化學(xué)反應(yīng)的方向及限度

1、化學(xué)反應(yīng)的方向化學(xué)反應(yīng)的方向(fngxing)(fngxing)化學(xué)平衡化學(xué)平衡精品資料水往低處流水往低處流生活生活(shnghu)中的自發(fā)中的自發(fā)過程過程精品資料冰室溫冰室溫(sh wn)時(shí)融化時(shí)融化生活生活(shnghu)中的自中的自發(fā)過程發(fā)過程精品資料一、化學(xué)反應(yīng)的方向一、化學(xué)反應(yīng)的方向(fngxing)(fngxing)及及判斷依據(jù)判斷依據(jù)1 1、自發(fā)、自發(fā)(zf)(zf)反應(yīng)反應(yīng)注意：注意： (1)一定條件指：一定條件指：一定的溫度和壓強(qiáng)一定的溫度和壓強(qiáng)外界幫助外界幫助可以是如通電、持續(xù)加熱等可以是如通電、持續(xù)加熱等(2)自發(fā)反應(yīng)在恰當(dāng)條件下才能實(shí)現(xiàn)自發(fā)反應(yīng)在恰當(dāng)條件下才能實(shí)現(xiàn)在在一

2、定條件一定條件下，無需下，無需外界幫助外界幫助就能自動進(jìn)行的反應(yīng)就能自動進(jìn)行的反應(yīng)高能高能有序有序低能低能無序無序特點(diǎn)：特點(diǎn)：精品資料2 2、化學(xué)反應(yīng)的方向及判斷、化學(xué)反應(yīng)的方向及判斷(pndun)(pndun)依據(jù)依據(jù)（1 1）焓判據(jù)）焓判據(jù)(pn j)(pn j)：H OH O有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行 精品資料有序有序混亂(hnlun)精品資料熵變與反應(yīng)熵變與反應(yīng)(fnyng)(fnyng)方向方向 研究研究(ynji)(ynji)表明，除熱效應(yīng)外，決定反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的另表明，除熱效應(yīng)外，決定反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的另一因素一因素體系的混亂度（熵體系的混亂度（熵S S） 熵：衡量一

3、個體系混亂度的物理量叫做熵，用符號熵：衡量一個體系混亂度的物理量叫做熵，用符號S S表示。對表示。對于同一物質(zhì)：于同一物質(zhì)：S S（g g）S S（l l）S S（s s） 熵變：反應(yīng)前后體系熵的變化叫做反應(yīng)的熵變熵變：反應(yīng)前后體系熵的變化叫做反應(yīng)的熵變. .用用S S表示。表示。 S=SS=S生成物總熵生成物總熵S S反應(yīng)物總熵反應(yīng)物總熵 反應(yīng)的反應(yīng)的S S越大越大, ,越有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行越有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行 熵判據(jù)：體系趨向于由有序狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序狀態(tài)，即混亂度增熵判據(jù)：體系趨向于由有序狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序狀態(tài)，即混亂度增加（加（ S S0 0）。且）。且S S越大，越有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。越大，

4、越有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。精品資料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)：判斷下列過程的熵變是大于零：判斷下列過程的熵變是大于零還是小于零？還是小于零？S S0 0S S0 0S S0 0S S0 0精品資料2 2、化學(xué)反應(yīng)的方向、化學(xué)

5、反應(yīng)的方向(fngxing)(fngxing)及及判斷依據(jù)判斷依據(jù)（1 1）焓判據(jù)）焓判據(jù)(pn j)(pn j)：H OH 0S 0 有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行 （3 3）綜合判據(jù)：）綜合判據(jù)：正確判斷一個化學(xué)反應(yīng)是否能夠自發(fā)進(jìn)行必須綜合考正確判斷一個化學(xué)反應(yīng)是否能夠自發(fā)進(jìn)行必須綜合考慮反應(yīng)的焓變和熵變慮反應(yīng)的焓變和熵變精品資料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)綜合判據(jù)：綜合判據(jù)： HT S 0 反應(yīng)反應(yīng)(fnyng)能自發(fā)進(jìn)行能自發(fā)進(jìn)行該反應(yīng)一定能自發(fā)該反應(yīng)一定能自發(fā)(zf)(zf)進(jìn)行進(jìn)行該反應(yīng)該反應(yīng)一定不能一定不能自發(fā)進(jìn)行自發(fā)進(jìn)行該反應(yīng)在該反應(yīng)在較低溫度較低溫度下能自發(fā)進(jìn)行下能自發(fā)進(jìn)行該反應(yīng)在該反應(yīng)在較高溫度較高溫度下能自發(fā)進(jìn)行下能自發(fā)進(jìn)行精品資料精品資料精品資料精品資料 v v正正 = v = v逆逆 A. A.同一物質(zhì)：該物質(zhì)的生成速率等于它的消耗速率。如：同一物質(zhì)：該物質(zhì)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.不同的物質(zhì)：速率之比等于方程式中的系數(shù)比，但必須不同的物質(zhì)：速率之比

7、等于方程式中的系數(shù)比，但必須是不同方向的速率。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各組成成分的濃度保持不變各組成成分的濃度保持不變: : 各組成成分的質(zhì)量、物質(zhì)的量、分子數(shù)、體積各組成成分的質(zhì)量、物質(zhì)的量、分子數(shù)、體積(tj)(tj)(氣體氣體) )、物質(zhì)的量濃度保持不變。、物質(zhì)的量濃度保持不變。 各組成成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)、氣體的體積各組成成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)、氣體的體積(tj)(tj)分?jǐn)?shù)保持不變。分?jǐn)?shù)保持不變。 對于對于mA+ nB= xC + yD平衡狀態(tài)平衡狀態(tài)(zhungti)達(dá)到的標(biāo)志：達(dá)到的標(biāo)志：(1)直接標(biāo)志：直

8、接標(biāo)志：精品資料(2)間接間接(jin ji)標(biāo)志：標(biāo)志：v各物質(zhì)的物質(zhì)的量各物質(zhì)的物質(zhì)的量v氣體的壓強(qiáng)氣體的壓強(qiáng)v氣體的顏色（有顏色變化的）氣體的顏色（有顏色變化的）v氣體的密度或平均相對分子質(zhì)量氣體的密度或平均相對分子質(zhì)量v反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率、生成物的產(chǎn)率不再發(fā)生變反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率、生成物的產(chǎn)率不再發(fā)生變化；化；v反應(yīng)物反應(yīng)時(shí)破壞的化學(xué)鍵與逆反應(yīng)得到的反應(yīng)物反應(yīng)時(shí)破壞的化學(xué)鍵與逆反應(yīng)得到的反應(yīng)物形成反應(yīng)物形成(xngchng)(xngchng)的化學(xué)鍵種類和數(shù)量相的化學(xué)鍵種類和數(shù)量相同；同；具體問題具體分析具體問題具體分析 在判斷平衡狀態(tài)時(shí)，我們只要抓?。涸谂袛嗥胶鉅顟B(tài)時(shí)，我們只要抓?。骸霸诜磻?yīng)

9、中能夠改在反應(yīng)中能夠改變的量，如果保持不變，則達(dá)到平衡狀態(tài)變的量，如果保持不變，則達(dá)到平衡狀態(tài)”這點(diǎn)來分析。這點(diǎn)來分析?！霸撟儾蛔儎t平衡該變不變則平衡”精品資料精品資料精品資料精品資料精品資料精品資料三、化學(xué)三、化學(xué)(huxu)平衡常數(shù)平衡常數(shù)(符號符號為為K)cp(C)cq(D) cm(A)cn(B) 平衡常數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式平衡常數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式 K =在一定溫度下，當(dāng)一個可逆反應(yīng)達(dá)到在一定溫度下，當(dāng)一個可逆反應(yīng)達(dá)到(d do)(d do)平衡狀態(tài)時(shí)，平衡狀態(tài)時(shí)，生成物平衡濃度的系數(shù)次方之積與反應(yīng)物平衡濃度的系數(shù)次生成物平衡濃度的系數(shù)次方之積與反應(yīng)物平衡濃度的系數(shù)次方之積的比值是一個常數(shù)，這個常

10、數(shù)稱是該反應(yīng)的化學(xué)平衡方之積的比值是一個常數(shù)，這個常數(shù)稱是該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)常數(shù)( (簡稱平衡常數(shù)簡稱平衡常數(shù)) )，用符號，用符號K K表示。表示。 對于反應(yīng)對于反應(yīng): mA (g)+nB(g) pC(g)+qD(g)1.1.定義：定義：3.3.數(shù)學(xué)表達(dá)式：數(shù)學(xué)表達(dá)式：2.2.決定因素：決定因素：T T精品資料4.4.平衡常數(shù)平衡常數(shù)K K的應(yīng)用的應(yīng)用(yngyng)(yngyng)(1)(1)判斷正反應(yīng)判斷正反應(yīng)(fnyng)(fnyng)是吸熱是吸熱反應(yīng)反應(yīng)(fnyng)(fnyng)還是放熱還是放熱(2)(2)判斷反應(yīng)進(jìn)行的程度判斷反應(yīng)進(jìn)行的程度(3)(3)判斷正在進(jìn)行的反應(yīng)是否達(dá)平

11、衡判斷正在進(jìn)行的反應(yīng)是否達(dá)平衡精品資料4.4.書寫書寫(shxi)(shxi)平衡常數(shù)關(guān)系式的規(guī)則平衡常數(shù)關(guān)系式的規(guī)則1)1)如果反應(yīng)如果反應(yīng)(fnyng)(fnyng)中有固體和純液體參加，它們的濃度中有固體和純液體參加，它們的濃度不應(yīng)寫在平衡關(guān)系式中。不應(yīng)寫在平衡關(guān)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)同一化學(xué)反應(yīng)，可以用不同的化學(xué)反應(yīng)式來表示，同一化學(xué)反應(yīng)，可以用不同的化學(xué)反應(yīng)

12、式來表示，每個化學(xué)方程式都有自己的平衡常數(shù)關(guān)系式及相應(yīng)的每個化學(xué)方程式都有自己的平衡常數(shù)關(guān)系式及相應(yīng)的平衡常數(shù)。平衡常數(shù)。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精品資料(1)(1)可推斷正反應(yīng)可推斷正反應(yīng)(fnyng)(fnyng)是吸熱反應(yīng)是吸熱反應(yīng)(fnyng)(fnyng)還是放熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)(fnyng)(fnyng)溫度溫度623K623K698K698K763K763K濃度平衡常數(shù)濃度平衡常數(shù)66 .96

13、6 .954.454.445.945.9正方向正方向(fngxing)是放熱反應(yīng)是放熱反應(yīng)例如：例如：不同溫度時(shí)，反應(yīng)不同溫度時(shí)，反應(yīng):H:H2 2(g)+I(g)+I2 2(g) 2HI(g),(g) 2HI(g),的的濃度平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系如下：濃度平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系如下：若正反應(yīng)是若正反應(yīng)是吸熱吸熱反應(yīng)反應(yīng), ,升高溫度升高溫度,K ,K 增大增大; ;若正反應(yīng)是若正反應(yīng)是放熱放熱反應(yīng)反應(yīng), ,升高溫度升高溫度,K ,K 減少減少; ;精品資料K K 值越大，表示反應(yīng)進(jìn)行值越大，表示反應(yīng)進(jìn)行(jnxng)(jnxng)的程度越大，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率的程度越大，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大；越大；K

14、 K 值越小，表示反應(yīng)進(jìn)行值越小，表示反應(yīng)進(jìn)行(jnxng)(jnxng)的程度越小，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率的程度越小，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越小。越小?？捎迷摃r(shí)刻產(chǎn)物的濃度冪的之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比即濃度商可用該時(shí)刻產(chǎn)物的濃度冪的之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比即濃度商Q Q與與K K比較比較(bjio)(bjio)大小來判斷。大小來判斷。(2)(2)推斷反應(yīng)進(jìn)行的程度推斷反應(yīng)進(jìn)行的程度一般來說，反應(yīng)的平衡常數(shù)一般來說，反應(yīng)的平衡常數(shù)K10K105 5，認(rèn)為，認(rèn)為正反應(yīng)進(jìn)行得基本完全正反應(yīng)進(jìn)行得基本完全(3)(3)判斷正進(jìn)行的反應(yīng)是否達(dá)平衡判斷正進(jìn)行的反應(yīng)是否達(dá)平衡 對于可逆反應(yīng)對于可逆反應(yīng): mA(g)+n

15、B (g) pC(g)+qD(g)()()()(BcAcDcCcQnmqpCQC k， 未達(dá)平衡，未達(dá)平衡，逆向進(jìn)行逆向進(jìn)行。逆正 QC = k, 達(dá)平衡，達(dá)平衡，平衡不移動平衡不移動。逆正逆正QC k, 未達(dá)平衡，未達(dá)平衡，正向移動。正向移動。精品資料5 5、有關(guān)、有關(guān)(yugun)(yugun)化學(xué)平衡?；瘜W(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算數(shù)的計(jì)算 對于反應(yīng)對于反應(yīng): aA + bB cC + dD反應(yīng)物反應(yīng)物A的平衡轉(zhuǎn)化率（該條件的平衡轉(zhuǎn)化率（該條件(tiojin)最大轉(zhuǎn)化率）可表最大轉(zhuǎn)化率）可表示：示：平衡轉(zhuǎn)化率平衡轉(zhuǎn)化率(%100)%AAAA的初始濃度的初始濃度的平衡濃度的平衡濃度的初始濃度的初始濃度

16、a a )(A)( A0cc平平%100)( A0c%100%100)%(始平始初始的物質(zhì)的量的平衡物質(zhì)的量初始的物質(zhì)的量nnnAAAAa精品資料例題例題1 1：在某溫度下，將：在某溫度下，將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的密閉容器中，充分的密閉容器中，充分(chngfn)(chngfn)反應(yīng)達(dá)到平反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，測得衡時(shí)，測得c(H2)=0.0080mol/Lc(H2)=0.0080mol/L，求：，求：(1)(1)反應(yīng)反應(yīng) H2(g)+I2(g) 2HI(g)H2(g)+I2(g) 2HI(g)的平衡常數(shù)的平衡常

17、數(shù)(2)(2)其它條件不變，充入的其它條件不變，充入的H2(g)H2(g)和和I2(g)I2(g)各各0.20mol,0.20mol,求求達(dá)平衡時(shí)各物質(zhì)的平衡濃度。達(dá)平衡時(shí)各物質(zhì)的平衡濃度。(1)已知初始已知初始(ch sh)濃度和平衡濃度求平衡常數(shù)濃度和平衡濃度求平衡常數(shù)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精品資料例題例題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),發(fā)生發(fā)生反應(yīng)：反應(yīng)：CO(g)+HCO(g)+H2 2O(g) COO(g) CO2 2(g)+H(g)+H2 2(g) 800(g) 800時(shí)反時(shí)反應(yīng)達(dá)平衡應(yīng)達(dá)平衡, ,若若k=1.k=1.求：求：（1 1）COCO的平衡濃度和轉(zhuǎn)化率。的平衡濃度和轉(zhuǎn)化率。（2 2）若溫度不變，此容器中充入的是）若溫度不變，此容器中充入的是1mol CO1mol CO和和 2mol 2mol H H2 2O(g)O(g)，COCO的平衡濃度和轉(zhuǎn)化率是多少。的平衡濃度和轉(zhuǎn)化率是多少。（3 3）若溫度不變，上容器中充入）若溫度不變，上容器中充入 的是的是2mol CO2mol CO和和 4mol 4mol H H2 2O(g)O(g)，COCO的平衡濃度和轉(zhuǎn)化率是多少。的平衡濃度和轉(zhuǎn)化率是多少。（4 4）若溫度不變，要使）若溫度不變，要使COCO的轉(zhuǎn)化率達(dá)到的轉(zhuǎn)化率達(dá)到90%90%，在題干的，在題干的條件下還要充入條件下還要充入 H H2 2O(g) O(g) 物質(zhì)的量為多少。物質(zhì)的量為多少。（2 2）知平衡常數(shù)和初始）知平衡常數(shù)和初始(ch sh)(ch sh)濃度求平衡濃度及轉(zhuǎn)濃度求平衡濃度及轉(zhuǎn)化率。化率。0.25mol/L 500.25mol/L 500.167mol/L 6