第七章 第1节 化学反应的方向、限度

化学反应的方向和限度规律和知识点总结：1.可逆反应和不可逆反应：(1)可逆反应：在同一条件下，同时向正、逆反应方向进行的化学反应。

(2)判断一个反应是不是可逆反应就看是不是在同一条件下向正、逆反应方向同时进行。

2.化学反应的方向：(1)自发反应：在一定条件下，无需外界帮助就能自动进行的反应成为自发反应。

无需外界帮助≠在一定条件下才能进行或者不能进行完全的反应，例如：酒精的燃烧需要点燃，铁粉和硫粉的反应需要加热，植物的光合作用需要光照等等的反应，都是自发反应。

因为在所需的条件下，反应一旦发生便能自发进行下去。

因而，自发反应与反应条件没有必然联系。

(2)能量判据：∆H < 0多数能自发进行的化学反应是放热的。

并且反应放出的热量越多，体系能量降低得也越多，反应约完全。

规律：①一般来说，如果一个过程是自发的，则其逆过程往往是非自发的。

②自发反应和非自发反应是可能相互转化的，某一条件下的自发反应可能在另一条件下是非自发反应。

例如2NO + O2＝ 2NO2，在常温下是自发反应，在高温下，其逆反应是自发反应。

③吸热的自发过程或者自发反应：a. 室温下冰块融化b. 硝酸铵的溶解c. N2O5和(NH4)2CO3的分解(3)熵增加判据：∆S > 0常见的熵增加反应：(1)产生气体的反应：例如双氧水的分解(2)高温下能够自发进行的反应：例如碳酸钙高温下分解(4)化学反应方向的判据：在温度、压强一定的条件下，自发反应总是向∆H - T∆S < 0的方向进行。

3.化学平衡状态：(1)研究对象：可逆反应(2)概念：在一定条件下的可逆反应中，正反应速率和逆反应速率相等，反应物各组分浓度保持不变的状态。

(3)化学平衡需要注意的几点：①前提是“一定条件下的可逆反应”②实质是“正反应速率和逆反应速率相等”③标志是“反应混合物中各组分浓度保持不变”(4)化学平衡状态的特征：①逆：可逆反应②等：v正＝ v逆 > 0③动：动态平衡④定：各组分浓度保持不变⑤变：外界条件改变时，化学平衡被破坏，并在新条件下建立新的化学平衡。

化学反应的方向和限度(教案)一、教学目标1. 让学生理解化学反应的自发性与非自发性，掌握判断化学反应方向的方法。

2. 让学生了解化学平衡的概念，理解平衡常数与反应限度之间的关系。

3. 培养学生运用化学知识解决实际问题的能力。

二、教学内容1. 化学反应的自发性与非自发性2. 判断化学反应方向的方法3. 化学平衡的概念4. 平衡常数与反应限度5. 化学反应限度在实际中的应用三、教学重点与难点1. 教学重点：化学反应的自发性与非自发性，判断化学反应方向的方法，化学平衡的概念，平衡常数与反应限度之间的关系。

2. 教学难点：判断化学反应方向的方法，平衡常数与反应限度的计算。

四、教学方法1. 采用问题驱动法，引导学生思考和探讨化学反应的方向和限度。

2. 利用案例分析法，分析实际生活中的化学反应实例，帮助学生理解化学反应的方向和限度。

3. 运用小组讨论法，培养学生团队合作精神，提高学生解决问题的能力。

五、教学过程1. 导入：通过生活中的实例，如酸碱中和反应，引起学生对化学反应方向和限度的兴趣。

2. 讲解：介绍化学反应的自发性与非自发性，讲解判断化学反应方向的方法，如熵增原理、吉布斯自由能等。

3. 案例分析：分析实际生活中的化学反应实例，如钢铁生锈、发酵过程等，引导学生理解化学反应的限度。

4. 平衡常数与反应限度：讲解平衡常数的含义，分析平衡常数与反应限度之间的关系。

5. 小组讨论：学生分组讨论化学反应方向和限度的应用，如化学工业生产、药物研发等。

7. 作业布置：布置相关练习题，巩固所学知识。

六、教学评估1. 课堂问答：通过提问学生，了解学生对化学反应自发性、非自发性以及判断反应方向方法的掌握情况。

2. 案例分析报告：评估学生对实际生活中化学反应实例的分析能力，检查学生对化学反应限度的理解。

3. 小组讨论报告：评估学生在小组讨论中的表现，包括团队合作、问题解决和沟通技巧等方面。

4. 作业完成情况：检查学生对平衡常数与反应限度概念的理解，以及对相关练习题的解答能力。

化学反应的方向和限度主讲：程为民一周强化一、一周内容概述本周学习了化学反应的方向和限度，重点介绍了：化学反应的方向、判断化学反应方向的依据、化学平衡的建立、化学平衡常数、平衡转化率等。

二、重难点知识剖析（一）化学反应的方向自发反应：在一定条件下无需要外界帮助就能自动进行的反应。

化学反应具有方向性。

许多化学反应能自发进行，而其逆反应无法进行。

如：Zn＋CuSO4＝ZnSO4＋Cu（二）判断化学反应方向的依据1、判断反应能否自发进行的因素之一：焓变（△H）（1）若△H＜0 ，一般正反应能自发进行。

（2）若△H＞0 ，一般正反应不能自发进行；而逆反应能自发进行。

绝大多数放热反应都能自发进行，而且反应放出的热量越多，体系能量降低得也越多，反应越完全。

因此，反应体系有趋向最低能量状态的倾向。

2、判断反应能否自发进行的因素之二：熵变（△S）决定化学反应能否自发进行的另一个因素是体系的混乱度。

衡量一个体系混乱度的物理量叫做熵，用符号S表示。

体系中微粒之间无规则排列的程度越大，体系的熵越大。

熵变（△S）：反应前后体系熵的变化叫做熵变，可用△S表示。

如果发生变化后体系的混乱度增大，该过程的△S＞0 ；反之△S＜0 。

自发反应趋向于最大混乱度方向进行，即熵变△S＞0的方向。

（1）若△S＞0 ，一般正反应能自发进行。

（2）若△S＜0 ，一般正反应不能自发进行；而逆反应能自发进行。

3、判断反应能否自发进行的综合因素：吉布斯自由能（△G）在恒温压条件下，封闭系统的吉布斯自由能变：△G＝△H－T△S。

这一公式称为吉布斯等温方程式，是化学上最重要和最有用的公式之一。

△G可作为反应或过程自发性的衡量标准：△G＜0时，过程为自发过程；△G＞0时，过程为非自发过程；△G＝0时，处于平衡状态。

△G的符号和大小不但取决于△H和△S的符号和大小，也与温度密切相关，可能出现表所示的四种情况。

表△H、△S及T对反应自发性的影响类型△H △S △G(△H－T△S) 正反应的自发性实例I －＋永远是负任何温度均自发2O3(g)＝3O2(g)Ⅱ＋－永远是正任何温度均不自发CO(g)＝C(s)＋O2(g)Ⅲ＋＋低温为正，高温为负低温非自发高温自发CaCO3(s)＝CaO(s)＋CO2(g)Ⅳ－－低温为负，高温为正低温自发高温非自发N2(g)＋3H2(g)＝2NH3(g)（三）化学平衡的建立（1）化学平衡研究的对象——可逆反应进行的程度。

第1节化学反应的方向和限度化学反应进行的方向1．自发过程(1)含义：在一定条件下，不需要借助光、电等外力作用就能自动进行的过程。

(2)特点①体系趋向于从高能量状态转变为低能量状态(体系对外部做功或释放能量)；②在密闭条件下，体系有从有序转变为无序的倾向性(无序体系更加稳定)。

2．熵、熵变(1)熵是描述体系混乱程度的物理量，符号为S。

(2)影响熵大小的因素①相同条件下，物质不同熵不同。

②同一物质：S(g)＞S(l)＞S(s)。

(3)熵变＝生成物的总熵－反应物的总熵。

3．化学反应方向的判据(1)焓判据：放热过程中体系能量降低，ΔH<0，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方向不全面。

(2)熵判据：体系的混乱度增加，即熵增，ΔS>0，反应有自发进行的倾向，但有些熵减的过程也可能自发进行，故只用熵变来判断反应方向也不全面。

(3)复合判据ΔH －T ΔS ⎩⎨⎧＜0，反应能自发进行＝0，反应达到平衡状态＞0，反应不能自发进行1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”(1)能够自发进行的反应不一定都是放热反应。

( )(2)只有放热反应才能够自发进行。

( )(3)能够自发进行的反应就一定能够发生并完成。

( )(4)若一个反应的ΔH >0，ΔS <0，该反应一定不能自发进行。

( )(5)反应能否自发进行需综合考虑焓变和熵变对反应的影响。

( )(6)放热过程有自发进行的倾向性，但并不一定能自发进行，吸热过程没有自发进行的倾向性，但在一定条件下也可自发进行。

( )(7)C 3H 6(g)＋NH 3(g)＋32O 2(g)===C 3H 3N(g)＋3H 2O(g) ΔH ＝－515 kJ·mol －1和C 3H 6(g)＋O 2(g)===C 3H 4O(g)＋H 2O(g) ΔH ＝－353 kJ·mol －1两个反应在热力学上趋势均很大。

化学反应速率1、化学反应速率v= = 。

2、对于反应a A（g）＋b B（g）c C(g)＋d D（g），速率v= = = = ，但通常用单位时间内某种物质浓度的变化来表示该化学反应的速率。

3、影响一个化学反应速率的根本因素是反应物本身的性质，但外界条件的改变也会对速率产生不同程度的影响。

4、温度：升温反应速率加快（v（正）、v（逆））（改变了k）。

压强：加压对于气体反应反应速率加快（v（正）、v（逆））。

浓度：增大反应物浓度，正反应速率比原速率加快，逆反应速率逐渐加快。

催化剂：同等程度加快正逆反应速率（改变了k，降低了Ea）。

固体：颗粒越小，相同质量时表面积越大，反应速率越快。

5、压强改变时，只有与反应相关的物质浓度发生变化，速率才会变化。

6、比较外界条件对反应速率的影响时要找准参照点。

必须保证只有唯一条件发生变化时，才能说明该条件对速率的影响。

（唯一变量、对照实验）化学平衡状态(g)+3H2(g) 2NH3(g)（固定体积容器），下列说法可作平衡标志：1. 对于合成氨反应：Nv（正）= v（逆）①3v（N2）正= v（H2）逆2v（H2）正= 3v（NH3）逆②生成1mol N2的同时生成2mol NH3③生成1mol N2的同时有3mol H2参加反应④断开1mol N≡N的同时断开6mol N-H某“变量”保持不变⑤N2（或H2或NH3）的物质的量（或质量或浓度或体积分数或质量分数）不在变化⑥N2、H2、NH3的物质的量（或质量或浓度）不在变化⑦混合气体的总物质的量不再变化⑧混合体系的压强不再变化⑨混合气体的平均相对分子质量不再变化⑩绝热情况下体系温度不再变化对于2NO2N2O4（固定体积容器）混合体系颜色不再变化O (g) CO(g)＋H2 (g) （固定体积容器）对于C(s)＋H混合气体的质量（或密度）不再变化（g）+I2（g）2HI（g）（固定体积容器），下列说法不能用作平衡标志：2. 对于H①混合气体的总物质的量不再变化②混合体系的压强不再变化③混合气体的平均相对分子质量不再变化④混合气体的质量（或密度）不再变化3. 任何情况下：某物质的浓度是 xx mol/L或某与某的浓度比是x∶y 不能做平衡标志。

知识点1·化学反应的方向和限度一、 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。

（2） 自发反应：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，2NO + O 2 == 2NO 2是自发反应；高温下，其逆反应是自发反应。

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2. 反应熵变与反应方向（1）熵① 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)。

② 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。

③ 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① 熵变：反应前后体系熵的变化称为熵变，符号为：△S ，单位为：J ·mol -1·K -1或J/(mol ·K)。

化学反应的方向和限度1．化学反应方向的判据（1）焓判据放热反应过程中体系能量降低，ΔH<0，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进行的方向有一定的局限性。

（2）熵判据①熵：衡量体系混乱程度的物理量，符号为S，单位为J·mol−1·K−1。

②熵的大小：同种物质，三种聚集状态下，熵值由大到小的顺序为S(g)>S(l)>S(s)。

③熵判据：体系的混乱度增加，ΔS>0，反应有自发进行的倾向。

但有些熵减的过程也能自发进行，故只用熵变来判断反应进行的方向也不全面。

（3）复合判据——自由能变化判据在温度、压强一定的条件下，化学反应进行的方向是反应的焓变和熵变共同影响的结果，因此，把焓变和熵变判据结合起来组成的复合判据即自由能变化ΔG，更适合于所有过程的判断。

ΔG=ΔH−TΔS（T为开尔文温度），ΔG的正、负决定着反应的自发与否。

①ΔH－TΔS<0，反应能自发进行。

②ΔH－TΔS＝0，反应达到平衡状态。

③ΔH－TΔS>0，反应不能自发进行。

2．化学平衡状态的判断（1）动态标志：v正= v逆≠0①同种物质：同一物质的生成速率等于消耗速率。

②不同物质：必须标明是“异向”的反应速率关系。

如a A+b B c C+d D，=时，反应达到平衡状态。

（2）静态标志：各种“量”不变①各物质的质量、物质的量或浓度不变；②各物质的百分含量（物质的量分数、质量分数、体积分数）不变；③温度、压强（化学反应方程式两边气体体积不相等）或颜色（某组分有颜色）不变。

（3）综合分析p一定，当m+n≠p+q时一定，当m+n=p+q时3．化学平衡常数的应用①判断反应进行的限度K值大，说明反应进行的程度大，反应物的转化率高。

K值小，说明反应进行的程度小，反应物的转化率低。

②判断反应是否达到平衡状态化学反应a A(g)+b B(g)c C(g)+d D(g)在任意状态时，浓度商均为Q=。

化学反应的方向和限度基础知识梳理一、化学反应的方向（简单了解下列结论）1.反应焓变是与反应能否自发进行有关的一个因素，但不是唯一因素。

2.大多数放热反应是自发反应。

3.大多数吸热反应是不自发反应。

4.熵：是热力学上用来表示体系混乱度的物理量，符号为S，单位：J•mol-1•K-1。

（1）体系的无序性越高，即混乱度越高，熵值就越大。

（2）同一物质，S(g)> S(l)> S(s)。

（3）熵变：反应熵变为△S=S(产物)-S(反应物)。

气体的物质的量增大反应，△S > 0。

（4）大多数熵增加反应是自发反应，大多熵减少反应是不自发反应。

（5）反应熵变是与反应能否自发进行有关的一个因素，但不是唯一因素。

5、焓变与熵变对反应速率的共同影响（1）判据：△H-T△S<0，反应能自发进行；△H-T△S =0，反应达平衡状态；△H-T△S>0 反应不能自发进行。

二、化学反应的限度1、化学平衡常数（1）表达式：注意：①对于有纯固体或者溶剂参加的反应不列入平衡常数表达式中。

②平衡常数表达式与化学方程式的书写方式有关。

对于给定的化学反应，正、逆反应的平衡常数互为倒数。

（2）平衡常数的单位：与化学方程式的表示形式一一相对应，为(mol·L-1)n。

（3）影响因素：平衡常数只与温度有关，对于吸热反应，升高温度，K增大，降低温度，K减小；对于放热反应，升高温度，K减小，降低温度，K增大。

K与反应的起始浓度大小无关、压强、催化剂等因素无关。

（4）平衡常数的应用a.利用Q与K的关系判断可逆反应的方向Q>K，反应逆向进行；Q=K，反应处于平衡状态；Q<K，反应正向进行。

b．K的大小反应了化学反应可能进行的程度，平衡常数越大，说明反应进行得越完全。

c．进行有关计算解题方法：正确进行三段式分析。

2、外界条件对化学平衡的影响（1）熟记以下结论：①增大反应物浓度或减小生成物浓度化学平衡正向移动；（2）增大生成物物浓度或减小反应物浓度化学平衡逆向移动；固体或纯液体的量的变化不影响速率和平衡。