1、化学反应的方向和限度 cy本文由 harysyt01贡献ppt文档可能在 WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择 TXT，或下载源文件到本机查看。第二单元化学反应的方向和限度水往低处流生活中到自发过程T2 T1 Q P2 P1 气体 气体h2 h1 液体 液体墨滴 扩散这些生活中的现象将向何方发展(方向性 ， 这些生活中的现象将向何方发展 方向性)， 方向性 我们非常清楚，因为它们有明显的自发性。 我们非常清楚，因为它们有明显的自发性。 自发性一、化学反应的方向1、自发反应 ?（1）自发反应定义（k-39)： 自发反应定义 定义（ （ ： ?在一定条件下，无需外界帮助就能自动进行的反 在一定条件
2、下 无需外界帮助就能自动进行的反 外界帮助 器暴露在潮湿空气中会生锈 生锈， 应如铁器暴露在潮湿空气中会生锈，燃烧 一定条件指：一定的温度 T和压强 P 注：一定条件指：一定的温度T和压强 P， 照等。 外界帮助指:通电、光照等。 如加热， 一定条件(如加热，高压 下目的:引发反应 如加热 高压)下目的: 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. 恰当条件下才能实现 特征：有方向性，且不能自动恢复原状，若要 特征： 方向性，且不能自动恢复原状， 恢复必须借助外力。 恢复必须借助外力。2、非自发反应（1）非自发反应定义： （ 非自发反应定义： 定义 ?在一定条件下，无外界帮
3、助不能自动进行的反应 在一定条件下，无外界帮助不能自动进行的反应 在一定条件下 不能 (2)实例 (2)实例N2 + O22NO=通电 通电= 2H20 =通电= 2H2 + O23、自发过程定义： 定义： 在一定条件下， 在一定条件下，无需外界帮助就能自动进行的 过程 (2)实例 (2)实例 水由高处向低处流； 水由高处向低处流； 冰融化 固体溶解 （3）特点： ）特点： 物理变化 体系趋向于从高能状态转变为低能 高能状态 低能状态 体系趋向于从高能状态转变为低能状态 交流与讨论） （K_P39 交流与讨论）二、判断化学反应方向的依据1、焓变H 与反应方向 （P40 你知道吗？） 焓变 你知
4、道吗？） 绝大多数的放热反应( （1）绝大多数的放热反应(H 0)能自发进行 放出的热量越多，体系能量降低越多， （2）放出的热量越多，体系能量降低越多，反应 越完全（K-40 第 1，2 段) 第 ， 段 （3）吸热过程也能自发进行 如：硝酸铵溶于水（K-41)2NH4Cl(s) + Ca(OH)2(s)= 2NH3(g) CaCl(s) 2H2O(l) + + 2CaCO3 (s)高 CaO(s) + CO2 (g) 温自发原因？ 放热反应和吸热反应自发原因？K-41页图 页图 2-15 页图有序混乱2、熵变(S)与反应方向 熵变( S)与反应方向研究表明，焓变（H）是决定反应能否自发进
5、研究表明，焓变（ 行的因素之一， 不是唯一因素 除热效应外， 因素。 行的因素之一，但不是唯一因素。除热效应外， 决定反应能否自发进行的另一因素体系的混 决定反应能否自发进行的另一因素 体系的混 乱度（ 乱度（熵 S） ? (1)熵： （K-41) (1)熵 ? 衡量一个体系混乱度的物理量叫做熵，符号 S 衡量一个体系混乱度的物理量叫做熵，符号 S 混乱度的物理量叫做熵 ? 注意： 注意： ? A.熵增原理:体系混乱度(微粒间无规则排列程度) A.熵增原理 体系混乱度(微粒间无规则排列程度) 熵增原理: 越大，则熵 S 越大，则熵 S越大 ? k41 页图 页图 2-16 页图 ? B.对于同
6、一物质： B.对于同一物质 对于同一物质： ? S （ g ） S （ l） S（ s）(2)熵变 (2)熵变? ? ? ? ? ? A.熵变定义： A.熵变定义：（K-41) 熵变定义 反应前后体系熵的变化 反应前后体系熵的变化 符号： 符号：S B.表达式 B.表达式 S=S（生成物总熵） ）S 反应物总熵） S=S（生成物总熵）S（反应物总熵） C.熵判据 熵判据: C.熵判据: 变化后混乱度增加 混乱度增加（ 变化后混乱度增加（即体系趋向于由有序状态转变 为无序状态） ， 体系熵变 ） ，则 熵变 为无序状态） ，则体系熵变S0。 ? S 越大，越有利于反应自发进行。 越大，越有利于反
7、应自发进行。自发原因？ 放热反应和吸热反应自发原因？K42页问题解决 K42 页问题解决3.化学反应方向的判据： 3.化学反应方向的判据： 化学反应方向的判据是否能够自发进行: 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 熵变 必须综合考虑反应的焓变H 和熵变S恒温恒压时判断反应是否能够自发进行 H 0 H 0 S0 S 0一定自发（k42 交流与讨 37 一定不能自发 论 x-37-5,6）在低温是自发反应, H 0 S0 在低温是自发反应,在高温是非自发H 0S0 低温非自发反应,在高温是自发反应 低温非自发反应,化学平衡状态研究对象 研究对象） 三、化学平衡状态（化学平
8、衡状态研究对象） 1、可逆反应 定义： 定义： ?在同一条件下，正反应和逆反应同时进行的化学 在同一条件下， 在同一条件下 反应 催化剂 2SO 3 NH3H2O 2SO2O2 H NH3H2O 条件；两同 条件； 符号：“ 符号： ” 特征： 特征： ?可逆反应不能进行到底（存在限度） ，平衡状态时 可逆反应不能进行到底 ） ，平衡状态时 可逆反应不能进行到底（存在限度） ，平衡状态 反应物和生成物同时存在（ 反应物和生成物同时存在（你有我有大家有）即：任 一方向都不可能进行完全，任一组分转化率 逆 平衡向正反应方向移动； 逆 平衡向逆反应方向移动。 若 正 逆 平衡向逆反应方向移动。3.化
9、学平衡状态的标志: 难点） 3.化学平衡状态的标志:（难点） 化学平衡状态的标志 .直接标志： 任何情况均适用 .直接标志： 任何情况均适用 直接标志（1）等同一种物质正（B）=逆（B） 同一种物质 同一种物质 ? （2）反应混合物中反应物和生成物各组分的浓 反应混合物中反应物和生成物 反应物和生成物各组分的浓 度或其百分含量保持不变 ? 注意陷阱： 非标志 注意陷阱 陷阱： ? （1）同一反应中不同的物质的速率之比等于方 同一反应中不同的物质的速率 速率之 程式中各物质的计量数 计量数之 程式中各物质的计量数之比。 （错） 总质量一直不变， ? （2）若反应前后总质量一直不变，则化学反应 若
10、反应前后总质量一直不变 达到平衡状态。 达到平衡状态。 （错） 2NH3 ? （3）密闭容器中的气体反应如N2+3H2 密闭容器中的气体反应如 中的气体 密度不变，则化学反应达到平衡状态。 ，若密度不变，则化学反应达到平衡状态 （错）.间接标志： 任何情况均适用 .间接标志：任何情况均适用 间接标志（1）同一种物质：该物质的生成速率等于它的 同一种物质： 分解速率。 分解速率。 生成（B）=分解（B） ? （2）同一种物质：该物质的断键速率等于它的 同一种物质： 成键速率。 成键速率。断键（B）=成键（B） ? （3）各组成的物质的量 n（或物质的量分数）不 各组成的物质的量 n 或物质的量分
11、数） 的物质的量 分数 随时间的改变而改变。 随时间的改变而改变。 ? （4）各组成的质量 m（或质量分数）不变。 各组成的质量 或质量分数 不变。 分数） ? (5)各气体的体积 V（或体积分数）不变。 (5)各气体的体积 V 或体积分数 不变。 各气体的体积 分数） ? (6)各反应物的转化率或各产物的产率保持不变。 (6)各反应物的转化率或各产物的产率保持不变。 各反应物的转化率或各产物的产率保持不变4、化学平衡常数 、K44页 问题解决】 K44 页【问题解决】 ? （1）定义： 定义：? 在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡 在一定温度下， 时，生成物浓度以系数为指数的幂的乘积与
12、反应 物浓度以系数为指数的幂的乘积的比值是一个常 这个常数是该反应的化学平衡常数，符号 K 数，这个常数是该反应的化学平衡常数，符号 K。 ? （2）表达式:aA + bB 表达式:aA cC + dD c c (C ) ? c d ( D ) ? 平衡常数 K=c a ( A) ? c b ( B ) 高温高压 例如：合成氨反应： 例如：合成氨反应：N2 + 3H2 催化剂 2NH3 的浓度平衡 2 常数可表示 为：NH 3 K=N 2 ?H 2 3平衡常数的书写规则固、純液体浓度(为常数)不必写出 純液体浓度(为常数)例: (a) CaCO3（s） ） K = CO2 (b) CO2（g）
13、+C（s） ） （ ） K=CO2/ CO2CaO（s）+CO2（g） （ ） ） 2CO（g） （ ）(c) Cr2O72- + H2O 2CrO42- + 2H+ K=CrO42-2H+2/ Cr2O72-练习：试写出下列反应的浓度平衡常数的数学表达式： 练习：试写出下列反应的浓度平衡常数的数学表达式： 2SO2(g)+O2(g) C(s)+H2O(g)SO3 2 KC = SO2 2 ?O2 催化剂2SO3CO(g)+H2(g)CO H2 K= H2O上两浓度平衡常数的单位分别是？ 上两浓度平衡常数的单位分别是？ ?第 1个化学平衡常数 KC的单位是：L/mol; 第 个化学平衡常数 K
14、 的单位是： ?第 2个化学平衡常数 KC的单位是：mol/L; 第 个化学平衡常数 K 的单位是： ?KC 的单位与反应的化学方程式有关，由化学方程式决 K 的单位与反应的化学方程式有关， 无固定的单位。 定，无固定的单位。常数 K为比值（数值）无单位 常数 为比值（数值）(3)、意义:(k(3)、意义:(k-45) ? K 值的大小说明反应进行的限度(程度)， 值的大小说明反应进行的限度(程度) ? A. K 值越大反应进行的越完全,反应物的转化率 K 值越大反应进行的越完全 值越大反应进行的越完全, 越大；反应的平衡常数 K10 越大；反应的平衡常数 K105，认为正反应进 行得较完全；
15、 行得较完全； ? B. K值越小反应进行越不完全,反应物转化率越 K 值越小反应进行越不完全 反应物转化率越 值越小反应进行越不完全, 则认为这个反应的正反应很难进行 小。 K10-5 则认为这个反应的正反应很难进行 ? 注意: 注意: ? 平衡常数表示反应进行的程度， 平衡常数表示反应进行的程度， ? 不表示反应的快慢， 表示反应的快慢，? 即速率大，K 值不一定大 即速率大，(4)平衡常数 K影响因素： (4)平衡常数 K影响因素： 平衡常数A.与浓度 C,压强 P A.与浓度 C,压强 P和催化剂均无关 C,压强K44页 交流与探讨】 K44 页【交流与探讨】B.只与温度 T有关， B
16、.只与温度 T有关， 只与温度 a.吸热反应:温度 T与 K正比; a.吸热反应:温度 T 吸热反应 正比; 吸热反应方向移动) (升高温度，平衡向 吸热反应方向移动) 升高温度， b.放热反应:温度 T b.放热反应:温度 T与 K反比; 放热反应 反比; (降低温度，平衡向放热反应方向移动) 降低温度，平衡向放热反应方向移动) 放热反应方向移动(5)平衡常数 K (5)平衡常数 K计算规律 平衡常数N2+3H2 2NH3 2NH3 N2+3H2c ( NH3 ) K1 = c( N2 )? c3( H2 )2c( N2 )? c ( H2 ) K2 = 2 c ( NH3 )3K1 = 1
17、/K2 规律:正反应和逆反应平衡常数 正反应和逆反应平衡常数 K互为 . 规律 正反应和逆反应平衡常数 互为 倒数。 倒数。N2+3H2 1/2N2+3/2H22NH3 NH3c ( NH3 ) K1 = c( N2 ) ? c3 (H2 )2K 1 = K 22如 N 2O 4（g ） K1 = 1/3N2O4（g） K2 =c( NH3 ) K2 = 1/ 2 3/ 2 c ( N2 ) ? c (H2 )规律: .规律 规律 平衡常数 K与化学计量数的次幂成正比 与化学计量数的次幂成正比。 平衡常数 与化学计量数的次幂成正比。2NO2（g） NO22/N2O4 NO22/3/N2O41/3K48-5 K2 = K11/32/3NO2（g）1
