2.2 化学反应的方向与限度（课件）-【学而思·PPT课件分层练习】2025-2026学年高二化学选择性必修第一册（苏教版2019）

1.自发反应是在一定条件下能自动进行的反应。 2.在恒压下,大多数能自发进行的反应是放热反应(ΔH<0),也有些能自发进行的化学反应是 吸热反应(ΔH>0)。 第二单元 化学反应的方向与限度 必备知识 清单破 知识点 1 反应焓变与反应方向(详见定点1) 专题2　化学反应速率与化学平衡 第1讲　描述运动的基本概念 1.熵 (1)概念:衡量体系混乱度的物理量,其符号为S,单位为J·mol-1·K-1。 (2)特点:混乱度越大,体系越无序,体系的熵值就越大。 2.熵变与反应方向 (1)熵变:反应产物总熵与反应物总熵之差,即ΔS=S(反应产物)-S(反应物),如果发生变化后体 系的混乱度增大,那么该过程的ΔS>0;反之,ΔS<0。物质由固态到液态、由液态到气态和由固 态到气态的过程,是熵增大的过程,ΔS>0;气体体积增大的反应,是熵增大的反应,ΔS>0;气体体 积减小的反应,是熵减小的反应,ΔS<0。 (2)一些能自发进行的反应混乱度增大,即体系的熵增大,但也有些能自发进行的反应是熵减 小的(ΔS<0)。 知识点 2 反应熵变与反应方向(详见定点1) 专题2　化学反应速率与化学平衡 第1讲　描述运动的基本概念 1.可逆反应的特征   知识点 3 化学平衡状态 专题2　化学反应速率与化学平衡 第1讲　描述运动的基本概念 物浓度由零逐渐增大  v(逆)从零开始逐渐增大;反应达到平衡时:v(正)=v(逆),反应混合物 中各组分的浓度不再发生变化。   3.化学平衡状态与平衡特征 (1)化学平衡状态:当外界条件不变时,可逆反应进行到一定程度,反应物和生成物浓度不再随 时间而发生变化,这种状态称为化学平衡状态。 2.化学平衡的建立(恒温条件) 　　反应开始时:v(正)最大,v(逆)为零;反应进行时:反应物浓度减小  v(正)逐渐变小,生成 专题2　化学反应速率与化学平衡 第1讲　描述运动的基本概念   (2)特点——“五大特征” 专题2　化学反应速率与化学平衡 第1讲　描述运动的基本概念 1.化学平衡常数 (1)对于一般的可逆反应aA(g)+bB(g)  cC(g)+dD(g),平衡常数的表达式为K= 。 (2)平衡常数K的大小能说明反应进行的程度(也叫反应的限度)。K值越大,表示反应进行得 越完全;K值越小,表示反应进行得越不完全。 (3)化学平衡常数与反应物或生成物的浓度无关;平衡常数随反应温度的变化而变化,在使用 平衡常数时应注明温度。固体、纯液体、水溶液中水的浓度可视为定值,其浓度不列入平衡 常数表达式中。 知识点 4 化学平衡常数、平衡转化率、产率 专题2　化学反应速率与化学平衡 第1讲　描述运动的基本概念 衡转化率一般是相同条件下的最大转化率,反应过程中的转化率一般是没有达到平衡时的转 化率。对于反应aA(g)+bB(g)  cC(g)+dD(g),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.产率= ×100%。 归纳提升    平衡转化率与平衡常数均能定量表示化学反应进行的程度,但平衡常数不直观, 平衡转化率能更直观地表示化学反应进行的程度。 2.平衡转化率 (1)转化率:反应至某时刻时,某反应物的转化量与该物质起始总量的比值。 (2)平衡转化率:反应达平衡后,某反应物在反应中已转化的量与该物质起始总量的比值。平 专题2　化学反应速率与化学平衡 第1讲　描述运动的基本概念 知识辨析 1.自发过程就是自发反应。这种说法对吗? 2.常温、常压下,熵增大的反应一定能自发进行,熵减小的反应一定不能自发进行。这种说法 对吗? 3.吸热且熵增大的反应,温度越低反应越可能自发进行。这种说法对吗? 4.恒温恒容条件下,足量的A(s)发生反应:A(s)  B(g)+2C(g),若c(B)∶c(C)不再变化,该反应 一定达到平衡状态。这种说法对吗? 专题2　化学反应速率与化学平衡 第1讲　描述运动的基本概念 一语破的 1.不对。自发过程是指在一定条件下,不用借助外力就可以自动进行的过程;自发反应是指在 一定条件下,可以自发进行到显著程度的化学反应。自发过程可以是物理过程,不一定是自 发反应;而自发反应一定是自发过程。 2.不对。有些熵增大的反应,需要高温才能自发进行。有些熵减小的反应,在一定条件下也可 以自发进行。 3.不对。吸热且熵增大的反应,温度越高反应越可能自发进行。 4.不对。该可逆反应中,c(B)∶c(C)一直为1∶2,所以不能依据c(B)∶c(C)不再变化判断反应 是否达到平衡。 专题2　化学反应速率与化学平衡 第1讲　描述运动的基本概念   1.焓判据 (1)体系总是趋向于从高能状态转化为低能状态(这时体系往往会对外部做功或释放能量),该 判据又称能量判据。 (2)应用:由焓判据知,放热过程(ΔH<0)常常是容易自发进行的。 (3)焓判据的局限性:有些吸热反应也可以自发进行,因此焓变是影响反应自发进行的因素,但 不是唯一因素。 2.熵判据 (1)在与外界隔离的体系中,体系趋向于由有序转变为无序,导致体系的熵增大,这一经验规律 叫做熵增原理。在用来判断过程的方向时,就称为熵判据。 关键能力 定点破 定点 1 反应自发性的判据 专题2　化学反应速率与化学平衡 第1讲　描述运动的基本概念 (2)应用:熵增(ΔS>0)的过程常常是容易自发进行的。 (3)熵判据的局限性:少数熵减小的过程,在一定条件下也可以自发进行,熵变是影响反应自发 进行的又一个因素,但也不是唯一因素。 归纳提升     化学反应方向与焓变、熵变的关系 a.从焓变(能量)角度:ΔH<0,有利于反应自发进行。 b.从熵变角度:ΔS>0,有利于反应自发进行。 c.在实际的化学反应中,当ΔH与ΔS同时大于0或同时小于0时,二者对化学反应自发性的影响 出现矛盾,因此,在分析一个具体化学反应能否自发进行时,不能单独使用焓判据或熵判据来 分析,否则可能会得出错误的结论。 专题2　化学反应速率与化学平衡 第1讲　描述运动的基本概念 3.复合判据 　　在温度、压力一定的条件下,化学反应的方向是反应的焓变和熵变共同影响的结果,反 应方向的判据为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。 专题2　化学反应速率与化学平衡 第1讲　描述运动的基本概念 典例 下列反应中,一定不能自发进行的是(　    ) A.2KClO3(s)  2KCl(s)+3O2(g)    ΔH=-78.03 kJ·mol-1    ΔS=111 0 J·mol-1·K-1 B.CO(g)  C(石墨,s)+ O2(g)    ΔH=110.5 kJ·mol-1    ΔS=-89.36 J·mol-1·K-1 C.4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)  4Fe(OH)3(s)    ΔH=-444.3 kJ·mol-1    ΔS=-280.1 J·mol-1·K-1 D.NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)  CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l)    ΔH=37.301 kJ·mol-1     ΔS=184.05 J·mol-1·K-1 B 专题2　化学反应速率与化学平衡 第1讲　描述运动的基本概念 思路点拨： (1)在利用ΔH-TΔS作为判据判断反应方向时,给出ΔH的单位通常为kJ·mol-1,ΔS的单位通常是J·mol-1·K-1,进行计算时需注意。 (2)利用ΔH、ΔS的符号和ΔH-TΔS进行推理,可以避开计算。 解析：A项为放热、熵增大的反应,在任何温度下都有ΔH-TΔS<0,因此该反应一定能自发进 行,A项不符合题意;B项为吸热、熵减小的反应,在任何温度下都有ΔH-TΔS>0,故该反应一定 不能自发进行,B项符合题意;C项为放热、熵减小的反应,在低温时可能有ΔH-TΔS<0,因此该 反应在低温下能自发进行,C项不符合题意;D项为吸热、熵增大的反应,在高温时可能有ΔH- TΔS<0,因此该反应在高温下能自发进行,D项不符合题意。 专题2　化学反应速率与化学平衡 第1讲　描述运动的基本概念   　　对于恒容密闭容器中的反应mA(g)+nB(g)  pC(g)+qD(g),分析如下: 定点 2 化学平衡状态的判断 可能的情况举例 是否已达平衡 体系中各成分的含量 各物质的物质的量或物质的 量分数、质量或质量分数、 各气体的体积或体积分数一 定 平衡 总体积、总物质的量一定 不一定平衡 专题2　化学反应速率与化学平衡 第1讲　描述运动的基本概念 正、逆反应速率的关系 在单位时间内消耗了m mol A,同时生成m mol A,即v(正)= v(逆) 平衡 在单位时间内消耗了n mol B,同时生成p mol C 不一定平衡 v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)= m∶n∶p∶q 不一定平衡 压强 压强不再变化,当m+n≠p+q 平衡 压强不再变化,当m+n=p+q 不一定平衡 专题2　化学反应速率与化学平衡 第1讲　描述运动的基本概念 混合气体的平均相对分子质 量 平均相对分子质量一定,当 m+n≠p+q 平衡 平均相对分子质量一定,当 m+n=p+q 不一定平衡 温度 绝热条件,体系温度一定 平衡 气体的密度 密度一定 不一定平衡 颜色 体系(含有色物质)的颜色不 变,即有色物质的浓度不变 平衡 专题2　化学反应速率与化学平衡 第1讲　描述运动的基本概念 1.直接标志 (1)速率标志:指“等”,即v正=v逆。有两层含义:对于同一物质而言,该物质的生成速率等于它 的消耗速率;对于不同的物质而言,反应速率之比等于化学方程式中的化学计量数之比,但必 须是不同方向的反应速率。 (2)含量标志:指“定”,即反应混合物中各组分的含量保持不变,必须是所有组分均不变,不能 只其中一种不变。 2.间接标志 (1)反应物或生成物中含有色物质的可逆反应,颜色不再变化即表明反应达到平衡状态。 (2)对于反应前后气体体积变化的反应,气体的总物质的量、平均相对分子质量保持不变,以 及恒压下体积不再改变,恒容下压强不再改变,都可以成为判断平衡状态的标志。 专题2　化学反应速率与化学平衡 第1讲　描述运动的基本概念 典例 在恒温恒容的密闭容器中分别进行下列两个可逆反应: 反应1:2NO2(g)  2NO(g)+O2(g),其中NO2是红棕色气体。 反应2:H2(g)+I2(g)  2HI(g),其中I2(g)是紫色的。 以上两个反应过程中,有下列情况: ①同一物质正反应速率等于逆反应速率。②混合气体的颜色不再改变。③混合气体的密度 不再改变。④混合气体的压强不再改变。⑤混合气体的平均相对分子质量不再改变。⑥对 于反应1,单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2。⑦对于反应2,用H2、I2和HI表示 的反应速率之比为1∶1∶2。 (1)上述情况中能作为反应1达到平衡状态标志的是　　　　　　    。 (2)上述情况中能作为反应2达到平衡状态标志的是　　　　　　    。 ①②④⑤⑥   ①②     专题2　化学反应速率与化学平衡 第1讲　描述运动的基本概念 思路点拨：判断可逆反应是否达到平衡状态的根本依据是正、逆反应速率是否相等。基本 的判断方法是看反应中某依据是否是变量,若是变量,一旦不变即可作为平衡标志,若为不变 量则不能作为平衡标志。 解析 ： (1)对于反应2NO2(g)  2NO(g)+O2(g),当同一物质的正、逆反应速率相等时,反应处 于平衡状态,①正确;混合气体的颜色不再改变时,说明c(NO2)不变,反应处于平衡状态,②正 确;气体的密度ρ= ,气体的质量和容器的容积是定值,气体的密度不变不能作为反应达到平 衡状态的标志,③错误;由于该反应为反应前后气体体积变化的反应,恒容容器中的压强不变, 表明反应处于平衡状态,④正确;混合气体的平均相对分子质量 = ,该反应中气体的质量 始终不变,而气体的物质的量为变量,则混合气体的平均相对分子质量保持不变时,表明反应 专题2　化学反应速率与化学平衡 第1讲　描述运动的基本概念 处于平衡状态,⑤正确;单位时间内生成O2和生成NO2的反应方向相反,且二者生成的物质的 量之比为1∶2,反应处于平衡状态,⑥正确。(2)对于反应:H2(g)+I2(g)  2HI(g),当同一物质 的正、逆反应速率相等时,反应处于平衡状态,①正确;混合气体的颜色不再改变时,说明c(I2) 不变,反应处于平衡状态,②正确;由于气体的质量和容器的容积是定值,气体的密度不变不能 作为反应达到平衡状态的标志,③错误;由于该反应为反应前后气体体积不变的反应,容器中 气体的物质的量始终不变,则容器中的压强始终不变,故混合气体的压强不变不能作为反应 达到平衡状态的标志,④错误;由于该反应气体的质量、气体的总物质的量是定值,气体的平 均相对分子质量不变,不能判断反应是否处于平衡状态,⑤错误;没有说明反应的方向,若表示 同一方向的反应速率之比,则不能表明反应达到平衡,⑦错误。 专题2　化学反应速率与化学平衡 第1讲　描述运动的基本概念 　　在容积为V L的密闭容器中充入a mol A和b mol B,发生反应mA(g)+nB(g)  pC(g)+ qD(g),达到平衡时A的转化量为mx mol,列三段式如下: mA(g)+nB(g)  pC(g)+qD(g) 起/mol　    a　     b　　 0　　 0 转/mol　    mx　    nx　     px　    qx 平/mol　    a-mx　 b-nx　     px　    qx 定点 3 化学平衡的有关计算——三段式法 专题2　化学反应速率与化学平衡 第1讲　描述运动的基本概念 ②平衡时c(A)=  mol·L-1; ③A的平衡转化率α(A)= ×100%; ④A的百分含量φ(A)= ×100%。 对于反应物,平衡量=起始量-转化量;对于生成物,平衡量=起始量+转化量,则有: ①K= ; 专题2　化学反应速率与化学平衡 第1讲　描述运动的基本概念 典例 工业合成氨的反应为N2(g)+3H2(g)  2NH3(g),设在容积为2.0 L的密闭容器中充入 0.60 mol N2(g)和1.60 mol H2(g),反应在一定条件下达到平衡时,NH3的物质的量分数(NH3的物质的量与反应体系中总的物质的量之比)为 。试计算: (1)该条件下N2的平衡转化率为　　　    。 (2)该条件下反应2NH3(g)  N2(g)+3H2(g)的平衡常数为　　　    。 66.7%     0.005 专题2　化学反应速率与化学平衡 第1讲　描述运动的基本概念 思路点拨：平衡转化率应用三段式法解题,(2)中反应的平衡常数是题给反应平衡常数的倒数。 解析：设N2转化的物质的量浓度为x mol·L-1, 　　　　　　N2(g)+3H2(g)  2NH3(g) 起(mol·L-1)　0.3　 0.8　　 0 转(mol·L-1)　 x　 　3x　 2x 平(mol·L-1)　0.3-x 0.8-3x 　2x 所以 = ,解得x=0.2。 (1)N2的平衡转化率为 ×100%≈66.7%。 (2)反应2NH3(g)  N2(g)+3H2(g)的平衡常数K= = =0.005。 专题2　化学反应速率与化学平衡 第1讲　描述运动的基本概念 1.压强平衡常数(Kp)的含义 　　对于有气体参加的反应,用各气体的平衡分压代替平衡浓度计算的平衡常数。如反应 aA(g)+bB(g)  cC(g) +dD(g),Kp= 。 定点 4 压强平衡常数(Kp)的计算 专题2　化学反应速率与化学平衡 第1讲　描述运动的基本概念   2.四步骤计算压强平衡常数 专题2　化学反应速率与化学平衡 第1讲　描述运动的基本概念 典例 天然气的主要成分为CH4,一般还含有C2H6等烃类,是重要的燃料和化工原料。乙烷在一 定条件可发生如下反应:C2H6(g)  C2H4(g)+H2(g)    ΔH1,容器中通入等物质的量的乙烷和氢 气,在等压下(p)发生上述反应,乙烷的平衡转化率为α。反应的平衡常数Kp=　　　　　　     　    (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。      ×p 专题2　化学反应速率与化学平衡 第1讲　描述运动的基本概念 思路点拨：掌握气体分压的计算方法,利用“三段式”法计算出各气体的平衡分压,代入平 衡常数表达式。 解析：假设起始时n(C2H6)为1 mol,则C2H6的转化量为1 mol×α=α mol。根据题意,列三段式: 　　　　 C2H6(g)  C2H4(g)+H2(g) 起始量　　1 mol　　 0　　 1 mol 转化量　   α mol　   α mol α mol 平衡量　    (1-α)mol　 α mol　(1+α)mol 平衡时气体总物质的量n总=(2+α)mol,故p(C2H6)= ×p,p(C2H4)= ×p,p(H2)= ×p,则 Kp= = = ×p。 专题2　化学反应速率与化学平衡 第1讲　描述运动的基本概念 $$