高考化學一輪復習同步課件 大單元四　第十章　第39講　化學反應的方向與調控

第十章

第39講化學反應的方向與調控1.知道化學反應是有方向的，知道化學反應的方向與反應的焓變和熵變有關。2.認識化學反應速率和化學平衡的綜合調控在生產、生活和科學研究中的重要作用。復習目標課時精練考點一化學反應的方向考點二化學反應的調控——工業合成氨練真題

明考向內容索引化學反應的方向考點一1.自發反應在一定條件下，無需外界幫助就能自發進行的反應稱為自發反應。2.熵和熵變的含義(1)熵的含義度量體系混亂程度的物理量，符號為

。熵值越大，體系混亂度越大。同一條件下，不同物質有不同的熵值；同一種物質在不同狀態下熵值也不同，一般規律是S(g)

S(l)

S(s)。(2)熵變的含義ΔS=S(生成物)-S(反應物)。化學反應的ΔS越大，越有利于反應

。S>>自發進行3.判斷化學反應方向的判據ΔG=ΔH-TΔSΔG<0時，反應

自發進行；ΔG=0時，反應處于

狀態；ΔG>0時，反應

自發進行。能平衡不能易錯辨析1.非自發反應，一定條件下也能使其反應發生(

)2.在其他外界條件不變的情況下，使用催化劑，可以改變化學反應進行的方向(

)3.1

mol

H2O在不同狀態時的熵值：S[H2O(l)]<S[H2O(g)](

)4.ΔH<0，ΔS>0的反應在溫度低時不能自發進行(

)5.一定溫度下，反應MgCl2(l)??Mg(l)+Cl2(g)的ΔH>0、ΔS>0(

)6.常溫下，反應4Fe(OH)2(s)+O2(g)+2H2O(l)===4Fe(OH)3(s)能自發進行，則該反應的ΔH<0(

)√×√×√√1.工業上利用甲烷制取炭黑的反應是①CH4(g)===C(s)+2H2(g)

ΔH(298K)=+74.848kJ·mol-1

ΔS(298K)=+80.674J·mol-1·K-1；反應過程中容易發生副反應：②2CH4(g)===C2H2(g)+3H2(g)

ΔH(298K)=+376.426kJ·mol-1

ΔS(298K)=+220.211J·mol-1·K-1。下列有關說法中正確的是A.反應①在常溫下就可以自發進行B.焓變是副反應②自發進行的決定因素C.制取炭黑允許的最低溫度是927.8KD.溫度越高對制取炭黑越有利√

2.氮化硼(BN)是重要的無機材料，可通過下面兩種反應制得：反應Ⅰ：2B(s)+N2(g)??2BN(s)反應Ⅱ：B2O3(s)+2NH3(g)??2BN(s)+3H2O(g)已知：反應Ⅰ常溫下自發，反應Ⅱ常溫下不自發；B(s)、BN(s)、B2O3(s)熔點分別約為2300℃、3100℃、450℃，下列說法正確的是A.常溫下反應Ⅰ的ΔG<0，因此速率快B.反應Ⅰ的ΔS<0，ΔH>0C.性能優良的催化劑可使反應Ⅱ在常溫下自發進行D.由各物質熔點可推測在實際生產中反應Ⅰ所需的溫度高于反應Ⅱ√

常溫下反應Ⅰ的ΔG<0，說明反應可以自發進行，但不能判斷反應速率的快慢，ΔG=ΔH-TΔS，反應Ⅰ的ΔS<0、ΔG<0，則ΔH<0，故A、B錯誤；反應Ⅱ在常溫下不能自發進行，催化劑不能改變反應的自發性，C錯誤。3.二氧化碳加氫制甲醇的總反應可表示為CO2(g)+3H2(g)??CH3OH(g)+H2O(g)。(1)該反應一般認為通過如下步驟來實現：①CO2(g)+H2(g)??CO(g)+H2O(g)

ΔH=+41kJ·mol-1②CO(g)+2H2(g)??CH3OH(g)

ΔH=-90kJ·mol-1總反應的ΔH=

kJ·mol-1。(2)根據以上信息判斷CO2與H2制取甲醇的反應在

(填字母)條件下可自發進行。A.高溫 B.低溫 C.任何溫度-49B

反應為放熱的熵減反應，則ΔH<0，ΔS<0，根據ΔH-TΔS<0，則在低溫下可以自發進行。返回化學反應的調控——工業合成氨考點二1.合成氨反應的特點N2(g)+3H2(g)??2NH3(g)

ΔH=-92.4kJ·mol-1，ΔS=-198.2J·mol-1·K-1。可逆減小<<<能2.合成氨工業的條件選擇[已知合成氨反應的速率與參與反應的物質的濃度的關系為v=kc(N2)·c1.5(H2)·c-1(NH3)]反應條件原理分析實際工業生產條件提高反應速率提高平衡轉化率壓強____________10MPa~30MPa溫度____________400~500℃催化劑______________

作催化劑濃度增大氮氣、氫氣的濃度，減小

的濃度

反應物的濃度，降低生成物的濃度N2、H2投料比為

。氨及時從混合氣中分離出去，剩余氣體_________高壓高壓高溫低溫使用無影響鐵觸媒氨氣增大1∶2.8循環使用3.合成氨的工藝流程

(1)實際生產中，常用工藝條件：Fe作催化劑，控制溫度773K，壓強3.0×107Pa，原料中N2和H2物質的量之比為1∶2.8。①分析說明原料氣中N2過量的理由：_________________________________________________________________________________________________

。

原料氣中N2相對易得，適度過量有利于提高H2的轉化率；N2在Fe催化劑上的吸附是決速步驟，N2過量有利于提高整體反應速率②關于合成氨工藝的下列理解，正確的是

(填字母，下同)。A.合成氨工藝采用循環操作，主要為了增大化學

反應速率B.分離空氣可得N2，通過天然氣和水蒸氣轉化可

得H2，原料氣須經過凈化處理，以防止催化劑

中毒和安全事故發生C.當溫度、壓強一定時，在原料氣(N2和H2的比例

不變)中添加少量惰性氣體，有利于提高平衡轉化率D.可利用熱交換器實現合成氨工業生產的綠色低碳化BD

循環操作的主要目的是提高原料的利用率，A錯誤；原料氣中常含有硫化物、一氧化碳等雜質，這些物質會使催化劑中毒并且易造成安全事故，因此必須進行凈化處理，以保證催化劑活性和生產安全，B正確；恒壓充惰性氣體相當于減壓，平衡逆向移動，轉化率降低，C錯誤；合成氨反應放熱，通過熱交換器將熱量回收，提高能源利用率，實現綠色低碳生產，D正確。

AB

②反應20min時達到平衡，則0~20min內v(NH3)=

MPa·min-1，Kp=

MPa-2(Kp為以分壓表示的平衡常數，用小數表示，精確到小數點后3位)。0.002500.231

③若起始條件相同，恒容容器中發生反應，則達到平衡時H2的含量符合圖中點

(填“d”“e”“f”或“g”)。g

若起始條件相同，在恒容容器中發生反應，相當于在恒壓條件下達平衡后擴大容積，進行減壓，因此平衡逆向移動，氫氣的體積分數增大，由于體積擴大，各物質濃度降低，反應速率減慢，達平衡時間變長，則達平衡時H2的含量符合g點。2.合成氨的原料氣(N2、H2及少量CO、NH3)需用亞銅氨溶液處理除去其中的CO，其反應為[Cu(NH3)2]+(aq)+CO(g)+NH3(g)??[Cu(NH3)3CO]+(aq)

ΔH<0。亞銅氨溶液吸收CO的適宜條件為

(填字母)。A.低溫低壓 B.低溫高壓C.高溫低壓 D.高溫高壓B二、我國工業合成氨創新與成就3.哈爾濱工業大學呂查德課題組合成α?CeMnOx催化劑，提出一種非常規“交替-遠端”混合電催化N2RR締合機制實現高效合成氨，原理如圖所示。下列說法正確的是A.遠端路徑具有N2低活化能的特點B.交替路徑的N選擇性高于遠端路徑C.“交替-遠端”混合路徑結合了N2低

活化能和N高選擇性的優點D.移位路徑在反應歷程中未涉及質子(H+)和電子(e-)的參與√

由圖可知，遠端路徑是N2高活化能，A項錯誤；圖中顯示交替路徑的N選擇性低，遠端路徑的N選擇性高，所以交替路徑的N選擇性低于遠端路徑，B項錯誤；從圖中及相關信息可知，“交替-遠端”混合路徑具備N2低活化能和N高選擇性的優勢，C項正確；由圖中移位路徑時物質的轉化可知，移位路徑涉及質子(H+)和電子(e-)的參與，D項錯誤。返回精練真題練真題明考向1.[2025·浙江1月選考，18(4)]工業中常用如下反應生產HCON(CH3)2：(CH3)2NH(g)+CO(g)===HCON(CH3)2(l)。某條件下反應自發且熵減，則反應在該條件下ΔH

0(填“>”“<”或“=”)。

由題意知該反應某條件下反應自發且熵減，根據ΔG=ΔH-TΔS<0時反應自發可知，反應在該條件下ΔH<0。<2.[2025·廣東，19(2)]298K下，反應TiO2(s)+2C(s)+2Cl2(g)===TiCl4(g)+2CO(g)的ΔH<0、ΔS>0，則298K下該反應

(填“能”或“不能”)自發進行。能

ΔH-TΔS<0時反應能自發進行，而由已知信息可知，該反應的ΔH<0、ΔS>0，該反應的ΔH-TΔS<0恒成立，故該反應在298

K時能自發進行。3.[2025·湖南，18(3)]在反應器中，發生如下反應：反應ⅰ：2C2H4(g)??C4H8(g)

ΔH1=-104.7kJ·mol-1反應ⅱ：2C2H4(g)+H2(g)??C4H10(g)

ΔH2=-230.7kJ·mol-1計算反應C4H8(g)+H2(g)??C4H10(g)的ΔH=

kJ·mol-1，該反應____(填字母)。A.高溫自發

B.低溫自發C.高溫低溫均自發

D.高溫低溫均不自發

根據蓋斯定律，反應ⅱ-反應ⅰ即可得到目標反應，則ΔH=-230.7

kJ·mol-1-(-104.7

kJ·mol-1)=-126

kJ·mol-1，該反應是熵減的放熱反應，則依據ΔG=ΔH-TΔS<0反應能自發進行，則低溫下自發進行，選B。-126B返回精練高頻考點提升關鍵能力課時精練對一對題號123456答案DDCCCC答案12345678答案123456787.(1)①高溫②反應ⅱ中有積碳生成，隨著生成的積碳逐漸增多，催化劑表面活性位點減少，催化性能降低，反應速率減慢(2)>8.(1)(2)(3)(4)(5)(7)1.(2022·浙江1月選考，20)AB型強電解質在水中的溶解(可視作特殊的化學反應)表示為AB(s)===An+(aq)+Bn-(aq)，其焓變和熵變分別為ΔH和ΔS。對于不同組成的AB型強電解質，下列說法正確的是A.ΔH和ΔS均大于零B.ΔH和ΔS均小于零C.ΔH可能大于零或小于零，ΔS大于零D.ΔH和ΔS均可能大于零或小于零√12345678答案

有的強電解質溶于水放熱，如硫酸銅等；有的吸熱，如碳酸氫鈉等，所以在水中溶解對應的ΔH可能大于零或小于零。熵表示系統混亂程度，體系越混亂，則熵越大。AB型強電解質固體溶于水，存在熵的變化，固體轉化為離子，混亂度是增加的，但離子在水中存在水合過程，這樣會引發水的混亂度的變化，會讓水分子更加規則，即水的混亂度下降，所以整個溶解過程的熵變ΔS取決于固體轉化為離子的熵增與水合過程的熵減兩個作用的相對大小關系，若是前者占主導，則整個溶解過程的ΔS>0，反之ΔS<0。12345678答案2.下列有關說法不正確的是A.反應H2S(g)+ZnO(s)===H2O(g)+ZnS(s)在一定條件下可自發進行，且

ΔS<0，則ΔH<0B.某吸熱反應能自發進行，因此該反應一定是熵增反應C.反應NH3(g)+HCl(g)===NH4Cl(s)在室溫下可自發進行，則該反應的ΔH

<0D.通常情況下，一個放熱且熵增的反應也有可能非自發進行√12345678答案

反應H2S(g)+ZnO(s)===H2O(g)+ZnS(s)在一定條件下可自發進行，且ΔS<0，根據ΔH-TΔS<0，可知ΔH<0，故A正確；某吸熱反應能自發進行，根據ΔH-TΔS<0，可知ΔS>0，因此該反應一定是熵增反應，故B正確；反應NH3(g)+HCl(g)===NH4Cl(s)在室溫下可自發進行，正反應氣體物質的量減少，ΔS<0，根據ΔH-TΔS<0，則該反應的ΔH<0，故C正確；通常情況下，一個放熱且熵增的反應ΔH-TΔS<0，所以一定能自發進行，故D錯誤。12345678答案3.工業合成氨是人類科學技術的一項重大突破，其反應如下：N2(g)+3H2(g)??2NH3(g)

ΔH=-92.4kJ·mol-1。下面說法正確的是A.合成氨一般選擇400~500℃的原因主要考慮了溫度對速率的影響B.將生成的氨氣及時液化分離，可推動平衡正向移動，加快反應速率C.增大壓強雖能提高平衡產率，但實際生產中常采用20MPa以節省設備

成本D.由于N2在空氣中含量高，因此直接將空氣與氫氣混合通入反應爐√12345678答案

合成氨選擇400~500

℃，既考慮溫度對速率的影響(加快反應速率)，也考慮對催化劑(鐵觸媒)的活性的影響，該溫度下催化劑活性高，A錯誤；將氨氣及時液化分離，平衡正向移動，但濃度降低，反應速率會減慢，B錯誤；增大壓強，平衡正向移動，能提高平衡產率，但壓強過大對設備要求高、成本高，實際生產采用20

MPa左右可節省設備成本，C正確；直接將空氣與氫氣混合通入反應爐，空氣中的氧氣會與氫氣混合發生爆炸等危險，且空氣中含有其他雜質氣體，會影響反應，不能直接混合，D錯誤。12345678答案

√12345678答案

12345678答案5.(2025·江西，12)一定壓強下，乙烯水合反應為C2H4(g)+H2O(g)??C2H5OH(g)已知：ΔH(J·mol-1)=-34585-26.4TΔG(J·mol-1)=-34585+26.4T·lnT+45.19T氣體均視為理想氣體，下列說法正確的是A.反應的活化能：E正>E逆B.恒溫恒容充入N2，平衡向左移動C.ΔS隨溫度升高而降低D.平衡后，升高溫度，Δv正>Δv逆√12345678答案

ΔH=E正-E逆，題中ΔH(J·mol-1)=-34

585-26.4T為負值，且隨溫度升高ΔH的值減小，說明E正<E逆，A錯誤；恒溫恒容充入N2，總壓增大但各反應物分壓不變，平衡不移動，B錯誤；由ΔG=ΔH-TΔS代入數據得ΔS(J·mol-1)=-71.59

-26.4lnT，溫度T升高時lnT增大，ΔS更小，C正確；該反應的ΔH<0，為放熱反應，升溫使放熱反應的逆反應速率增加更多，Δv逆>Δv正，D錯誤。12345678答案6.已知體系自由能變化ΔG=ΔH-TΔS，ΔG<0時反應能自發進行，兩個氫化反應的ΔG與溫度的關系如圖所示，下列說法正確的是A.反應①的ΔS<0B.反應②在600℃時的反應速率很快C.溫度大于1000℃時，反應①能自發進行D.反應②的ΔH>0√12345678答案

反應①隨溫度的升高，ΔG逐漸減小，則ΔS>0，故A錯誤；該題可以推測自發反應時的溫度，但無法推測具體溫度的反應速率快慢，故B錯誤；反應①在溫度大于1

000

℃時ΔG<0，故此時反應①能自發進行，故C正確；根據圖像和數學知識可知，反應②的ΔH<0，故D錯誤。12345678答案7.(1)(2025·常州期末)天然氣的主要成分CH4是重要的化工原料。在無氧環境下，CH4經催化脫氫制備C6H6時主要發生如下反應：ⅰ.6CH4(g)===C6H6(g)+9H2(g)

ΔH=+530.5kJ·mol-1ⅱ.CH4(g)===C(s)+2H2(g)

ΔH=+74.6kJ·mol-1①反應ⅰ在

(填“低溫”“高溫”或“任何溫度”)可自發進行。12345678答案高溫

反應ⅰ的ΔH>0、ΔS>0，根據ΔG=ΔH-TΔS<0，高溫時ΔG<0，反應可自發進行。②隨著反應的進行，CH4轉化率和C6H6產率均逐漸降低，原因是_____________________________________________________________________

。

12345678答案

反應ⅱ中有積碳生成，隨著生成的積碳逐漸增多，催化劑表面活性位點減少，催化性能降低，反應速率減慢(2)(2025·南通、泰州、鎮江、鹽城一模)研究NO的形成和催化轉化具有重要意義。已知：N2(g)+O2(g)===2NO(g)

ΔS>0；25℃下，該反應的K=5.0×10-31。燃油車高溫發動機內發生上述反應，此時K

(填“>”“=”或“<”)5.0×10-31。12345678答案>

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℃下，該反應的K=5.0×10-31，說明反應很難自發進行，則ΔG=ΔH-TΔS>0，又因為ΔS>0，所以ΔH>0，該反應為吸