第2讲 化学反应的方向和限度

第2讲 化学反应的方向和限度
１．可逆反应：在 相同 条件下，既能向 正反应 方向进行又能向 逆反应方向进行的反应，特征是反应物与产物共存，如Cl 2+H 2O HCl+HClO 。

H 2O 电解生成H 2和O 2，与H 2和O 2点燃生成H 2O 不属于可逆反应，因为条件不同。

２．化学反应的方向：
（1）熵：
①概念：衡量一个体系混乱程度的物理量叫做熵，符号S 。

②熵变：△S>0，熵增加，混乱度增加；△S<0，熵减小，混乱度减小。

③同一种物质，三种状态下，熵值的大小顺序：S （气）> S （液）> S （固）。

（2）焓变△H ：放热，△H < 0 ，吸热，△H > 0 。

（3）判断化学反应的方向：自发反应一般能量降低，混乱度增加。

①△H<0，△S>0，反应一定自发进行；
②△H>0，△S<0，反应一定不自发进行
③△H>0，△S>0，高温自发进行；
④△H<0，△S<0，低温自发进行
例1．对于化学反应方向的确定不仅与焓变（△H ）有关，也与温度（T ）、熵变（△S ）有关，实验证明，化学反应的方向应由△H －T △S 确定，若△H －T △S<0，则自发进行，否则不能自发进行。

下列说法中，正确的是 （ ）
A ．在温度、压力一定的条件下，焓因素和熵因素共同决定一个化学反应的方向.
B ．温度、压力一定时，放热的熵增加反应一定能自发进行.
C ．反应焓变是决定反应能否自发进行的惟一因素
D ．固体的溶解过程与焓变有关
【答案】AB
３．化学平衡状态
（1）化学平衡状态的建立：
在一定条件下，将0.02 mol CO 和0.02 mol H 2O(g)通入2 L 密闭容器中，进行反应：CO+H
2O CO 2+H 2
① 反应刚开始时，反应物浓度 最大 ，正反应速率 最大，
生成物浓度为 0 ，逆反应速率为 0 。

② 反应进行中，反应物浓度逐渐 减小，正反应速率逐渐 减小，
生成物浓度逐渐 增大，逆反应速率逐渐 增大。

③ 达到平衡时，正反应速率与逆反应速率 相等 ，
此时反应物浓度 不再发生变化，生成物浓度也 不再发生变化。

④ 若达平衡时，水蒸气的体积分数与H 2的体积分数相等，则平衡时一氧化碳的转化率为 。

CO + H
2O CO 2 + H 2
始 (mol ·L －1): 0.01 0.01 0 0
变 (mol ·L －1): x x x x
5min(mol ·L －1): 0.01－x 0.01－x x x
由题意：0.01－x = x x = 0.005
一氧化碳的转化率=%50%10001.0005.011
=⨯⋅⋅--L mol L mol
（2）化学平衡的特征
①逆：可逆反应。

②等；υ(正)= υ(逆)，即同一物质的消耗速率与生成速率相等。

③动：动态平衡，从表面上、宏观上看反应好像停止了，但本质上反应并未停止，正、逆反应仍在进行，且υ(正)= υ(逆)≠0。

④定：平衡混合物中，各组分的百分含量保持一定，不再随时间变化而改变。

⑤变：υ(正)>υ(逆)，原平衡向右移动
υ(正)<υ(逆)，原平衡向左移动
（2）化学平衡状态的标志
化学平衡状态的判断：正反应与逆反应速率相等，各物质浓度保持不变。

以mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)为例，列表如下：
可能的情况举例是否能判断以达到平
衡
混合体系中各成分的含①各物质的物质的量或各物质的物质的量分
数一定
平衡
②各物质的质量或各物质的质量分数一定平衡
③各气体的体积或体积分数一定
④总压强、总体积、总物质的量一定不一定平衡
正、逆反应速率的关系量①在单位时间内消耗了m mol A同时生成m
molA，即υ(正)= υ(逆)
平衡
②在单位时间内消耗了n molB同时生成p mol
C，均指υ(正)
不一定平衡
③υ(A):υ(B):=υ(C) =υ(D)=m:n:p:q，υ(正)
不一定等于υ(逆)
不一定平衡
④在单位时间内生成了n mol B，同时消耗q
mol D，均指υ(逆)
不一定平衡
压强不变①m+n≠p+q（其它条件一定）平衡
②m+n=p+q（其它条件一定）不一定平衡
混合气体的平均相对分子质量
（Mr）①Mr一定,当m+n≠p+q时
平衡
②Mr一定, 当m+n=p+q时
不一定平衡
温度任何化学反应都伴随着能量变化，在其它条件
不变的情况下，体系温度一定时
平衡
气体的密度密度一定不一定平衡颜色反应体系内有色物质的颜色不变，就是有色物
质的浓度不变
平衡
例3．下列方法中可以证明2HI H
2 + I 2(g) 已达平衡状态的是 。

①单位时间内生成n mol H 2的同时生成n mol HI ； ②一个H —H 键断裂的同时有两个H —I 键断裂；③HI 的体积分数与I 2的体积分数相等； ④反应速率。

v(H 2)＝v(I 2)＝
21(HI)；⑤c(HI) ：c(H 2) ：c(I 2)＝2 ：1 ：l ； ⑥温度和体积一定时，某一生成物浓度不再变化； ⑦温度和体积一定时容器内压强不再变化；条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化； ⑨温度和体积一定时，混合气体的颜色不再变化； ⑩温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化。

讨论：在上述⑥～⑩的说法中能说明2NO
2
N 2O 4达到平衡状态的是 。

【答案】②⑥⑨；⑥⑦⑧⑨⑩。