知识点总结1化学反应的方向和限度

1、化学反应原理化学反应速率与化学平衡(2)自发反应:知识点1化学反应的方向和限度化学反应的方向(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。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不需要借助外部力量Lf卜 1反应自发反应需要借助外力非自发反应d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，2N0 + 02 = 2NO2是自发反应；高温下，其逆反应是自发反

2、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概念放热反应过程中体系能量降低具有自发进行的倾向，科学家由此提出用焓变来判断反应进行的方向自发反应 与焓变的 关系多

3、数放热反应能自发进行( H v 0)NaOH(aq) + HCl(aq) = NaCl(aq) + H 2O(l)CaO(s) + H 2O(l) = Ca(OH) 2(aq)有些吸热反应也能自发进行( H 0)2N2O5 = 4NO 2(g) + O2(g)(NH 4)2CO3(s) = NH 4HCO3G) + NH 3(g)有一些吸热反应在常温下不能自发进 行，但在较咼温度下能自发进行( H 0)高温CaCO3 (s) = CaO(s) + CO 2(g)结论多数自发进行的化学反应是放热反应，但也有很多吸热反应能自发进行，因此，焓变是 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

4、发进行的唯一因素。2. 反应熵变与反应方向(1) 熵 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)。 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。 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 熵变：反应前后体系熵的变化称为熵

5、变，符号为： S,单位为：Jmol-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) 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， Sv 0的是( B )A. 氯化钠溶于水中B. NH 3(g)与HCI(g)反应生成NH4CI(s)C.干冰(CO2)的升华D. CaCO3(s)分解为 CaO(s)和 CO2(g)(3) 熵判据 熵判据：在与外界隔

6、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。 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：-1-12H2O2(aq) = 2H 2O(l) + O2(g) S = +57.16 J mol K-1 lx-1NH4HCO3(S) + CH 3COOH(aq) = CH 3COONH 4(aq) + CO2(g) + H 2O(l) S = +184.0 J mol Kb. 有些熵增加的反应在

7、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：-1 |,-1CaCO3(S) = CaO(s) + CO 2(g) S = +169.6 J mol K1 1C(石墨，s) + H2O(g) = CO(g) + H 2(g) S = +133.8 J mol- K-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。-1 -12Al(s) + Fe 2O3(s) = Al 2O3(s) + 2Fe(s) S = -39.4 J mol K 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

8、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 C和 1.01 x 105 Pa时，反应 2N2O5(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

9、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 v 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。化学反应原理化学反应速率与化学平衡焓变熵变化学反应能否自发进行 HV 0 S 0任何温度都能自发进行 H 0 Sv 0任何温度都不能自发进行 HV 0 Sv 0较低温度

10、时能自发进行 H 0 S 0高温时能自发进行综合焓变和熵变判断反应是否自发的情况如下:例2-4：判断一个化学反应的自发性常用焓判据和熵判据，则在 S 0 任何温度下反应 都能自发进行 H 0 S 0 高温下反应 能自发进行 H 0 H S V 0任何温度下反应 都不能自发进行概念：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。 表示方法：特征： H V 0 S V 0 低温下反应 能自发进行3.可逆反应达到化学平衡状态的判断(1) 直接判断法 V正=V逆0 (即同一物质的消耗速率与生成速率相等) 各物质的浓度保持不变(2) 间接判断法 各物质的百分含量保持不变 各物质的物质的量

11、不随时间的改变而改变 反应体系中总压强不随时间变化(适用于反应前后气体分子数不等的反应) 混合气体的密度不随时间变化(不适用于反应前后气体分子数相等且无固体、液体参与或生成的反应) 对于反应体系中存在有颜色物质的可逆反应，若体系颜色不再变化，则反应达到平衡状态。(3) 以反应aA(g) + bB(g) ? cC(g) + dD(g)为例说明一一见 知识点3 化学平衡的移动“化学平衡状态的判断”F列情况下，可以判定反应一定能自发进行的是（B ）A. H 0, S0B. H V 0,S 0C. H 0, Sv 0D. H V 0,Sv 0二、化学反应的限度(一)可逆反应与不可逆反应1.可逆反应(1

12、)(2)(3)例2-1：合成氨反应的平衡状态是指(C )A.氢气的消耗速率与氨生成的速率之比为3:2C.氮气的生成速率与氨的生成速率之比为1:2例2-2：在一定温度下，向a L密闭容器中加入1 mol X 此反应达到平衡的标志是( A )A.容器内压强不随时间变化C.容器内X、Y、Z的浓度之比为1:2:2三、化学平衡状态的相关计算一一化学平衡常数和转化率B. 体积不变时，混合气体的密度不再变化D.容器内物质的总质量不变气体和2 mol Y气体，发生如下反应：X(g) + 2Y(g) ? 2Z(g),B. V 正(X) = V 逆(Z)D.单位时间消耗 0.1 mol X同时生成0.2 mol

13、Z化学反应原理化学反应速率与化学平衡(一)化学平衡常数(1 )定义：在一定温度 下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幕之积与反应物浓度幕之积的比值是 个常数。用符号K表示。(2)表达式：对于可逆反应aA(g) + bB(g) ? cC(g) + dD(g)化学反应原理化学反应速率与化学平衡”表示。H2O电解生成02、H2和H2、。2点燃生成水的两个反应就不互V正=V逆工02.不可逆反应有些反应的逆反应进行程度太小因而可忽略，把几乎完全进行的反应叫不可逆反应，用 注：(1)互为可逆反应的前提条件：同一条件。如：为可逆反应。(2) 可逆反应的特征：反应存在限度，不能进行到底。(二) 化学平

14、衡状态1. 概念：在一定条件下的可逆反应，正反应速率和逆反应速率相等，反应体系中各物质的含量保持不变的状态，称 为化学平衡状态。2. 特征“动态平衡”，化学反应达到平衡状态时，反应并没有停止，而是在始终进行化学平衡状态建立的条件是正反应速率和逆反应速率相等，即 可逆反应在一定条件下的平衡体系中的混合物中，各组分成分的含量(即反应物与生成物的物质的 量、物质的量浓度、质量分数、体积分数等)保持一定(即不随时间的改变而改变)任何化学平衡状态均是暂时的、相对的、有条件的(与浓度、压强、温度等有关)。条件改变，化学平衡发生改变(平衡发生移动)(3) 化学平衡常数的意义：化学平衡常数的大小反映了一个化学

15、反应可能进行的程度(即反应限度)。K值越大, 说明平衡体系中生成物所占的比例越大，正反应进行的程度越大，即该反应进行的越完全，反应物转化率越大；反之，就越不完全，转化率就越小。(4) 影响化学平衡常数的因素： K只与温度有关，与反应物或生成物的浓度变化无关。升高温度，吸热反应的平衡 常数增大，放热反应的平衡常数减小；降低温度，吸热反应的平衡常数减小，放热反应的平衡常数增大。注：(1)书写化学平衡常数表达式时，固体、纯液体(如水、乙醇等)的浓度视为1,可以不写。(2)化学平衡常数表达式与化学方程式的书写有关。(二)转化率 反应物的转化率：a =例3-1：在一体积固定的密闭容器中，充入2 mol的NO和1 mol O2,在一定条件下达到平衡时，NO的转化率为95 %。此时容器内压强与开始时的压强之比为(B )A.等于 2.05/3B.小于 2.