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编辑：张延龙审核：姜广秋时间：2015、1、201第2章化学反应的方向、限度与速率第1节化学反应的方向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发进行的过程。（2）特点：①体系趋向于从高能状态转变为低能状态。②在密闭条件下，体系趋向于从有序状态转变为无序状态。2、化学反应方向进行的判据（1）焓判据放热过程中体系能量，△H0，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的方向不全面。（2）熵判据①熵：量度体系混乱（或有序）的程度的物理量，符号（同一物质，三种状态下熵值：＞＞）②熵增加的过程：③熵判据（△S的单位是J·mol－1·k－1）体系的混乱度增大（既熵增），△S＞0，反应有自发进行的倾向，但有些熵减反应也可以自发进行，故只用熵变判断反应的方向也不全面。（3）复合判据——自由能判据①符号：△G，单位：kJ·mol－1②公式：△G=③应用：△H—T△S＜0△H—T△S＝0△H—T△S＞0具体的的几种情况：（见课本38页图2-1-3）焓变（△H）熵变（△S）反应的自发性＜0＞0＜0＜0＞0＞0＞0＜0注：1、过程的自发性只能用于判断反应进行的方向，不能确定过程是否一定会发生和过程发生的速率。2、在利用复合判据△H—T△S进行判断时要注意单位的统一【课堂反馈】1．下列过程属于熵增过程的是（）。A．硝酸钾溶解在水里面B．氨气和氯化氢反应生成氯化铵晶体C．水蒸气凝结为液态的水D．(NH4)2CO3分解生成二氧化碳、氨气和水2．某化学反应的△H＝–122kJ·mol-1，△S＝+231J·mol-1·K-1，则此反应在下列哪种情况下可自发进行（）A．在任何温度下都能自发进行B．在任何温度下都不能自发进行C．仅在高温下自发进行D．仅在低温下自发进行3．已知反应CaCO3(s)＝CaO(s)＋CO2(g）；△H＝+178.2kJ·mol-1△S＝+169.6J·mol-1·K-1。该反应在常温下能否自发进行？如果不能，请你通过计算讨论该反应能自发进行的条件。第2节化学反应的限度一、可逆反应1．概念：在一定条件下，既能向进行，同时又能向进行的反应称为可逆反应。2．表示：采用“”表示，如：Cl2+H2OH++Cl-+HClO编辑：张延龙审核：姜广秋时间：2015、1、2023．特点：可逆反应在同一体系中同时进行。可逆反应进行到底，进行一段时间后，一定会达到化学平衡状态二、化学平衡状态1．概念：在一定条件下的里，和相等，反应体系中所有参加反应的物质的保持恒定的状态。2、特征：①逆：②等：③动：④定：⑤变：3、化学平衡状态的判断反应特点mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)m＋n＝p＋qm＋n≠p＋q直接判据v(正)＝v(逆)各组分百分含量不变各组分浓度不变间接判据压强不变混合气体平均分子量不变混合气体密度不变温度不变颜色不变总体积不变总物质的量不变【典例1】可逆反应：2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)在密闭容器中反应，达到平衡状态的标志是：①单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO2②单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO③用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态④混合气体的颜色不再改变的状态⑤混合气体的密度不再改变的状态⑥混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态A．①④⑥B．②③⑤C．①③④D．①②③④⑤⑥【典例2】一定条件下，在密闭容器中，能表示反应X（气）＋2Y（气）2Z（气）一定达到化学平衡状态的是（）①X、Y、Z的物质的量之比为1:2:2②X、Y、Z的浓度不再发生变化③密闭容器中的压强不再发生变化④单位时间内生成nmolZ，同时生成2nmolYA．①②B．①④C．②③D．③④【典例3】.一定温度下，反应A2(g)＋B2(g)2AB(g)达到化学平衡的标志是（）A．单位时间内生成nmolA2同时生成nmolABB．容器内的总压强不随时间的变化而改变C．单位时间内生成2nmolAB同时生成nmolB2D．容器内混合气体的密度不随时间而变化【典例4】化学反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，正反应为放热反应，达到化学平衡状态后，下列说法正确的是（）A．SO3的合成速率与分解速率相等B．SO2、O2、SO3的分子数之比为2：1：2C．SO2与O2不再化合生成SO3D．SO2和SO3的物质的量浓度一定相等三、化学平衡常数1.在一定温度下，达到平衡的可逆反应，其平衡常数用生成物平衡浓度的系数方次之积与反应物平衡浓度的系数方次之积的比值来表示，这时的平衡常数称为浓度平衡常数，用表示。编辑：张延龙审核：姜广秋时间：2015、1、203对:aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),K=2.平衡常数K只与有关，与浓度和压强无关。和不计入该表达式，且【】代表浓度3.平衡常数的意义和应用：（1）K的大小，可推断反应进行的程度。K，表示反应进行的程度越大，反应物的转化率；K越小，表示反应进行的程度，反应物的转化率（2）平衡常数表达式表明在一定温度条件下达到平衡的条件。在某温度下，某时刻反应是否达平衡，可用该时刻产物的浓度商Qc与Kc比较大小来判断。当Qckc，υ(正)υ(逆),反应进行；当Qckc，υ(正)υ(逆),反应进行；当Qc=kc，υ(正)υ(逆),达到，平衡不移动。（3）利用K可判断反应的热效应若升高温度，K值增大，则正反应为反应；若升高温度，K值减小，则正反应为反应。（4）计算化学反应中某反应物的平衡转化率。【典例1】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：物质XYZ初始浓度/mol·L－10.10.20平衡浓度/mol·L－10.050.050.1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【典例2】将固体NH4I置于密闭容器中，在一定温度下发生下列反应：①NH4I(s)NH3(g)＋HI(g)；②2HI(g)H2(g)＋I2(g)达到平衡时，c(H2)＝0.5mol·L－1，c(HI)＝4mol·L－1，则此温度下反应①的平衡常数为()A．9B．16C．20D．25【典例3】现有反应：CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）；△H0，在850℃时，平衡常数K=1。（1）若升高温度到950℃时，达到平衡时K_____1（选填“大于”、“小于”或“等于”）（2）850℃时，若向一容积可变的密闭容器中同时充入1.0molCO、3.0molH2O、1.0molCO2和xmolH2，则：①当x=5.0时，上述平衡向_______（选填“正反应”或“逆反应”）方向进行。②若要使上述反应开始时向正反应方向进行，则x应满足的条件是________。（3）在850℃时，若设x＝5.0mol和x＝6.0mol，其他物质的投入量不变，当上述反应达到平衡后，测得H2的体积分数分别为a％、b％，则a_______b（选填“大小”、“小于”或“等于”）。四、化学平衡的计算1、模式（三段式）2、基本步骤：①确定反应物或生成物的起始加入量。②确定反应过程的变化量。③确定平衡量④依据题干中的条件建立等式关系进行解答。【典例】恒温下，将amolN2与bmolH2的混合气体通入一个固定容积的密闭容器中，发生如下反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)⑴若反应进行到某时刻t时，nt(N2)=13mol，nt(NH3)=6mol，则a的值为_______。⑵反应达平衡时，混合气体的体积为716.8L(标况下），其中NH3的含量为25％（体积分数），则平衡时NH3的物质的量____________________编辑：张延龙审核：姜广秋时间：2015、1、204⑶原混合气体与平衡混合气体的总物质的量之比：n(起始)：n(平衡)=（写出最简整数比，下同）。⑷原混合气体中，a︰b=，⑸达到平衡时，N2和H2的转化率之比，α(N2)︰α(H2)=,⑹平衡混合气体中，n(N2)︰n(H2)︰n(NH3)=。五、外界条件(浓度、温度、压强等)对化学平衡的影响1.化学平衡移动实质：化学平衡移动是由于浓度、温度、压强的变化使可逆反应从一种平衡状态变为另一平衡状态的过程。平衡移动的实质因为条件的变化打破了正反应、逆反应速率相等的关系。υ(正)＞υ(逆)，正向移动；υ(正)υ(逆)，平衡逆向移动。对可逆反应：mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)条件变化反应特点υ(正)υ(逆)υ正υ逆移动方向说明反应物浓度增大固体或纯液体浓度视为固定不变的生成物浓度减小反应物浓度减小生成物浓度增大升高温度正反应吸热升高或降低温度，υ正υ逆增加或减小程度不同正反应放热降低温度正反应吸热正反应放热压缩体积增大压强m+n＞p+q反应物产物都是固体或液体，压强对平衡无影响。m+n=p+qm+n＜p+q容积不变，充入He分压不变压强不变充入Hem+n＞p+q相当于减压m+n=p+qm+n＜p+q2.勒夏特列原理:在封闭体系中，如果只改变平衡体系中的一个条件时，平衡将向减弱这个条件改变的方向移动。（详见课本51页）【典例1】在封闭体系中，如果只改变平衡体系中的一个条件时，平衡将向减弱这个条件改变的方向移动。在新制的氯水中存在平衡：Cl2+H2OHCl+HClO。加入少量下列物质能使c(HClO)增大的是（）A．CaSO3B．NaOHC．CaCO3D．HCl【典例2】反应2AB+C在某一温度时达到平衡。(1)若温度升高，平衡向正反应方向移动，则正反应是____________热反应；(2)若B为固体，降低压强平衡向逆反应方向移动，则A呈______________态；(3)若A是气态时，加压时，平衡不移动，则B为_______________态，C为____________态。六、化学平衡常见的图象对于化学反应速率的有关图像问题，可按以下的方法进行分析：(1)认清坐标系，搞清纵、横坐标所代表的意义，并与有关的原理挂钩。(2)看清起点，分清反应物、生成物，浓度减小的是反应物，浓度增大的是生成物，一般生成物多数以原点为起点。(3)看清起点、拐点、终点，看清曲线的变化趋势。分清正、逆反应，吸、放热反应。升高温度时，v(吸)v(放)，在速率－时间图上，要注意看清曲线是连续的还是跳跃的，分清渐变和突变，大变和小变。例如，升高温度，v(吸)大增，v(放)小增，增大反应物浓度，v(正)突变，v(逆)渐变。编辑：张延龙审核：姜广秋时间：2015、1、205(4)注意终点。例如在浓度－时间图上，一定要看清终点时反应物的消耗量、生成物的增加量，并结合有关原理进行推理判断。(5)先拐先平。例如，在转化率－时间图上，先出现拐点的曲线先达到平衡，此时逆向推理可得该变化的温度高、浓度大、压强高。(6)定一议二。当图像中有三个量时，先确定一个量不变再讨论另外两个量的关系。【典例1】下列各图是温度(或压强)对应2A(s)＋2B(g)2C(g)＋D(g)ΔH0的正、逆反应速率的影响，曲线交点表示建立平衡时的温度或压强，其中正确的是()【典例2】可逆反应aX(g)+bY(g)cZ(g)在一定温度下的密闭容器内达到平衡后，t0时改变某一外界条件，化学反应速率(v)—时间(t)图象如下左图。下列说法正确的是（）A．若a+b=c，则t0时只能是增大反应体系的压强；B．若a+b=c，则t0时只能是加入催化剂；C若a+b≠c，则t0时只能是加入催化剂；D．若a+b≠c，则t0时只能是增大反应体系的压强【典例3】可逆反应mA(g)＋nB(l)pC(g)，改变温度(其他条件不变)、压强(其他条件不变)、对上述反应正逆反应速率的影响分别如上右图所示，以下叙述正确的是()A．mp，正反应为放热反应B．mp，正反应为吸热反应C．m＋np，正反应为放热反应D．m＋np，正反应为吸热反应【典例4】如下左图为某化学反应的速率与时间的关系示意图。在t