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-热力学第二定律
化学反应方向受到温度、压力、浓度等条件的影 响，不同条件下反应方向可能不同。
化学反应限度概念
01
化学反应限度指的是在给定条件下，反应物转化为产物的最 大程度或最终状态。
02
化学反应限度可以通过实验测定，如测定平衡常数、转化率 等参数来描述。
03
开发新能源技术
热力学第二定律对于新能源技术的开发具有重要指导作用，例如在太阳能、风能等可再生能源的利用中，可以通过热 力学分析来提高能量转换效率。
促进环保和可持续发展
热力学第二定律的应用有助于促进化学工业的环保和可持续发展，通过优化能源利用和减少废弃物排放， 降低对环境的负面影响。
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效率无法达到100%。
热力学第二定律还指出了提 高能量转换效率的途径，即 通过减少不可逆损失和降低 环境温度等方式来提高能量 转换效率。
03 化学反应中能量转换与方 向判断
能量转换类型及特点
吸热反应
反应物吸收能量，转化为产物，反应过程中体系温度 升高。
放热反应
反应物释放能量，生成产物，反应过程中体系温度降 低。
熵增原理的意义
揭示了自然界中不可逆过程的普遍性 和绝对性，即一切与热现象有关的实 际宏观过程都是不可逆的。
热力学第二定律与能量转换关系
热力学第二定律指出了能量 转换的方向性和限度，即能 量转换必须遵守热力学第二
定律的限制。
在能量转换过程中，总会有 一部分能量以热能的形式散 失到环境中，导致能量转换
催化剂的选择性
某些催化剂可能对特定的反应具有选择性，即它们可能只 加速某一特定的反应步骤或某一特定的产物生成。
化学反应的方向和限度
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)
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
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。
1 第1节 化学反应的方向和限度
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。
化学反应的方向和限度
2、速度-时间图：可用于：
1) 表示反应速率的变化和化学平衡的移动。 2) (已知反应)判断引起平衡移动的因素。 A(g)+2B(g) 2C(g) v v正 •引起平衡移动的因素是 增大反应物浓度，平衡 v逆 将向 方向移动。 正 t t1 t2 0 v • 引起平衡移动的因素是 v正 减小生成物浓度，平衡 v逆 将向 正 方向移动。 t t t 1 2 0
△H － T· △S ﹤0 △H － T· △S ﹥0
反应能自发进行 反应不能自发进行 反应达到平衡状态
△H － T · △S ﹦0
二、化学反应的限度
1、可逆反应 （1)概念 在相同条件下同时向正逆两个方向进行的反应 （2）特征 在一定条件下反应物不能全部转化成产物， 只能进行到一定程度
2.化学平衡状态
第一讲化学反应 的方向和限度
成武二中
李亚楠
一、化学反应的方向
1、 放热反应过程使体系的能量降低，具 有自发进行的倾向 ①吸热反应一定不能自发进行
NH4HCO3(固)+CH3COOH
×
②在常温下不能自发进行吸热反应，在高温 下也一定不能自发进行
×
CaCO3的分解
焓变不是决定反应能否自发进行的 唯一因素
①若m+n≠p+q，总压强一定（其他条件不变）
是 不一定 是 不一定
压强
②若m+n=p+q，总压强一定（其他条件不变） 混合气体 相对平均 分子质量 （ M） ①M一定，m+n≠p+q ②M一定，m+n=p+q
温度
体系的 密度（ρ )
任何化学反应都伴随着能量变化，当体系温度 一定（其他条件不变）
密度一定
化学反应方向、限度与速率
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。
第7章 第1讲 化学反应的方向、限度
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[思考· 感悟] 1. 符合“ΔH＜0、ΔS＞0”的化学反应在常温下都能实际 发生吗？ ［提示］ 不一定。ΔH＜0，ΔS＞0的化学反应在所
有温度下反应都能自发进行是指反应的趋势，但不一
定实际发生。
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二、化学反应的限度 1.可逆反应 （1）概念：在相同条件下，既能向 正反应 方向进行，同 时又能向 逆反应 方向进行的反应。 可逆反应的化学方程式中用“”而不用“===”。
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1.（2012· 济南模拟）下列说法正确的是
A.焓变和熵变都大于0的反应肯定是自发的
（
）
B.焓变小于0而熵变大于0的反应肯定是自发的 C.因为焓变和熵变都与反应的自发性有关，因此焓变 或熵变均可以单独作为反应自发性的判据
D.在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂，可以
改变化学反应进行的方向
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平衡的标志。（2）向体积固定的密闭容器中充入N2，总
压强虽然增大，但对各物质的浓度无影响，所以平衡不移 动；加入催化剂不会影响平衡，不会提高转化率；充入O2 平衡正向移动，SO2的转化率增大；升温平衡逆向移动， SO2转化率降低。 答案：（1）BC （2）B 返回
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考纲展示 考点关注 （1）了解化学反应的可逆性 （1）化学平衡状态的分析与判 （2）了解化学平衡的建立过程 断 （3）理解化学平衡常数的含义， （2）将化学平衡常数与化学平 能够利用化学平衡常数进行简单 衡状态结合起来考查 计算 （3）平衡常数与生产、生活、 （ 4） 理解外界条件 （浓度、 温度、 科研相联系的综合考查 压强）对化学平衡的影响，认识 （4）判断化学反应进行的方向 其一般规律 （5）以图像题综合考查勒夏特 （ 5 ）了解化学平衡的调控在生 列原理的应用以及速率与平衡 活、生产和研究领域中的重要作 之间的关系 用
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答案
D 返回
考点二
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递进题组
递进题组 题组一
1 2
题组二
3
2．在密闭容器中进行反应：X2(g)＋Y2(g)
2Z(g)，已知
X2、Y2、Z 的起始浓度分别为 0.1 mol· L－1、0.3 mol· L－1、 0.2 mol· L－1，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质 的浓度有可能是 A．Z 为 0.3 mol· L
化学反应进行的方向
化 学 反 应 的 方 向 及 限 度
化学平衡状态
化学平衡常数及应用
探究高考 明确考向
知识梳理
I
考点一
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 状态转变为 低能 状态(体系对外部做 功或释放热量)。 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)。
知识梳理
深度思考
1．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×” 电解 (1)2H2O2H2↑＋O2↑为可逆反应 点燃 (2)二次电池的充、放电为可逆反应
( × ) ( × )
(3)一个可逆反应达到的平衡状态就是这个反应在该条件下 所能达到的限度 (4)化学反应的限度可以通过改变反应条件而改变
考点一
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递进题组
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(3)综合判断反应方向的依据 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 。
考点一
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深度思考
1．能自发进行的反应一定能实际发生吗？
答案 不一定，化学反应方向的判据指出的仅仅是在一定
(2)反应能否自发进行需综合考虑焓变和熵变对反应的影响 ( √ )
考点一
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I
考点二
可逆反应与化学平衡状态
1．可逆反应 (1)定义 在 同一条件 下既可以向正反应方向进行， 同时又可以向逆 反应方向进行的化学反应。 (2)特点 ①二同：a.相同条件下；b.正、逆反应同时进行。 ②一小：反应物与生成物同时存在；任一组分的转化率 都 小于 (填“大于”或“小于”)100%。 (3)表示 在方程式中用“
考点二
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递进题组 题组一
1 2
题组二
3
考点二
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递进题组 题组一 题组一
1 2
题组二
3
极端假设，界定范围，突破判断
1．一定条件下，对于可逆反应 X(g)＋3Y(g) 2Z(g)，若 X、Y、 Z 的起始浓度分别为 c1、c2、c3(均不为零)，达到平衡时，X、 Y、Z 的浓度分别为 0.1 mol· L－1、0.3 mol· L－1、0.08 mol· L－1， 则下列判断正确的是 A．c1∶c2＝3∶1 B．平衡时，Y 和 Z 的生成速率之比为 2∶3 C．X、Y 的转化率不相等 D．c1 的取值范围为 0 mol· L 1<c1<0.14 mol· L
－ －1
(
)
考点二
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递进题组 题组一解析Fra bibliotek1 2
题组二
3
平衡浓度之比为 1∶3，转化浓度亦为 1∶3，故 c1∶c2
＝1∶3，A、C 不正确； 平衡时 Y 生成表示逆反应，Z 生成表示正反应速率且 vY(生 成)∶vZ(生成)应为 3∶2，B 不正确；
由可逆反应的特点可知 0<c1<0.14 mol· L－1。
条件下化学反应自发进行的趋势，并不能说明在该条件下 反应一定能实际发生，还要考虑化学反应的快慢问题。
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2．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×” (1)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 ( √ )
湖沟中学2015 高三一轮复习
第七章 化学反应的方向、限度与速率
第一节 化学反应的方向和限度
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[考纲要求]
1.了解化学反应的可逆性了解化学平衡建立的过程。 2.理解化学平衡常数的含义， 能够利用化学平衡常数进行相关计 算。 3.理解外界条件（浓度、温度、压强、催化剂等）对化学平衡的 影响，认识其一般规律。 4、了解化学平衡的调控在生活、生产、科学研究中的重要作用。
考点一
就能自发进行的反应称为自
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(2)熵变与反应方向 ①研究表明， 除了热效应外， 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 。大多数自发反应有趋向于体系混乱度 增大的倾向。 ②熵和熵变的含义 a．熵的含义 熵是衡量一个体系 混乱度 的物理量。用符号 S 表示。 同一条件下， 不同物质有不同的熵值， 同一物质在不同状态下熵值也 不同，一般规律是 S(g)>S(l)>S(s)。 b．熵变的含义 熵变是反应前后体系 熵的变化 ， 用 ΔS 表示， 化学反应的 ΔS 越大， 越有利于反应 自发进行 。
考点二
”表示。
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2．化学平衡状态 (1)概念 一定条件下的可逆反应中， 正反应速率与逆反应速率相等， 反应体系中所有参加反应的物质的 质量或浓度 变的状态。 (2)化学平衡的建立 保持不
正反应
考点二
逆反应
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(3)平衡特点
考点二
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考点二
( √ (√
) )
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2．向含有 2 mol 的 SO2 的容器中通入过量氧气发生 2SO2(g) 催化剂 ＋O2(g)2SO3(g) 加热 ΔH＝－Q kJ· mol－1(Q＞0)， 充分
< 反应后生成 SO3 的物质的量______2 mol(填“<”、“>” > 或“＝”，下同)，SO2 的物质的量______0 mol，转化率 < < ________100% ，反应放出的热量________ Q kJ。
考点一
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2．自发反应 在一定条件下 无需外界帮助 发反应。 3．判断化学反应方向的依据 (1)焓变与反应方向 研究表明，对于化学反应而言，绝大多数 放热反应 都能自 发进行，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 。可见，反应的焓变 是制约化学反应能否自发 进行的因素之一。