第二章 化学反应的方向、限度和速率（知识梳理）-高二化学同步精品课堂（沪科版2020选择性必修第一册）

第二章 化学反应的方向、限度和速率 知识梳理 化学反应的方向 第1节 一、化学反应的方向 自然界中发生的变化会有一定的方向性。化学反应也具有方向性。 1. 化学反应的方向与焓变 (1)放热反应过程中体系能量降低，因此具有自发进行的倾向，科学家提出用焓变(能量变化)来判断反应进行的方向，这就是焓判据(能量判据)。 (2)焓变与化学反应进行方向的关系 ①多数放热反应是自发进行的。例如燃烧反应、中和反应等。 ②有些吸热反应也可以自发进行，如： 2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋109.8 kJ·mol－1。 结论：只用焓判据判断反应是否自发进行不全面。 2. 化学反应的方向与熵变 (1)熵 ①定义：衡量一个体系混乱度的物理量，其符号为S。 ②特点：混乱度越大，体系越无序，体系的熵值就越大。 (2)熵变 ①定义：反应前后体系熵值的变化，记为ΔS。 ②计算式：ΔS＝S(生成物)－S(反应物)。 ③熵的比较 1. 同种物质的 S(g)>S(l)>S(s)；同类物质的摩尔质量越大，熵越大，如甲烷的熵小于乙烷。 2. 对于有气体参加的反应，若反应后气体分子数增加，该反应的 ΔS>0；若反应后气体分子数减少，该反应的ΔS<0；若反应前后气体分子数不变，该反应的 ΔS 变化很小。 (3)熵判据 体系有自发地向混乱度增加(即熵增)的方向转变的倾向，因此可用熵变来判断反应进行的方向。 二、焓变与熵变对反应方向的共同影响 1．化学反应方向的判断 (1)焓变和熵变都与反应自发性有关，又都不能独立地作为反应自发性的判据，要判断反应进行的方向，必须综合考虑体系的焓变和熵变。 (2)可以利用以下公式进行判断，ΔH－TΔS。 ΔH－TΔS<0，反应能自发进行； ΔH－TΔS＝0，反应达到平衡状态； ΔH－TΔS>0，反应不能自发进行。 2.温度对化学反应方向的影响 　　当焓变和熵变的作用相反且相差不大时，温度有可能对反应的方向起决定性的作用，ΔH、ΔS与反应方向的关系如图所示。 第2节 化学反应的限度 一、化学平衡常数 1．化学平衡常数的概念 在一定温度下，可逆反应无论从正反应方向开始，还是从逆反应方向开始，也无论反应开始时反应物和生成物的浓度大小，当达到平衡时，生成物浓度幂的乘积除以反应物浓度幂的乘积的比值是个常数，这个常数叫做该反应的化学平衡常数，简称平衡常数，用符号 K 表示。 化学平衡常数是定量描述化学反应限度的物理量。 2.化学平衡常数表达式 对于可逆反应：aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，在一定温度下，化学平衡常数表示式K＝。 平衡常数的表达式必须与化学方程式相对应。在稀溶液中进行的反应，如果反应中有水参加，水的浓度不必写在平衡常数的表达式中，因为水的浓度被视为常数。当有固体和纯液体参与反应时，固体和纯液体的浓度也不写入平衡常数的表达式中。 3．化学平衡常数的意义 平衡常数的大小反映了化学反应进行的程度(也叫反应的限度)。 K值越大，表示反应进行得越完全，平衡时反应物的转化率越大，当K＞105时，该反应就进行得基本完全了；K值越小，表示反应进行得越不完全，平衡时反应物的转化率越小。 4．化学平衡常数的影响因素 (1)内因：不同的化学反应及化学方程式的书写形式是决定化学平衡常数的主要因素。 (2)外因：在化学方程式一定的情况下，K只受温度影响。 5.化学平衡常数表达式与化学方程式的书写有关。若反应方向改变、化学计量数等倍扩大或缩小，化学平衡常数也会改变。 已知两反应的平衡常数分别为K1、K2。 ①若两反应互为逆反应，则K1•K2＝1。 ②若两反应的反应物和生成物相同，反应1的系数是反应2的n倍，则K1＝K。 ③若两反应相加，则总反应的平衡常数K＝K1•K2。 ④若两反应相减，则总反应的平衡常数K＝。 二、平衡转化率 1.定义 某一反应物的平衡转化率α等于该物质在反应中已转化的量(如物质的量、物质的量浓度等)与该物质起始总量的比值。 2.表达式 平衡转化率α＝×100% 对于反应aA＋bBcC＋dD，反应物A的平衡转化率为α(A)＝×100%，式中c0(A)和c(A)分别表示A的初始浓度和A的平衡浓度。 3.意义 反应的平衡转化率能表示在一定温度和一定起始浓度下反应进行的限度。 三、化学平衡的移动 1.浓度商：对于一般的可逆反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，在任意时刻的称为浓度商，常用Q表示，即Q＝。 当Qc＝K时，v(正)＝v(逆)，反应处于平衡状态； 当Qc<K时，v(正)>v(逆)，反应向正反应方向进行； 当Qc>K时，v(正)<v(逆)，反应向逆反应方向进行。 2.浓度对化学平衡的影响 (1)增大反应物浓度或减小生成物浓度，平衡向正反