化学反应的方向及限度

1、化学反应的方向化学反应的方向(fngxing)(fngxing)化学平衡化学平衡精品资料水往低处流水往低处流生活生活(shnghu)中的自发中的自发过程过程精品资料冰室温冰室温(sh wn)时融化时融化生活生活(shnghu)中的自中的自发过程发过程精品资料一、化学反应的方向一、化学反应的方向(fngxing)(fngxing)及及判断依据判断依据1 1、自发、自发(zf)(zf)反应反应注意：注意： (1)一定条件指：一定条件指：一定的温度和压强一定的温度和压强外界帮助外界帮助可以是如通电、持续加热等可以是如通电、持续加热等(2)自发反应在恰当条件下才能实现自发反应在恰当条件下才能实现在在一

2、定条件一定条件下，无需下，无需外界帮助外界帮助就能自动进行的反应就能自动进行的反应高能高能有序有序低能低能无序无序特点：特点：精品资料2 2、化学反应的方向及判断、化学反应的方向及判断(pndun)(pndun)依据依据（1 1）焓判据）焓判据(pn j)(pn j)：H OH O有利于反应自发进行有利于反应自发进行 精品资料有序有序混乱(hnlun)精品资料熵变与反应熵变与反应(fnyng)(fnyng)方向方向 研究研究(ynji)(ynji)表明，除热效应外，决定反应能否自发进行的另表明，除热效应外，决定反应能否自发进行的另一因素一因素体系的混乱度（熵体系的混乱度（熵S S） 熵：衡量一

3、个体系混乱度的物理量叫做熵，用符号熵：衡量一个体系混乱度的物理量叫做熵，用符号S S表示。对表示。对于同一物质：于同一物质：S S（g g）S S（l l）S S（s s） 熵变：反应前后体系熵的变化叫做反应的熵变熵变：反应前后体系熵的变化叫做反应的熵变. .用用S S表示。表示。 S=SS=S生成物总熵生成物总熵S S反应物总熵反应物总熵 反应的反应的S S越大越大, ,越有利于反应自发进行越有利于反应自发进行 熵判据：体系趋向于由有序状态转变为无序状态，即混乱度增熵判据：体系趋向于由有序状态转变为无序状态，即混乱度增加（加（ S S0 0）。且）。且S S越大，越有利于反应自发进行。越大，

4、越有利于反应自发进行。精品资料1.H1.H2 2O(s)HO(s)H2 2O(l)HO(l)H2 2O(g)O(g) 2.CaCO2.CaCO3 3=CaO(s)+CO=CaO(s)+CO2 2(g) (g) 3.NaOH(s)=Na3.NaOH(s)=Na+ +(aq)+OH(aq)+OH- -(aq)(aq)4.N4.N2 2(g)+3H(g)+3H2 2(g)=2NH(g)=2NH3 3(g)(g)思考思考(sko)(sko)：判断下列过程的熵变是大于零：判断下列过程的熵变是大于零还是小于零？还是小于零？S S0 0S S0 0S S0 0S S0 0精品资料2 2、化学反应的方向、化学

5、反应的方向(fngxing)(fngxing)及及判断依据判断依据（1 1）焓判据）焓判据(pn j)(pn j)：H OH 0S 0 有利于反应自发进行有利于反应自发进行 （3 3）综合判据：）综合判据：正确判断一个化学反应是否能够自发进行必须综合考正确判断一个化学反应是否能够自发进行必须综合考虑反应的焓变和熵变虑反应的焓变和熵变精品资料1. H 0 如：如：Mg(s) + 2HCl(aq) = MgCl2(aq) + H2(g)2. H 0，S0 ； 如：如：CO2(g)+H2O(l)+CaCl2(l)=CaCO3(s)+2HCl(l)3. H 0，S0，S0 如：如：CaCO3(s)Ca

6、O(s)+CO2(g)综合判据：综合判据： HT S 0 反应反应(fnyng)能自发进行能自发进行该反应一定能自发该反应一定能自发(zf)(zf)进行进行该反应该反应一定不能一定不能自发进行自发进行该反应在该反应在较低温度较低温度下能自发进行下能自发进行该反应在该反应在较高温度较高温度下能自发进行下能自发进行精品资料精品资料精品资料精品资料 v v正正 = v = v逆逆 A. A.同一物质：该物质的生成速率等于它的消耗速率。如：同一物质：该物质的生成速率等于它的消耗速率。如：VAVA生成生成=VA=VA消耗消耗 B. B.不同的物质：速率之比等于方程式中的系数比，但必须不同的物质：速率之比

7、等于方程式中的系数比，但必须是不同方向的速率。是不同方向的速率。 如如: VA: VA生成生成:VB:VB消耗消耗=m:n=m:n各组成成分的浓度保持不变各组成成分的浓度保持不变: : 各组成成分的质量、物质的量、分子数、体积各组成成分的质量、物质的量、分子数、体积(tj)(tj)(气体气体) )、物质的量浓度保持不变。、物质的量浓度保持不变。 各组成成分的质量分数、物质的量分数、气体的体积各组成成分的质量分数、物质的量分数、气体的体积(tj)(tj)分数保持不变。分数保持不变。 对于对于mA+ nB= xC + yD平衡状态平衡状态(zhungti)达到的标志：达到的标志：(1)直接标志：直

8、接标志：精品资料(2)间接间接(jin ji)标志：标志：v各物质的物质的量各物质的物质的量v气体的压强气体的压强v气体的颜色（有颜色变化的）气体的颜色（有颜色变化的）v气体的密度或平均相对分子质量气体的密度或平均相对分子质量v反应物的转化率、生成物的产率不再发生变反应物的转化率、生成物的产率不再发生变化；化；v反应物反应时破坏的化学键与逆反应得到的反应物反应时破坏的化学键与逆反应得到的反应物形成反应物形成(xngchng)(xngchng)的化学键种类和数量相的化学键种类和数量相同；同；具体问题具体分析具体问题具体分析 在判断平衡状态时，我们只要抓住：在判断平衡状态时，我们只要抓住：“在反应

9、中能够改在反应中能够改变的量，如果保持不变，则达到平衡状态变的量，如果保持不变，则达到平衡状态”这点来分析。这点来分析。“该变不变则平衡该变不变则平衡”精品资料精品资料精品资料精品资料精品资料精品资料三、化学三、化学(huxu)平衡常数平衡常数(符号符号为为K)cp(C)cq(D) cm(A)cn(B) 平衡常数的数学表达式平衡常数的数学表达式 K =在一定温度下，当一个可逆反应达到在一定温度下，当一个可逆反应达到(d do)(d do)平衡状态时，平衡状态时，生成物平衡浓度的系数次方之积与反应物平衡浓度的系数次生成物平衡浓度的系数次方之积与反应物平衡浓度的系数次方之积的比值是一个常数，这个常

10、数称是该反应的化学平衡方之积的比值是一个常数，这个常数称是该反应的化学平衡常数常数( (简称平衡常数简称平衡常数) )，用符号，用符号K K表示。表示。 对于反应对于反应: mA (g)+nB(g) pC(g)+qD(g)1.1.定义：定义：3.3.数学表达式：数学表达式：2.2.决定因素：决定因素：T T精品资料4.4.平衡常数平衡常数K K的应用的应用(yngyng)(yngyng)(1)(1)判断正反应判断正反应(fnyng)(fnyng)是吸热是吸热反应反应(fnyng)(fnyng)还是放热还是放热(2)(2)判断反应进行的程度判断反应进行的程度(3)(3)判断正在进行的反应是否达平

11、衡判断正在进行的反应是否达平衡精品资料4.4.书写书写(shxi)(shxi)平衡常数关系式的规则平衡常数关系式的规则1)1)如果反应如果反应(fnyng)(fnyng)中有固体和纯液体参加，它们的浓度中有固体和纯液体参加，它们的浓度不应写在平衡关系式中。不应写在平衡关系式中。如如:CaCO:CaCO3 3(s)(s)CaO(s)+COCaO(s)+CO2 2(g)(g) K K = = CO CO2 2(g)+H(g)+H2 2(g)(g)CO(g)+HCO(g)+H2 2O(l) O(l) K K = =2)2)同一化学反应，可以用不同的化学反应式来表示，同一化学反应，可以用不同的化学反应

12、式来表示，每个化学方程式都有自己的平衡常数关系式及相应的每个化学方程式都有自己的平衡常数关系式及相应的平衡常数。平衡常数。例例 N2 (g) + 3 H2 (g) 2NH3 (g) K1 = 1.60 10 5 1/2N2 (g) + 3/2 H2 (g) NH3 (g) K2 = 3.87 10 2 K1 K2 ， K1 = K22精品资料(1)(1)可推断正反应可推断正反应(fnyng)(fnyng)是吸热反应是吸热反应(fnyng)(fnyng)还是放热反应还是放热反应(fnyng)(fnyng)温度温度623K623K698K698K763K763K浓度平衡常数浓度平衡常数66 .96

13、6 .954.454.445.945.9正方向正方向(fngxing)是放热反应是放热反应例如：例如：不同温度时，反应不同温度时，反应:H:H2 2(g)+I(g)+I2 2(g) 2HI(g),(g) 2HI(g),的的浓度平衡常数与温度的关系如下：浓度平衡常数与温度的关系如下：若正反应是若正反应是吸热吸热反应反应, ,升高温度升高温度,K ,K 增大增大; ;若正反应是若正反应是放热放热反应反应, ,升高温度升高温度,K ,K 减少减少; ;精品资料K K 值越大，表示反应进行值越大，表示反应进行(jnxng)(jnxng)的程度越大，反应物的转化率的程度越大，反应物的转化率越大；越大；K

14、 K 值越小，表示反应进行值越小，表示反应进行(jnxng)(jnxng)的程度越小，反应物的转化率的程度越小，反应物的转化率越小。越小。可用该时刻产物的浓度幂的之积与反应物浓度幂之积的比即浓度商可用该时刻产物的浓度幂的之积与反应物浓度幂之积的比即浓度商Q Q与与K K比较比较(bjio)(bjio)大小来判断。大小来判断。(2)(2)推断反应进行的程度推断反应进行的程度一般来说，反应的平衡常数一般来说，反应的平衡常数K10K105 5，认为，认为正反应进行得基本完全正反应进行得基本完全(3)(3)判断正进行的反应是否达平衡判断正进行的反应是否达平衡 对于可逆反应对于可逆反应: mA(g)+n

15、B (g) pC(g)+qD(g)()()()(BcAcDcCcQnmqpCQC k， 未达平衡，未达平衡，逆向进行逆向进行。逆正 QC = k, 达平衡，达平衡，平衡不移动平衡不移动。逆正逆正QC k, 未达平衡，未达平衡，正向移动。正向移动。精品资料5 5、有关、有关(yugun)(yugun)化学平衡常化学平衡常数的计算数的计算 对于反应对于反应: aA + bB cC + dD反应物反应物A的平衡转化率（该条件的平衡转化率（该条件(tiojin)最大转化率）可表最大转化率）可表示：示：平衡转化率平衡转化率(%100)%AAAA的初始浓度的初始浓度的平衡浓度的平衡浓度的初始浓度的初始浓度

16、a a )(A)( A0cc平平%100)( A0c%100%100)%(始平始初始的物质的量的平衡物质的量初始的物质的量nnnAAAAa精品资料例题例题1 1：在某温度下，将：在某温度下，将H2(g)H2(g)和和I2(g)I2(g)各各0.10mol0.10mol混合混合物充入物充入10L10L的密闭容器中，充分的密闭容器中，充分(chngfn)(chngfn)反应达到平反应达到平衡时，测得衡时，测得c(H2)=0.0080mol/Lc(H2)=0.0080mol/L，求：，求：(1)(1)反应反应 H2(g)+I2(g) 2HI(g)H2(g)+I2(g) 2HI(g)的平衡常数的平衡常

17、数(2)(2)其它条件不变，充入的其它条件不变，充入的H2(g)H2(g)和和I2(g)I2(g)各各0.20mol,0.20mol,求求达平衡时各物质的平衡浓度。达平衡时各物质的平衡浓度。(1)已知初始已知初始(ch sh)浓度和平衡浓度求平衡常数浓度和平衡浓度求平衡常数0.250.25c(Hc(H2 2)= c(I)= c(I2 2)= 0.016mol/L c(HI)=0.0080mol/L)= 0.016mol/L c(HI)=0.0080mol/L精品资料例题例题2:2:在在2L2L的容器中充入的容器中充入 1mol CO1mol CO和和 1mol H1mol H2 2O(g),O

18、(g),发生发生反应：反应：CO(g)+HCO(g)+H2 2O(g) COO(g) CO2 2(g)+H(g)+H2 2(g) 800(g) 800时反时反应达平衡应达平衡, ,若若k=1.k=1.求：求：（1 1）COCO的平衡浓度和转化率。的平衡浓度和转化率。（2 2）若温度不变，此容器中充入的是）若温度不变，此容器中充入的是1mol CO1mol CO和和 2mol 2mol H H2 2O(g)O(g)，COCO的平衡浓度和转化率是多少。的平衡浓度和转化率是多少。（3 3）若温度不变，上容器中充入）若温度不变，上容器中充入 的是的是2mol CO2mol CO和和 4mol 4mol H H2 2O(g)O(g)，COCO的平衡浓度和转化率是多少。的平衡浓度和转化率是多少。（4 4）若温度不变，要使）若温度不变，要使COCO的转化率达到的转化率达到90%90%，在题干的，在题干的条件下还要充入条件下还要充入 H H2 2O(g) O(g) 物质的量为多少。物质的量为多少。（2 2）知平衡常数和初始）知平衡常数和初始(ch sh)(ch sh)浓度求平衡浓度及转浓度求平衡浓度及转化率。化率。0.25mol/L 500.25mol/L 500.167mol/L 6