 S m 值的规律是： (1) S m (气态)＞ S m (液态)＞ S m (固态)； (2) S m (高温) θ θ θ ＞ S m (低温)；(3)气体物质有 S m (低压) ＞ S m (高压)，压力对固态和液态物质的熵影响不大。不同物
质的混合过程总有 ΔSmix＞0
θ 由标准摩尔熵 S m 的数值可以计算标准摩尔熵变 ? r S m ：
θ
θ ?r Sm =
∑S
θ m
(产物) θ
∑S
θ m
(反应物)
当温度变化范围不大时，可以近似认为： ? r S m,T ≈ ? r S m,298.15K
θ
(二）熵增加原理 隔离系统的熵永不减少， 在隔离系统内发生的任何自发过程熵总是增加的， 直至平衡态时熵值最大， 这称为熵增加原理，它是热力学第二定律的一种表述： ΔS 孤立 ≥ 0 真正的隔离系统并不存在，如果将与系统有物质或能量交换的那一部分环境也包括进去，构成一个 新的系统，可以将这个新系统看成隔离系统，其熵变为为： ΔS 孤=ΔS 总= ΔS 系统+ΔS 环境
5
＞0 自发过程； 若 ΔS 总 ＜0 非自发过程，其逆过程自发； ＝0 平衡。 因此 ΔS 是隔离系统自发过程的共同判据。 4.3.3 系统的 Gibbs 自由能 （一）Gibbs 自由能 定义 Gibbs 自由能 G：
G G 也是状态函数。
def
H - TS
系统的 Gibbs 自由能变 ΔG 在等温等压及不作非体积功条件下作为化学反应自发进行的判据： ＜0，正反应自发进行； 若 ΔG =0，反应达到平衡； ＞0，正反应非自发，逆反应自发。 根据 Gibbs 方程等温、等压，有 ΔG = ΔH - TΔS 自发过程 ΔG＜0， TΔS>ΔH， ΔS>0 有 T> 则 若
?H ?H ， 即高温有利于熵增加的过程； ΔS＜0， T＜ 若 有 ， ?S ?S ?H ?S
(6.21）
即低温有利于熵减小的过程。通过调节温度来改变过程自发性方向的转向温度为：
T 转向=
因为绝对温度总是 T>0，只有 ΔH>0，ΔS>0 或 ΔH＜0，ΔS＜0 的过程才能通过改变温度使自发过程发 生逆转。 (二） Gibbs 自由能变化与非体积功 系统 Gibbs 自由能的变化可以用系统在等温等压下，可逆过程所作最大非体积功(Wf，最大)量度，即 ΔG = Wf，最大 (三）用 Gibbs 自由能变化判断化学反应的方向 1. 标准状态下 Gibbs 自由能变的计算 在标准状态下由最稳定单质生成 1mol 某物质的 Gibbs 自由能称为该物质的标准摩尔生成 Gibbs 自 由能，符号 ? f Gm ，单位 kJ﹒mol 。稳定单质的 ? f Gm =0
θ
-1
θ
6
298.15K 时求算化学反应的标准摩尔自由能变 ? r Gm 的公式是：
θ θ ? r Gm =
∑? G
f
θ m
(产物) -
∑? G
f θ
θ m
(反应物)
其它温度 T 下化学反应的标准摩尔自由能变 ? f Gm,T 的计算：
θ θ θ ? r Gm,T = ? r H m,T –T ? r S m,
≈ ? r H m,298.15 -T ? r S m,298.15
θ θ
2. 非标准态下 Gibbs 自由能变的计算
θ ? r Gm = ? r Gm +RTlnQ
3．生化标准态下的 Gibbs 自由能变的计算 4.4 第四节 化学反应的限度和平衡常数 4.4.1 化学反应的限度与平衡常数 对于任意一个反应 aA + bB dD + eE [TOP]
θ ? r G m = -RTlnKθ
Kθ 称为标准平衡常数
对于溶液反应：
Kθ = ([D] cθ) d ([E] cθ) e ([A] c θ) a ([B] c θ) b
对于气体反应：
Kθ =
[ p D pθ]d [ p E p θ]e [ p A p θ]a [ p B pθ] b
标准平衡常数 K θ与温度有关，与浓度或分压无关。标准平衡常数 K θ是一定温度下，化学反应可 能进行的最大限度。 K θ没有单位。 如果是溶液中的反应，当达到平衡时，有浓度平衡常数 Kc：
Kc =
[D]d [E]e [A]a [B]b
如果是气体反应，当达到平衡时，有压力平衡常数 K p ：
7
Kp =
K C 和 K p 均称为实验平衡常数
d e pD pE a b pA pB
反应系统中一个或多个物种同时参与两个或两个以上的化学反应，并共同达到化学平衡，叫多重平 衡。多重平衡的基本特征是参与多个反应的同一物种的浓度或分压在这些平衡中具有同一数值。 4.4.2 化学平衡的移动 （一）浓度对化学平衡的影响 根据 ? r G m = RT ln(Q K θ) ，若改变反应物浓度或生成物浓度，使 Q＜ K θ， ? r G m ＜0，反应自发
θ 正向进行；若使 Q＞ K ， ? r G m ＞0，反应逆向自发进行。
改变浓度虽然使平衡发生移动，但不能改变平衡常数的大小。 （二）压力对化学平衡的影响 增加反应物分压或减小产物分压，Q＜ K θ， ? r G m ＜0，平衡向右移动；增大产物分压或减小反应 物分压，Q＞ K θ， ? r G m ＞0，平衡向左移动。 增加体系的总压，平衡将向着气体分子数减少的方向移动。 同样压力不能改变平衡常数的大小。 （三）温度对化学平衡的影响 温度对化学平衡的影响体现在它能改变反应的平衡常数的大小。 根据
ln
θ θ K 2 ? r H m T2 ? T1 = ( ) θ R T1T2 K1
升高温度有利于吸热反应，降低温度则总是向放热的方向移动的。 （四）Le Chatelier 原理 对已达到化学平衡的反应，改变外部条件时平衡总是向着抵消这种变化的方向移动。 4.4.3 反应耦合与生物体内的化学平衡 系统中同时存在两个化学反应，一个反应的产物是另一个反应的反应物之一，这两个反应是耦合反 应。耦合反应不但可以影响平衡的位置，还能使不能自发进行的过程得以发生，对生命活动的意义十分 重大。
8
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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．2NO N2O4（正反应为放热反应）B．C（s）+ CO22CO（正反应为吸热反应） + 3H22NH3（正反应为放热反应）D．H2S H2 + S（s）（正反应为吸热反应） C．N 4．在一定条件下，在体积可变的容器中建立以下平衡：2NO 2（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。保持其它条件不变，将容器体积扩大至原来的2倍，重新平衡后，测得c（Z）＝1.2 mol/L。下列关于a、b、c的关系式中，正确的是（） A．a + b ＜c B．a + b ＝c C．a + b ＞c D．无法判断 6．已知：4NH3（g）+5O2（g）=== 4NO（g）+6H2O（g）. △H=－1 025 kJ·mol－1该反应是一个可逆反应。若反应物起始物质的量相同，下列关于该反应的示意图不正确的是（） A B C D
专题化学反应的方向和限度 一、可逆反应与化学平衡状态 1．在密闭容器中进行反应：X2(g)＋Y2(g)?2Z(g)，已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1 mol·L－1、0.3 mol·L －1、0.2 mol·L－1，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度有可能是() A．Z为0.3 mol·L－1B．Y2为0.4 mol·L－1 C．X2为0.2 mol·L－1D．Z为0.4 mol·L－1 2．在一定温度下的定容容器中，当下列物理量不再发生变化时：①混合气体的压强，②混合气体的密度，③混合气体的总物质的量，④混合气体的平均相对分子质量，⑤混合气体的颜色，⑥各反应物或生成物的浓度之比等于系数之比，⑦某种气体的百分含量 (1)能说明2SO2(g)＋O2(g)?2SO3(g)达到平衡状态的是________。 (2)能说明I2(g)＋H2(g)?2HI(g)达到平衡状态的是________。 (3)能说明2NO2(g)?N2O4(g)达到平衡状态的是________。 (4)能说明C(s)＋CO2(g)?2CO(g)达到平衡状态的是________。 (5)能说明A(s)＋2B(g)?C(g)＋D(g)达到平衡状态的是________。 (6)能说明NH2COONH4(s)?2NH3(g)＋CO2(g)达到平衡状态的是________。 (7)能说明5CO(g)＋I2O5(s)?5CO2(g)＋I2(s)达到平衡状态的是________。 3．若上述题目改成一定温度下的恒压密闭容器，结果又如何？ 二、化学平衡常数 5．书写下列化学平衡的平衡常数表达式。 (1)Cl2＋H2O?HCl＋HClO (2)C(s)＋H2O(g)?CO(g)＋H2(g) (3)CH3COOH＋C2H5OH?CH3COOC2H5＋H2O (4)CO2－3＋H2O?HCO－3＋OH－ (5)CaCO3(s)?CaO(s)＋CO2(g) 题组一多个反应中平衡常数关系判断 1．研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时，涉及如下反应： 2NO2(g)＋NaCl(s)?NaNO3(s)＋ClNO(g)K1 2NO(g)＋Cl2(g)?2ClNO(g)K2 则4NO2(g)＋2NaCl(s)?2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)的平衡常数K＝________(用K1、K2表示)。 2．已知：①CO(g)＋2H2(g)?CH3OH(g) ②2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)＋H2O(g) ③CO(g)＋H2O(g)?CO2(g)＋H2(g) 某温度下三个反应的平衡常数的值依次为K1、K2、K3，则该温度下反应3CO(g)＋3H2(g)?CH3OCH3(g)＋CO2(g)的化学平衡常数K为________________(用K1、K2、K3表示)。 题组二平衡常数的影响因素及其应用 3．甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料。工业上可利用CO或CO2来生产燃料甲醇。已知制
2.2 化学反应的方向和限度 第 2 课时 每课一练（苏教版选修 4） 基础达标 1.改变反应条件使化学平衡向正反应方向移动时，下列变化中正确的是（ ） A.生成物浓度一定增大 B.生成物的物质的量分数一定增大 C.反应物的转化率一定提高 D.某生成物的产率可能提高 解析：如增大体积平衡向正方向移动，则生成物浓度减小，选项 A 错；如加入反应物平衡 向正方向移动，生成物的质量分数不一定增大，转化率有增大、有减小，故选项 B 、C 错； 不论取什么措施，生成物产率有可能提高，故选项 D 正确。 答案：D 2.如图所示，φ(X)为气态反应物在平衡混合物中的体积分数，T 为温度。符合该曲线的反应 是（ ） A.2NH 3(g) N 2(g)+3H 2(g)(正反应为吸热反应) B.H 2(g)+I 2(g) 2HI(g)(正反应为放热反应) C.4NH 3(g)+5O 2(g) 4NO(g)+6H 2O(g)(正反应为放热反应) D .2SO 2（g ）+O 2(g) 2SO 3(正反应为放热反应) 解析：随温度升高 φ（X ）含量减小，则正反应一定是吸热反应，随压强增大 φ（X ）含量 升高，则正方向一定是体积增大的方向即 ΔV （g ）＞0，故选项 A 正确。 答案：A 3.在密闭容器中，进行反应 X （g ）+3Y(g) 2Z(g)，达到平衡后，其他条件不变，只增 加 X 的量，下列叙述中不正确的是（ ） A.正反应速率增大，逆反应速率减小 B.X 的转化率变大 C.Y 的转化率变大 D.正、逆反应速率都增大 解析：对于反应 X （g ）+3Y （g ） 2Z （g ）达到平衡只增加 X ，则平衡向右移动，正 反应速率增大，逆反应速率也随之逐渐增大，Y 转化率增大，X 的转化率却减小，故选 C 。 答案：C 4.可逆反应 3H 2（g ）+N 2(g) 2NH 3(g) ΔH ＜0,达到平衡后，为了使 H 2 的转化率增大， 下列选项中采用的三种方法都正确的是（ ） A.升高温度，降低压强，增加氮气 B.降低温度，增大压强，加入催化剂 C.升高温度，增大压强，增加氮气 D.降低温度，增大压强，分离出部分氨 解析：由于 ΔH ＜0，降低温度平衡向正方向移动，故 A 、C 错误；催化剂对化学平衡无影响， 故 B 错误；增大压强和分离出部分氨，都能增大 H 2 的转化率，故选 D 。
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＋8NH 37N 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/kPa 5.7 8.3 12.0 17.1 24.0 平衡气体总浓度/mol·L －1 2.4×10－3 3.4×10－3 4.8×10－3 6.8×10－3 9.4×10－3 ①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 △
化学反应的方向和限度 主讲：程为民 一周强化 一、一周内容概述 本周学习了化学反应的方向和限度，重点介绍了：化学反应的方向、判断化学反应方向的依据、化学平衡的建立、化学平衡常数、平衡转化率等。 二、重难点知识剖析 （一）化学反应的方向 自发反应：在一定条件下无需要外界帮助就能自动进行的反应。 化学反应具有方向性。许多化学反应能自发进行，而其逆反应无法进行。如： Zn＋CuSO 4＝ZnSO 4 ＋Cu （二）判断化学反应方向的依据 1、判断反应能否自发进行的因素之一：焓变（△H） （1）若△H＜0 ，一般正反应能自发进行。 （2）若△H＞0 ，一般正反应不能自发进行；而逆反应能自发进行。 绝大多数放热反应都能自发进行，而且反应放出的热量越多，体系能量降低得也越多，反应越完全。因此，反应体系有趋向最低能量状态的倾向。 2、判断反应能否自发进行的因素之二：熵变（△S） 决定化学反应能否自发进行的另一个因素是体系的混乱度。衡量一个体系混乱度的物理量叫做熵，用符号S表示。体系中微粒之间无规则排列的程度越大，体系的熵越大。 熵变（△S）：反应前后体系熵的变化叫做熵变，可用△S表示。如果发生变化后体系的混乱度增大，该过程的△S＞0 ；反之△S＜0 。 自发反应趋向于最大混乱度方向进行，即熵变△S＞0的方向。 （1）若△S＞0 ，一般正反应能自发进行。 （2）若△S＜0 ，一般正反应不能自发进行；而逆反应能自发进行。
3、判断反应能否自发进行的综合因素：吉布斯自由能（△G） 在恒温压条件下，封闭系统的吉布斯自由能变：△G＝△H－T△S。这一公式称为吉布斯等温方程式，是化学上最重要和最有用的公式之一。△G可作为反应或过程自发性的衡量标准：△G＜0时，过程为自发过程；△G＞0时，过程为非自发过程；△G＝0时，处于平衡状态。 △G的符号和大小不但取决于△H和△S的符号和大小，也与温度密切相关，可能出现表所示的四种情况。 表△H、△S及T对反应自发性的影响 类型 △H △S △G(△H－T△S) 正反应的自发性 实例 I － ＋ 永远是负 △H △S △G(△H－T△S) 正反应的自发性 实例 I － ＋ 永远是负 任何温 (g)＝3O2(g) Ⅱ ＋ － 永远是正 任何温度均不自发 CO(g)＝C(s)＋度均自发 2O 3 O2(g) Ⅲ ＋ ＋ 低温为正， △S △G(△H－T△S) 正反应的自发性 实例 I － ＋ 永远是负 任何温度均自 (g)＝3O2(g) Ⅱ ＋ － 永远是正 任何温度均不自发 CO(g)＝C(s)＋ 发 2O 3 O2(g) Ⅲ ＋ ＋ 低温为正， △G(△H－T△S) 正反应的自发性 实例 I － ＋ 永远是负 任何温度均自发 2O3(g)＝3O2(g) Ⅱ ＋ － 永远是正 任何温度均不自发 CO(g)＝C(s)＋ O2(g) Ⅲ ＋ ＋ 低温为正， 正反应的自发性 实例 I － ＋ 永远是负 任何温度均自发 2O (g)＝3O2(g) 3 (g)＝3O2(g) Ⅱ ＋ － 永远是实例 I － ＋ 永远是负 任何温度均自发 2O 3 (g) Ⅲ ＋ ＋ 低温为正， 正 任何温度均不自发 CO(g)＝C(s)＋O 2 I － ＋ 永远是负 任何温度均自发 2O3(g)＝3O2(g) Ⅱ ＋ － 永远是正 任何 温度均不自发 CO(g)＝C(s)＋O (g) Ⅲ ＋ ＋ 低温为正， 2 I － ＋ 永远是负 任何温度均自发 2O3(g)＝3O2(g) Ⅱ ＋ － 永远是正 任何温 (g) Ⅲ ＋ ＋ 低温为正， 度均不自发 CO(g)＝C(s)＋O 2 (g)＝3O2(g) Ⅱ ＋ － 永远是正 任何温度－ ＋ 永远是负 任何温度均自发 2O 3
化学反应的方向、限度和速率（一） 1.在恒温下的密闭容器中,有可逆反应:2NO 2N2O4,下列不能说明反应达到了平衡状态的是( C ) A.N2O4生成速率与N2O4分解速率相等时 B.混合气体平均相对分子质量保持不变时 C.NO2的分子数与N2O4分子数比为2∶1时 D.体系颜色不再发生改变时 解析:v 正(N2O4)=v逆(N2O4)说明反应达到了平衡,故A能说明;由=, m 总为定值,n总为变量,当n总一定时,反应达平衡,即此时不再变化,B 能说明反应达平衡;NO2有颜色,反应达平衡时其浓度不再变化,体系的颜色不再变化,故D能说明反应达平衡。 2.在一恒温、恒容的密闭容器中发生反应A(s)+2B(g)C(g)+D(g),当下列物理量不再变化时,能够表明该反应已达平衡状态的是 ( B ) A.混合气体的压强 B.混合气体的平均相对分子质量 C.A的物质的量浓度 D.气体的总物质的量 解析:因反应前后气体分子数不变,故无论反应是否平衡,混合气体的压强和气体的总物质的量都不改变;A为固态,其物质的量浓度为常数;若反应正向移动,混合气体的质量增加,则混合气体的平均相对分
子质量变大,反之变小,故混合气体的平均相对分子质量不变时表明反应达到平衡状态。 (g) ΔH =+746.8 kJ/mol, 3. 利用反应:2NO(g)+2CO(g)2CO 可净化汽车尾气,如果要同时提高该反应的速率和NO的转化率,采取的措施是 ( B ) A.降低温度 B.增大压强同时加催化剂 C.升高温度同时充入N2 D.及时将CO2和N2从反应体系中移走 解析:降低温度,反应速率减慢,且平衡左移,NO转化率降低,A错;由平衡移动原理知,增大压强平衡右移,NO转化率增大,反应速率加快,加催化剂反应速率也加快,B选项正确;升高温度平衡右移,但是同时充入N2平衡左移,无法确定最终平衡向哪个方向移动;及时将CO2和N2从反应体系中移走,平衡右移,NO的转化率增大,但是反应的速率 减小。 4.在一密闭容器中发生如下反应aX(g)+bY(g)cZ(g) ΔH>0,下列 说法中正确的是( B ) A.升高温度,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.若通入稀有气体使容器体积增大,平衡不移动,则a+b=c C.若容器中气体的密度不再改变,则反应一定达到平衡
化学反应的方向和限度
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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=＿＿________＿_＿_＿＿__＿_
化学反应进行的方向和限度 （能源学院，热能工程1202xxx班，学号：1120200xxx） 摘要：自然界发生的宏观过程（指不靠外力自然发生的过程——自发过程）都有明确的方向和进度，如水从高处往低处流，热从高温体传向低温体等。对于化学反应也是如此，总有这样的趋势：反应系统趋向于最低能量状态，或系统趋向于最大混乱度。那么热量的改变程度焓变或混乱度的改变熵变能单一的确定化学反应进行的方向和限度吗？这里需要将两者有机联系起来，用一个新的概念吉布斯函数变来表示反应的方向和限度。 关键词：自发反应，焓变，熵变，吉布斯函数变。 一，引言 化学——人类进步的关键（西博格） 二，自发反应 在给定的条件下，无需外界帮助，一经引发即能自动进行的过程或反应，称为自发反应。如铁器在潮湿空气中生锈；铁从硫酸铜溶液中置换出铜；常温常压下氢氧混合气在高分散的钯的表面生成水；水由高处流向低处的过程；墨水在水中的扩散等。为什么我们要研究自发反应，我觉得在一定程度上这会让我们从更深层次探讨反应的实质，在这里我们不光可以认知和判断一个反应是否自发反应，我们还可以从化学动力学的角度解析它。 三，焓变 焓是一个热力学系统中的能量参数。规定由字母H（单位：焦耳，J）表示，H 来自于英语Heat Capacity（热容）一词。焓是内能和体积的勒让德变换。它是SpN总合的热势能。 焓的定义式为：H=U+PV即一个体系的内能与体系的体积和外界施加于体系的压强的乘积之和，但要注意这里压力与体积的乘积PV不是体积功。 系统的状态一定，则系统的U,P,V均确定，系统的H也就确定，故焓H是状态函数，其单位为J。因为一定状态下系统的热力学能不知道，所以状态下的焓也不知道。U是广度量，PV是广度量，由：H=U+PV可知焓是广度量。 对于常压下，焓的定义式子又可以写成：Q=ΔU+pΔV 所以常压下焓的变化量就是热量的变化。 这里要提及标准摩尔生成焓，在温度T（若为298.15K时则可不标出）下，由标准状态的最稳定的单质生成物质B(νB=+1)反应的标准摩尔焓变。即在标准状态下（反应物和产物都是处于100KPa，通常温度选定298.15K），由指定单质生成单位物质的量（1mol）的化合物的化学反应热（即恒压反应热），称为该物质的标准摩尔生成焓或标准生成热。标准摩尔生成焓的单位：kJ/mol。 焓变不能做化学反应方向的焓变判据，事实证明有的反应放热但是在常温下还是 不自发反应的，如以下例子： 这个反应为什么不会自发反应，来考虑下，单从焓变的角度来看，焓变是热势 能，这个反应需要足够的化学推动能来推动其自发反应，但是热势能不够，好比
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？
《第二章第三节化学反应的速率和限度》 1．化学反应速率的含义：通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加（均取正值）来表示。 浓度的变化——△C 时间的变化——△t 表达式：v=△C/△t 单位：mol/(L?s)或mol/(L?min) 例1、下列关于化学反应速率的说法中，正确的是（） A．化学反应速率是化学反应进行快慢程度的物理量 B．化学反应速率通常用单位时间内生成或消耗某物质的质量的多少来表示 C．在反应过程中，反应物浓度逐渐变小，所以用反应物表示的化学反应的速率为负值 D．化学反应速率越大，则单位时间内生成物的产量就越大 例2、在2L密闭容器中，某气体反应物在2s内由8mol变为，用此反应物表示该反应的平均反应速率为（） A. mol（L·s）－1 B. mol（L·s）－1 C. mol（L·s）－1 D. mol（L·s）－1 注意：(1)在同一反应中用不同物质来表示时，其反应速率的数值可以不同，但都表同一反应的速率。(必须标明用哪种物质来做标准) （2）起始浓度与化学计量数比无关，但是变化浓度一定与化学计量数成比例。 （3）同一反应各物质的反应速率之比等于化学计量数之比。 例如： 2A(g)+3B (g)C(g)+4D(g) ν(A):ν(B):ν(C):ν(D) = 2：3：1：4 (3)化学反应速率均用正值来表示，且表示的是平均速率而不是瞬时速率 (4)一般不用纯液体或固体来表示化学反应速率 (5)改变压强对无气体参与的反应的化学反应速率无影响。
例4．已知反应4CO＋2NO2N2＋4CO2在不同条件下的化学反应速率如下，其中表示反应速率最快的是( ) A．v(CO)＝mol·L－1·min－1 B．v(NO2)＝mol·L－1·min－1 C．v(N2)＝mol·L－1·min－1 D．v(CO2)＝mol·L－1·min－1 例5．对于可逆反应A(g)＋3B(s)2C(g)＋2D(g)，在不同条件下的化学反应速率如下，其中表示的反应速率最快的是 ( ) A．v(A)＝mol·L－1·min－1 B．v(B)＝mol·L－1·s－1 C．v(D)＝mol·L－1·min－1 D．v(C)＝mol·L－1·s－1 【总结】对于同一反应，比较用不同反应物或生成物表示的反应速率大小时，要换算成同一物质表示的速率，才能比较。 3．影响化学反应速率的因素 内因：由参加反应的物质的性质决定。 影响反应速率的因素有 外因：浓度、温度、压强、催化剂、其它因素。 （1）浓度：其它条件不变时，增大反应物浓度，可以增大反应速率。 注意：“浓度”是指“溶液中溶质的浓度”或“气体的浓度”；固体和纯液体的浓度可看成是一常数。对固体，反应速率与其表面积大小有关，固体的颗粒度越小（表面积越大，则反应速率越快。 （2）温度：其它条件不变时，升高温度可以增大反应速率；降低温度可以减小反应速率。 （3）压强：对于有气体参加的反应，其它条件不变时，增大压强可以增大反应速率； 减小压强，可以减小化学反应速率。 解释：在温度、气体的物质的量不变时，增大压强，必缩小容器——引起气体的浓度增大，所以，反应速率加快。 （4）催化剂：选择适当的催化剂可以成千上万倍的加快反应速率。 “催化剂”：能改变反应速率，而在反应前后本身的组成和化学性质不发生变化。（5）其他：如：固体的表面积（颗粒度）、激光、射线、超声波、紫外线、溶剂
， 决定因素：化学反应本身和温度 平衡转化率 表达式：α(A)= △v g ≠0：增大压强，化学平衡向气态物质系数减小的方向移动； 减小压强，化学平衡向气态物质系数增大的方向移动。 化学反应的方向、限度与速率 ——单元复习（讲义） 一、知识点睛 表达式：对可逆反应 a A(g)+ b B(g) c C(g)+ d D(g) 应用：①判断反应进行的限度②判断反应状态③判断反应的热效应 原因：v 正≠v 逆 方向：v 正>v 逆，平衡正向移动；v 正
《化学反应原理》专题2 第二单元化学反应的方向和限度（1） 化学反应的方向和判断依据 2008年10月21日 K二（3）第三节 [教学目标] 1、知识与技能：（1）理解熵的概念 （2）能初步利用焓变和熵变说明化学反应进行的方向 2、过程与方法：通过联系生活以及自然界的普遍变化规律引导学生理解判断自发反应进行的 两个因素。 3、情感态度与价值观：通过从现象分析到理论探究，培养学生科学的研究方法。 [教学重点]自发反应与反应方向的判断。 [教学难点] 熵变与焓变的理解。 [教学过程] 创设问题情景：同学们是否想过，在一定条件下，为什么有些物质间会发生化学反应，有些 则不会？如盐酸和氢氧化钠溶液混合，立即反应生成氯化钠和水，但氯化钠溶液就不可能自 发地转变成盐酸和氢氧化钠。要回答这个问题需讨论化学反应的方向。 引入主题：化学反应的方向 展示图片高山流水 思考与交流： ⑴高山流水是一个自动进行的自然过程。高处水一定会流到低处吗？ ⑵低处水可以流至高处么？可采取什么措施？ ⑶在“低水高流”的过程中一旦外界停止做功，该过程还能继续进行下去吗？ 板书：一、化学反应的方向 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 讨论请尽可能多地列举你熟知的自发过程。 板书：自发过程的特征：都有方向性，且不能自动恢复原状，若要恢复必须借助外力。 叙述：与自然界中的许多变化一样，化学反应也具有方向性。 板书：自发反应：这种在一定条件下不需外界帮助，就能自动进行的反应，称为自发反应。 如：酸碱中和；铁器暴露在潮湿空气中会生锈；甲烷和氧气的混合气体遇明火就燃烧； 锌与CuSO4溶液会自动反应生成Cu和ZnSO4等，这些反应都是自发的，其逆过程就
鹰城一中高三年级 化学 导学案 授课日期 批阅日期 一、知识梳理：完成金太阳基础在线 二、重难点学习： 考点一 化学反应进行的方向 1．自发过程特点 ①体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或释放热量)。 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．自发反应：在一定条件下无需外界帮助就能自发进行的反应称为自发反应。 3．判断化学反应方向的依据 (1)焓变与反应方向 绝大多数放热反应都能自发进行，且反应放出的热量越多，体系能量降低得也越多，反应越完全。反应的焓变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混乱度。大多数自发反应有趋向于体系混乱度增大的倾向。 ②熵变：化学反应的ΔS 越大，越有利于反应自发进行。 (3)综合判断反应方向的依据 ①ΔH －T ΔS <0，反应能自发进行。 ②ΔH －T ΔS ＝0，反应达到平衡状态。 ③ΔH －T ΔS >0，反应不能自发进行。 深度思考 1．能自发进行的反应一定能实际发生吗 答 案 。 2．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×” (1)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 ( ) (2)反应能否自发进行需综合考虑焓变和熵变对反应的影响 ( ) 题组一 焓变与自发反应 1．实验证明，多数能自发进行的反应都是放热反应。对此说法的理解正确的是( ) A ．所有的放热反应都是自发进行的 B ．所有的自发反应都是放热的 C ．焓变是影响反应是否具有自发性的一种重要因素 D ．焓变是决定反应是否具有自发性的唯一判据 题组二 熵变与自发反应 2．下列过程属于熵增加的是 ( ) A ．一定条件下，水由气态变成液态 B ．高温高压条件下使石墨转变成金刚石 课题 化学反应的方向和限度 课型 实践课 教学目标 1.了解化学反应的方向与化学反应的焓变与熵变之间的关系。 2.能够利用化学反应的焓变和熵变判断化学反应的方向。 3.了解可逆反应的定义。 4.理解化学平衡的定义。 5.理解化学平衡常数的定义。 导学过程
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
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)。 反应熵变（△S ）=生成物总熵（S 产物） – 反应物总熵（S 反应物） ② 熵变大小规律 对于有气体参与的化学反应（气体参与反应时，气体既可以是反应物也可以是产物），气态物质的物质的量增大的化学反应，其熵变通常是正值，是熵增大的反应；反之，气态物质的量减小的化学反应，其熵变通常是负值，是熵减小的反应。 例1-3：下列变化过程，△S ＜0的是（ B ） A. 氯化钠溶于水中 B. NH 3(g)与HCl(g)反应生成NH 4Cl(s) C. 干冰（CO 2）的升华 D. CaCO 3(s)分解为CaO(s)和CO 2(g) （3）熵判据 ① 熵判据：在与外界隔离的体系中，自发过程的体系倾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。 在用来判断过程的方向时，就称为熵判据。即体系有自发地向混乱度增加（即熵增）的方向转变的倾向。 ② 自发反应与熵变的关系 a. 产生气体的反应或气体物质的物质的量增大的反应，熵变通常都是正值，为熵增加反应。例如： 2H 2O 2(aq) === 2H 2O(l) + O 2(g) △S = +57.16 J ·mol -1·K -1 NH 4HCO 3(S) + CH 3COOH(aq) === CH 3COONH 4(aq) + CO 2(g) + H 2O(l) △S = +184.0 J ·mol -1·K -1 b. 有些熵增加的反应在常温、常压下不能自发进行，但在较高的温度下可以自发进行。例如： CaCO 3(S) === CaO(s) + CO 2(g) △S = +169.6 J ·mol -1·K -1 C(石墨，s) + H 2O(g) === CO(g) + H 2(g) △S = +133.8 J ·mol -1·K -1 c. 铝热反应是熵减小的反应，它在一定条件下也可以自发进行。 2Al(s) + Fe 2O 3 (s) === Al 2O 3(s) + 2Fe(s) △S = -39.4 J ·mol -1·K -1 ③ 结论：反应熵变是与反应进行的方向有关的因素之一，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。因此，只根据熵变来判断反应进行的方向是不全面的。 注：焓变和熵变都与反应的自发性有关，但又都不能独立用来判断反应的自发性，只有综合考虑体系的焓变和熵变，才能正确判断反应进行的方向。 例1-4：有关化学反应方向的判断，下列说法中正确的是（ C ） A. 放热反应均是自发进行的 B. 吸热且熵增加的反应，当温度升高时，反应一定能自发进行 C. 放热且熵增加的反应一定是自发反应 D. △S 为正值的反应均是自发反应 例1-5:25 ℃和1.01×105 Pa 时，反应2N 2O 5(g) === 4NO 2(g) + O 2(g) △H= +56.7 kJ/mol 能自发进行，其原因是（ D ） A. 该反应是吸热反应 B. 该反应是放热反应 C. 该反应时熵减小的反应 D. 该反应的熵增效应大于能量效应 3. 复合判据 过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确定过程是否一定会发生和过程发生的速率。综合考虑焓判据和熵判据的复合判据，将更适用于所有的过程，只根据一个方面来判断反应进行的方向是不全面的。 在恒温恒压条件下，化学反应的方向是由化学反应的焓变和熵变共同决定的，反应方向的判据为： △H - T △S ＜0，反应能自发进行； △H - T △S ＞0，反应不能自发进行； △H - T △S = 0，反应达到平衡状态。
鹰城一中高三年级化学导学案 二、重难点学习： 考点一化学反应进行的方向 1．自发过程特点 ①体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或释放热量)。 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．自发反应：在一定条件下无需外界帮助就能自发进行的反应称为自发反应。 3．判断化学反应方向的依据 (1)焓变与反应方向 绝大多数放热反应都能自发进行，且反应放出的热量越多，体系能量降低得也越多，反应越完全。反应的焓变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混乱度。大多数自发反应 有趋向于体系混乱度增大的倾向。 ②熵变：化学反应的ΔS越大，越有利于反应自发进行。 (3)综合判断反应方向的依据 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。 ..
深度思考1．能自发进行的反应一定能实际发生吗？ 答案。2．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×” (1)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() (2)反应能否自发进行需综合考虑焓变和熵变对反应的影响() 题组一焓变与自发反应 1．实验证明，多数能自发进行的反应都是放热反应。对此说法的理解正确的是() A．所有的放热反应都是自发进行的 ..
B．所有的自发反应都是放热的 C．焓变是影响反应是否具有自发性的一种重要因素 D．焓变是决定反应是否具有自发性的唯一判据 题组二熵变与自发反应 2．下列过程属于熵增加的是() A．一定条件下，水由气态变成液态B．高温高压条件下使石墨转变成金刚石 C．4NO2(g)＋O2(g)===2N2O5 (g) D．固态碘升华 3．下列反应中，熵显著增加的反应是() A．CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g) B．CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑ C．C(s)＋O2(g)===CO2(g) D．2Hg(l)＋O2(g)===2HgO(s) 题组三复合判据的应用 4．已知：(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g)ΔH＝74.9 kJ·mol－1。下列说法中正确的是() A．该反应中熵变小于0，焓变大于0 B．该反应是吸热反应，因此一定不能自发进行 C．碳酸盐分解反应中熵增加，因此任何条件下所有碳酸盐分解一定自发进行 D．判断反应能否自发进行需要根据ΔH与ΔS综合考虑 5．灰锡结构松散，不能用于制造器皿，而白锡结构坚固，可以制造器皿，现把白锡制成的器皿放在0 ℃、100 kPa的室存放，它会不会变成灰锡而不能再继续使用？ 已知：在0 ℃、100 kPa条件下白锡转化为灰锡的反应焓变和熵变分别为 ΔH＝－2 180.9 J·mol－1，ΔS＝－6.61 J·mol－1·K－1。 考点二可逆反应与化学平衡状态 1．可逆反应特点 ①二同：a.相同条件下；b.正、逆反应同时进行。 ②一小：反应物与生成物同时存在；任一组分的转化率都小于(填“大于”或“小于”)100%。2．化学平衡状态特点：动、等、定、变 ..