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第二单元 化学反应的方向和限度
浙江考试标准 知识条目 (1)化学反应的限度 (2)化学平衡的概念 (3)化学平衡状态的特征 (4)化学平衡常数 (5)反应物的转化率 (6)化学平衡常数与反应限度、转化率的关系 (7)自发反应的概念 (8)熵变的概念 (9)用熵变、焓变判断化学反应的方向 必考要求 a a a 加试要求 b b b b b c a a c 考点1| 化学反应进行的方向(加试要求) [基础知识自查]
1．自发过程和自发反应 (1)定义
在一定条件下，不用借助外力就可以自动进行的过程。 (2)特点
由能量较高状态向能量较低状态转化。 (3)自发反应
在一定温度和压强下，无需外界帮助就能自发进行的反应。 2．焓变与化学反应方向的关系
(1)放热反应：绝大多数都能自发进行，且反应放出的热量越多，体系能量降低得越多，反应越完全。
(2)吸热反应：有些也能自发进行。
(3)结论：反应的焓变是制约化学反应能否自发进行的因素之一。 3．熵变与化学反应方向的关系
(1)熵：衡量一个体系混乱度的物理量，符号为S。体系中微粒之间无规则排列的程度越大，体系的熵越大。
(2)熵变：反应前后体系熵的变化，符号为ΔS。
①若发生变化后体系的混乱度增大，该过程的ΔS>0；反之，ΔS<0。 ②同种物质，三态熵值大小顺序为S(g)>S(l)>S(s)。 (3)熵变与化学反应方向的关系：
化学反应的ΔS越大，越有利于反应自发进行。
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4．焓变与熵变对化学反应方向的共同影响
体系能量降低和混乱度增大都有促使反应自发进行的倾向。判断反应的自发性必须综合考虑反应的焓变和熵变。在恒温、恒压时，
(1)ΔH<0，ΔS>0，则反应一定能自发进行； (2)ΔH>0，ΔS<0，则反应一定不能自发进行；
(3)ΔH<0，ΔS<0或ΔH>0，ΔS>0，反应可能自发进行，也可能不自发进行，与反应的温度有关。
[核心要点提升]
化学反应方向的综合判据(加试内容)
影响反应自发性的因素是焓变(ΔH)、熵变(ΔS)和温度(T)。要正确判断一个化学反应能否自发进行，必须综合考虑ΔH、ΔS和T这三个因素。在恒温恒压时，有如下判据：
具体可表示为： 类型 1 2 3 ΔH <0 >0 <0 ΔS >0 <0 <0 反应的自发性随温度的变化而改变。ΔH<0、ΔS<0的反应通常在低温下自发进行(此时ΔH－TΔS<0)，ΔH>0、ΔS>0的反应4 >0 >0 通常在高温下自发进行(此时ΔH－TΔS<0) 反应的自发性 一定能自发进行(ΔH－TΔS<0) 一定不能自发进行(ΔH－TΔS>0) 这个判据用文字可表述为：在温度、压强一定的条件下，自发反应总是向ΔH－TΔS<0的方向进行，直到达到平衡状态。
【特别提醒】 (1)反应能否自发进行需综合考虑焓变和熵变对反应的影响。 (2)化学反应方向的判据指出的仅仅是在一定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。
[典型例题讲解]
已知：(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g) ΔH＝74.9 kJ·mol，下
列说法中正确的是( )
A．该反应是吸热反应，因此一定不能自发进行 B．该反应中熵变、焓变皆大于0
C．碳酸盐分解反应中熵增加，因此任何条件下所有碳酸盐分解一定能自发进行 D．能自发进行的反应一定是放热反应，不能自发进行的反应一定是吸热反应
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－1
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【解析】 (NH4)2CO3自发分解是因为体系生成氨气使熵增大。吸热反应焓变大于零，熵增加反应熵变大于零，则ΔH－TΔS不一定小于零，因此吸热的熵增加反应不一定能自发进行。焓变不是决定反应方向的唯一因素，能自发进行的反应不一定是放热反应，不能自发进行的反应也不一定是吸热反应。
【答案】 B
[题组对点训练]
1．下列关于化学反应焓变的叙述中，正确的是( ) A．化学反应的焓变与反应的方向性无关 B．化学反应的焓变直接决定了反应的方向 C．焓变为正的反应都是吸热反应 D．焓变为正的反应都能自发进行
C [反应能否自发进行(方向性)是由ΔH－TΔS决定的，与ΔH、ΔS和T都有关。焓变只表达化学反应是释放能量还是吸收能量，不能用来独立判断反应的自发性。]
2．下列说法中不正确的是( ) A．体系有序性越高，熵值就越低 B．自发过程可能导致体系的熵增大 C．吸热反应不可以自发进行 D．同种物质气态时熵值最大
C [反应能否自发进行，主要由自由能来决定，从公式ΔG＝ΔH－TΔS可知ΔG<0(为负值)时，反应能自发进行；如果是吸热反应，ΔH为正值，ΔG的正负取决于TΔS的大小。]
3．已知反应FeO(s)＋CO(g)===CO2(g)＋Fe(s)的ΔH为正，ΔS为正(假定它们都不会随温度的改变而改变)，下列叙述中正确的是( )
A．低温下为自发过程，高温下为非自发过程 B．低温下为非自发过程，高温下为自发过程 C．任何温度下均为非自发过程 D．任何温度下均为自发过程
B [该反应ΔH>0，ΔS>0，根据化学反应方向的判据ΔH－TΔS<0可知，ΔH－TΔS与0的大小关系受温度影响，T越大，ΔH－TΔS越小，因此该反应低温下为非自发反应，高温下为自发反应。]
4．汽车尾气(含烃类、CO、NO与SO2等)是城市主要污染源之一，治理的办法之一是在汽车排气管上装催化转化器，它使NO与CO反应生成可参与大气生态循环的无毒气体，其反应原理是2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)。由此可知，下列说法中正确的是( )
A．该反应是熵增大的反应
B．该反应不能自发进行，因此需要合适的催化剂
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C．该反应常温下能自发进行，催化剂条件只是加快反应的速率 D．该反应常温下能自发进行，因为正反应是吸热反应
C [只使用催化剂便可使尾气发生转化，故此反应能自发进行。因反应是气体物质的量减小的反应，故熵减小。因熵减小不利于反应自发，故自发进行的原因是反应放热。]
考点2| 可逆反应 化学平衡状态
[基础知识自查]
1．可逆反应 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浓度保持不变的状态。
(2)建立过程
从正反应开始建立 从逆反应开始建立
在一定条件下，把某一可逆反应的反应物加入固定容积的密闭容器中。反应过程如下： (3)特点
[核心要点提升]
判断可逆反应是否达到化学平衡状态，主要抓住两个标志，即化学平衡的两个特征——“等”和“定”。
1．“等”——v正＝v逆。指的是用同一物质表示的正、逆反应速率相等。
2．“定”——即达到平衡状态时，反应混合物中各组分的百分含量一定。“百分含量”可能会被“物质的量”“物质的量浓度”“密度”“压强”“平均相对分子质量”“温度”“颜色”等代替。以mA(g)＋nB(g)
pC(g)＋qD(g)为例列表分析如下：
【特别提醒】 判断可逆反应是否达到平衡状态的物理量有很多，只要抓住“变量不变”即可——如果所给的那个物理量随着反应的进行是一个变量，在某时间段不变，就可以说明反应达到平衡状态；如果该物理量始终是一个定值，就不能作为判断的依据。
[典型例题讲解]
(2016·浙江10月选考试题)在一定条件下，可逆反应X(g)＋
2Y(g)
2Z(g) ΔH＝－a kJ·mol达到化学平衡时，下列说法一定正确的是
( )
A．反应放出a kJ热量
B．X和Y的物质的量之比为1∶2 C．反应物和生成物的浓度都不再发生变化 D．X的正反应速率等于Z的逆反应速率
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【解析】 不能确定参加反应的反应物的量多少，无法确定反应放出热量的多少，A错误；没有指明投料的量，不能确定二者含有的物质的量的关系，B错误；可逆反应达到平衡时反应体系的各物质的浓度都不会发生变化，C正确；反应达到平衡时X的正反应速率与Z的逆反应速率的比是1∶2，D错误。
【答案】 C
(1)化学反应达到化学平衡状态的正逆反应速率相等，是指同一物质的消耗速率和生成速率相等，若用不同物质表示时，反应速率不一定相等。
(2)化学反应达平衡状态时，各组分的浓度、百分含量保持不变，但不一定相等。
在密闭容器中进行反应：X2(g)＋Y2(g)
－1
－1
－1
2Z(g)，已知X2、Y2、Z的
起始浓度分别为0.1 mol·L、0.3 mol·L、0.2 mol·L，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度有可能是( )
【导学号：81640102】
A．Z为0.3 mol·L C．X2为0.2 mol·L
－1－1
B．Y2为0.4 mol·L D．Z为0.4 mol·L
2Z(g)
－1
－1
【解析】 假设反应正向进行到底：X2(g)＋Y2(g)
－1
起始浓度(mol·L) 0.1 0.3 0.2 改变浓度(mol·L) 0.1 0.1 0.2 终态浓度(mol·L) 0 0.2 0.4 假设反应逆向进行到底：X2(g)＋Y2(g)
－1－1－1
2Z(g)
起始浓度(mol·L) 0.1 0.3 0.2 改变浓度(mol·L) 0.1 0.1 0.2 终态浓度(mol·L) 0.2 0.4 0
平衡体系中各物质的浓度范围为0 极端假设法确定各物质物理量的范围 可逆反应中各物质的物理量(浓度、物质的量、体积、质量等)，可运用极端假设法判断：假设反应正向或逆向进行彻底，求出各物质物理量的极大值和极小值，从而确定它们有关物理量的范围。 注意：反应物物理量范围的最小值对应生成物的最大值；反应物物理量范围的最大值对应生成物的最小值。 [题组对点训练] 1．(2017·浙江嘉兴一中月考)可逆反应在一定条件下达到化学平衡时，下列说法正确的是( ) 5word版本可编辑.欢迎下载支持. －1－1
高考化学大一轮复习专题7化学反应速率与化学平衡第2单元化学反应的方向和限度教师用书
