第04講化學反應的方向、化學反應的調控目錄TOC\o"1-3"\h\u01考情透視·目標導航 202知識導圖·思維引航 303考點突破·考法探究 3考點一化學反應的方向 3知識點1自發(fā)過程與自發(fā)反應 3知識點2化學反應的方向與能量、熵變的關系 4知識點3化學反應方向判斷方法 5考向1考查自發(fā)過程和自發(fā)反應的概念 6考向2考查化學反應方向的判據(jù) 7考點二化學反應的調控 8知識點1控制反應條件的目的及措施 8知識點2工業(yè)合成氨的條件選擇 9考向1考查合成氨反應適宜條件的選擇 11考向2考查工業(yè)上選擇適宜生產條件的原則 1104真題練習·命題洞見 13

考點要求考題統(tǒng)計考情分析化學反應的方向2024湖北卷12題，3分2023湖北卷3題，3分2022湖北卷8題，3分2022浙江卷20題，2分分析近三年高考試題，高考命題在本講有以下規(guī)律：1．從考查題型和內容上看，高考命題以選擇題和非選擇題呈現(xiàn)，主要考查化學反應的熵變及反應進行的方向、化工生產中條件的選擇等。2．從命題思路上看，側重以化工生產為背景，考查結合反應速率及焓變考查化工生產條件的選擇。（1）選擇題：考查反應進行的方向，工業(yè)生產適宜條件的選擇。（2）非選擇題：常常與基本理論、工業(yè)生產相聯(lián)系，通過圖像或表格提供信息，從反應時間、投料比值、催化劑的選擇、轉化率等角度考查生產條件的選擇；3．根據(jù)高考命題特點和規(guī)律，復習時要注意以下方面：平衡原理在化工生產中的綜合應用。化學反應的調控2023遼寧卷3題，3分2021江蘇卷14題，3分復習目標：1.結合學過的化學反應實例，了解自發(fā)過程和化學反應的自發(fā)性。2.通過“有序”和“無序”的對比，了解熵和熵變的意義。3.初步了解焓變和熵變對化學反應方向的影響，能用焓變和熵變解釋化學反應的方向，培養(yǎng)證據(jù)推理與模型認知能力。4.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。5.知道催化劑可以改變反應歷程，對調控化學反應速率具有重要意義。

11550考點一化學反應的方向知識點1自發(fā)過程與自發(fā)反應1．自發(fā)過程（1）概念：在一定條件下，不需要借助外力作用就能自動進行的過程。（2）特點：①體系趨向于從高能狀態(tài)轉變?yōu)榈湍軤顟B(tài)(體系對外部做功或釋放熱量)。②在密閉條件下，體系有從有序轉變?yōu)闊o序的傾向性(無序體系更加穩(wěn)定)。2．自發(fā)反應（1）概念：在一定條件下無需外界幫助就能自發(fā)進行的反應稱為自發(fā)反應。（2）特點：①自發(fā)反應具有方向性，即反應的某個方向在一定條件下自發(fā)進行，而該反應的逆方向在該條件下肯定不能自發(fā)進行。②能夠自發(fā)進行的反應在常溫下不一定能夠發(fā)生，自發(fā)性只能用于判斷反應的方向,不能確定反應是否一定會發(fā)生和發(fā)生的速率。知識點2化學反應的方向與能量、熵變的關系1．熵與熵變（1）熵的含義：熵是衡量一個體系混亂度的物理量，即表示體系的不規(guī)則或無序狀態(tài)程度的物理量?；靵y度越大,體系越無序,體系的熵就越大。用符號S表示。同一條件下，不同物質有不同的熵值，同一物質在不同狀態(tài)下熵值也不同，一般規(guī)律是S(g)>S(l)>S(s)。（2）熵變的含義：熵變是反應前后體系熵的變化，用ΔS表示，化學反應的ΔS越大，越有利于反應自發(fā)進行。2．化學反應的方向與能量的關系能量變化是一個與反應能否自發(fā)進行有關的因素，但不是決定反應能否自發(fā)進行的惟一因素。（1）多數(shù)能自發(fā)進行的化學反應是放熱反應。例如：在常溫、常壓下，氫氧化亞鐵被氧化為氫氧化鐵的反應是自發(fā)的，反應放熱：4Fe(OH)2(s)＋2H2O（1）＋O2(g)=4Fe(OH)3(s)ΔH(298K)＝－444.3kJ/mol（2）有不少吸熱反應也能自發(fā)進行。例如：NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)=CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O（1）ΔH(298K)＝＋37.30kJ/mol（3）有一些吸熱反應在室溫條件下不能自發(fā)進行，但在較高溫度下則能自發(fā)進行。例如：在室溫下和較高溫度下均為吸熱過程的CaCO3的分解反應。CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)ΔH(298K)＝＋178.2kJ/molΔH(1200K)＝＋176.5kJ/mol結論：研究表明，對于化學反應而言，絕大多數(shù)放熱反應都能自發(fā)進行，且反應放出的熱量越多，體系能量降低得也越多，反應越完全?？梢?，反應的焓變是制約化學反應能否自發(fā)進行的因素之一。注意：①反應能量判據(jù)不是決定反應能否自發(fā)進行的惟一因素。②有些吸熱反應也能自發(fā)進行。3．化學反應的方向與熵變的關系化學反應中要發(fā)生物質的變化或物質狀態(tài)的變化，因此存在著熵變。反應的熵變ΔS為反應產物總熵與反應物總熵之差。對于確定的化學反應，在一定條件下具有確定的熵變。（1）許多熵增加的反應在常溫、常壓下可以自發(fā)進行。產生氣體的反應，氣體物質的物質的量增大的反應，熵變通常都是正值，為熵增反應。例如：2H2O2(aq)=2H2O(l)＋O2(g)；NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)=CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(l)；（2）有些熵增的反應在常溫、常壓下不能自發(fā)進行，但在較高溫度下可以自發(fā)進行。例如：CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)；C(石墨，s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)；（3）鋁熱反應是熵減的反應，它在一定條件下也可以自發(fā)進行。例如：2Al(s)＋Fe2O3(s)=Al2O3(s)＋2Fe(s)；結論：研究表明，除了熱效應外，決定化學反應能否自發(fā)進行的另一個因素是體系的混亂度，大多數(shù)自發(fā)反應有趨向于體系混亂度增大的傾向。注意：①少數(shù)熵減少的反應在一定條件下也可以自發(fā)進行,如NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)。②孤立體系或絕熱體系的自發(fā)過程才向著熵增的方向進行。知識點3化學反應方向判斷方法1．傳統(tǒng)的判斷方法（1）由不穩(wěn)定物質向穩(wěn)定物質轉變2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O，穩(wěn)定性：NaCO3＞NaHCO3。（2）離子反應中，對于復分解反應，一般是由易電離的物質向難電離的物質轉變，或向離子濃度減小的方向轉變。①由溶解度大的物質向溶解度小的物質轉變。如Na2SO4＋CaCl2=CaSO4↓(微溶)＋2NaCl，CaSO4＋Na2CO3=CaCO3↓＋Na2SO4，所以溶解性：CaCl2＞CaSO4＞CaCO3。②由相對強酸(堿)向相對弱酸(堿)轉變。如2CH3COOH＋Na2CO3=2CH3COONa＋CO2↑＋H2O，NaSiO3＋CO2＋H2O=H2SiO3↓＋Na2CO3，所以酸性強弱：CH3COOH＞H2CO3＞H2SiO3。（3）由難揮發(fā)(高沸點)性物質向易揮發(fā)(低沸點)性物質轉變。①由難揮發(fā)性酸向易揮發(fā)性酸轉變。如NaCl＋H2SO4(濃)NaHSO4＋HCl↑，所以沸點：H2SO4(濃)＞HCl。②由難揮發(fā)性酸酐向易揮發(fā)性酸酐轉變。如CaCO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))CaSiO3＋CO2↑，所以沸點：SiO2＞CO2。③由難揮發(fā)性金屬向易揮發(fā)性金屬轉變。如2RbCl＋Mgeq\o(=,\s\up7(熔融))MgCl2＋2Rb，所以沸點：Mg＞Rb。（4）由氧化性(還原性)強的物質向氧化性(還原性)弱的物質的轉變。如2FeCl3＋2KI=2FeCl2＋2KCl＋I2,2FeCl2＋Cl2=2FeCl3，所以氧化性Cl2＞FeCl3＞I2。2．用焓變和熵變判斷反應的方向體系的自由能變化(符號為ΔG，單位為kJ/mol)綜合考慮了焓變和熵變對體系的影響，可用于化學反應自發(fā)進行的方向的判斷，ΔG＝ΔH－TΔS。（1）當ΔH＜0，ΔS＞0時，ΔG＜0，反應自發(fā)進行。（2）當ΔH＞0，ΔS＜0時，ΔG＞0，反應不能自發(fā)進行。（3）當ΔH＞0，ΔS＞0或ΔH＜0，ΔS＜0時，反應是否自發(fā)進行與溫度有關，在一定溫度下可使ΔG＝0，即反應達平衡狀態(tài)。（4）ΔH<0、ΔS<0時,則ΔH-TΔS在較低溫度時可能小于零,所以低溫有利于反應自發(fā)進行。圖解如下:【易錯提醒】①根據(jù)ΔH－TΔS＜0判斷的只是反應能否自發(fā)進行的可能性，具體的反應能否實際發(fā)生，還涉及到化學反應速率的問題。②判斷一個化學反應能否自發(fā)進行，若無任何外加條件，可以認為我們所學過的化學反應(電解反應除外)都是能夠自發(fā)進行的?？枷?考查自發(fā)過程和自發(fā)反應的概念例1下列不屬于自發(fā)進行的變化是（）A．紅墨水加到清水使整杯水變紅B．冰在室溫下融化成水C．水電解生成氫氣和氧氣D．鐵器在潮濕的空氣中生銹【易錯提醒】關于反應自發(fā)性需要注意：（1）化學反應方向的判據(jù)指出的僅僅是在一定條件下化學反應自發(fā)進行的趨勢，并不能說明在該條件下反應一定能實際發(fā)生，還要考慮化學反應的快慢問題。（2）自發(fā)過程的兩種傾向：①體系趨向于高能狀態(tài)轉變?yōu)榈湍軤顟B(tài)(體系對外部做功或釋放熱量)。②在密閉條件下，體系有從有序轉變?yōu)闊o序的傾向性(無序體系更加穩(wěn)定)?！咀兪接柧?】有關化學反應的說法，正確的是A．自發(fā)反應都是放熱反應 B．自發(fā)反應都是熵增大的反應C．自發(fā)反應一定能實現(xiàn) D．非自發(fā)反應在一定條件下能實現(xiàn)【變式訓練2】下列關于自發(fā)過程的敘述中，正確的是A．只有不需要任何條件就能夠自動進行的過程才是自發(fā)過程B．需要加熱才能夠進行的過程肯定不是自發(fā)過程C．非自發(fā)過程，改變溫度也不能變?yōu)樽园l(fā)過程D．能自發(fā)進行的反應不一定能迅速發(fā)生反應考向2考查化學反應方向的判據(jù)例2（2024·遼寧·模擬預測）向體積均為的甲、乙兩個恒容密閉容器中分別充入和，發(fā)生反應：。分別在絕熱、恒溫條件下進行，兩反應體系的壓強隨時間的變化曲線如圖所示。下列說法錯誤的是A．正反應在較低溫度下能自發(fā)進行B．乙在恒溫條件下進行，C．a點的正反應速率大于c點的正反應速率D．甲條件下平衡常數(shù)K小于20.25【思維建?！?．反應能否自發(fā)進行需綜合考慮焓變和熵變對反應的影響，復合判據(jù)ΔH－TΔS<0的反應不一定能夠實際發(fā)生，只是指出了在該條件下化學反應自發(fā)進行的趨勢，還要考慮化學反應的快慢問題。2．焓變、熵變和溫度對化學反應方向的影響ΔHΔSΔH－TΔS反應情況－＋永遠是負值在任何溫度下過程均自發(fā)進行＋－永遠是正值在任何溫度下過程均非自發(fā)進行＋＋低溫為正高溫為負低溫時非自發(fā)，高溫時自發(fā)－－低溫為負高溫為正低溫時自發(fā)，高溫時非自發(fā)【變式訓練1】（2024·黑龍江牡丹江·一模）工業(yè)以硫黃或黃鐵礦(主要成分FeS2，燒渣主要成分為Fe2O3)為主要原料生產硫酸主要流程如下：下列說法正確的是A．高溫焙燒1molFeS2時轉移的電子數(shù)為15NA(NA代表阿伏加德羅數(shù)值)B．SO2與H2S反應生成淡黃色沉淀，體現(xiàn)了SO2的還原性C．反應2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)具有自發(fā)性的原因是ΔH＜0D．98%濃硫酸粘度較高，與其范德華力較大有關【變式訓練2】（2024·江蘇南通·二模）可用于低溫下催化氧化HCHO：。下列關于催化氧化甲醛的反應說法正確的是A．該反應， B．HCHO、、均為極性分子C．升高溫度，增大，減小 D．使用催化劑降低了該反應的焓變考點二化學反應的調控知識點1控制反應條件的目的及措施1．控制反應條件的目的（1）促進有利的化學反應：通過控制反應條件，可以加快化學反應速率，提高反應物的轉化率，從而促進有利的化學反應進行。（2）抑制有害的化學反應：通過控制反應條件，也可以減緩化學反應速率，減少甚至消除有害物質的產生或控制副反應的發(fā)生，從而抑制有害的化學反應繼續(xù)進行。2.控制反應條件考慮因素：在實際生產中常常需要結合設備條件、安全操作、經(jīng)濟成本等情況，綜合考慮影響化學反應速率和化學平衡的因素，尋找適宜的生產條件。此外，還要根據(jù)環(huán)境保護及社會效益等方面的規(guī)定和要求做出分析，權衡利弊，才能實施生產。3．控制反應條件的基本措施（1）控制化學反應速率的措施通過改變反應體系的溫度、溶液的濃度、氣體的壓強(或濃度)、固體的表面積以及使用催化劑等途徑調控反應速率。（2）提高轉化率的措施通過改變可逆反應體系的溫度、溶液的濃度、氣體的壓強(或濃度)等改變可逆反應的限度，從而提高轉化率。4.工業(yè)上選擇適宜生產條件的原則外界條件有利于加快速率的條件控制有利于平衡正向移動的條件控制綜合分析結果濃度增大反應物的濃度增大反應物的濃度、減小生成物的濃度不斷地補充反應物、及時地分離出生成物催化劑加合適的催化劑不需要加合適的催化劑溫度高溫ΔH＜0低溫兼顧速率和平衡，考慮催化劑的適宜溫度ΔH＞0高溫在設備條件允許的前提下，盡量采取高溫并考慮催化劑的活性壓強高壓(有氣體參加)Δνg＜0高壓在設備條件允許的前提下，盡量采取高壓Δνg＞0低壓兼顧速率和平衡，選取適宜的壓強知識點2工業(yè)合成氨的條件選擇1、合成氨反應的特點（1）反應：合成氨反應：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。已知298K時：ΔH＝－92.4kJmol－1，ΔS＝－198.2Jmol－1K－1。（2）特點：①可逆反應②放熱反應：ΔH<0③熵減的反應：ΔS<0④常溫(298K)下，ΔH－TΔS<0，能自發(fā)進行。2、合成氨反應特點的分析對合成氨反應的影響影響因素濃度溫度壓強催化劑增大合成氨的反應速率增大升高增大使用提高平衡混合物中氨的含量增大降低增大無影響3、工業(yè)合成氨的適宜條件1）工業(yè)合成氨的適宜條件外部條件工業(yè)合成氨的適宜條件壓強根據(jù)反應器可使用的鋼材質量及綜合指標來選擇壓強(10～30MPa)溫度適宜溫度，400～500℃催化劑使用鐵觸媒做催化劑（500℃左右時的活性最大）濃度N2和H2的物質的量之比為1∶2.8的投料比，氨及時從混合氣中分離出去2）問題討論（1）壓強：目前我國合成氨廠一般采用的壓強在10～30MPa，不采用更高壓強的理由是：壓強越大，對設備的要求越高、需要的動力越大。（2）溫度：升高溫度能提高化學反應速率，但工業(yè)合成氨溫度不能太高的理由是：①合成氨反應為放熱反應，升高溫度，轉化率降低。②400～500_℃催化劑活性最大，升高溫度，催化劑活性減弱。注意：工業(yè)生產中，必須從反應限度和反應速率兩個角度選擇合成氨的適宜條件，既要考慮盡量增大反應物的轉化率，充分利用原料，又要選擇較快的反應速率，提高單位時間內的產量，同時還要考慮設備的要求和技術條件。4、合成氨的生產流程（1）生產流程（2）流程分析①原料氣干燥、凈化：除去原料氣中的水蒸氣及其他氣體雜質，防止與催化劑接觸時，導致催化劑“中毒”而降低或喪失催化活性②壓縮機加壓：增大壓強③熱交換：合成氨反應為放熱反應，反應體系溫度逐漸升高，為原料氣反應提供熱量，故熱交換可充分利用能源，提高經(jīng)濟效益。④冷卻：生成物NH3的液化需較低溫度采取迅速冷卻的方法，可使氣態(tài)氨變成液氨后及時從平衡混合物中分離出來，以促使平衡向生成NH3的方向移動。⑤循環(huán)使用原料氣：因合成氨反應為可逆反應，平衡混合物中含有原料氣，將NH3分離后的原料氣循環(huán)利用，并及時補充N2和H2,使反應物保持一定的濃度，以利于合成氨反應，提高經(jīng)濟效益?？枷?考查合成氨反應適宜條件的選擇例1工業(yè)合成氨的反應為：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H<0，該反應應采取的適宜條件是A．低溫、高壓、催化劑 B．適宜的溫度、壓強、催化劑C．低溫、常壓、催化劑 D．高溫、高壓、催化劑【思維建?！抗I(yè)生產中，必須從反應限度和反應速率兩個角度選擇合成氨的適宜條件，既要考慮盡量增大反應物的轉化率，充分利用原料，又要選擇較快的反應速率，提高單位時間內的產量，同時還要考慮設備的要求和技術條件。【變式訓練1】氨是制造化肥的重要原料，如圖為工業(yè)合成氨的流程圖。下列有關說法錯誤的是A．工業(yè)上制氮氣一般用分離液態(tài)空氣法B．步驟②、③、④、⑤均有利于提高反應物的平衡轉化率C．步驟①中“凈化”N2、H2混合氣體可以防止催化劑中毒D．步驟③中溫度選擇500℃，主要是考慮催化劑的活性【變式訓練2】（23-24高三上·天津·階段考試）某溫度下發(fā)生反應：3H2(g)+N2(g)?2NH3(g)

ΔH=-92.4kJ/mol，N2的轉化率(α)與體系總壓強(p)的關系如圖所示，下列說法中正確的是A．將1molN2、3molH2置于1L密閉容器中發(fā)生反應，放出的熱量為92.4kJB．平衡狀態(tài)由A變到B時，平衡常數(shù)KA<KBC．上述反應在達到平衡后，增大壓強，H2的轉化率增大D．合成氨工業(yè)中常采用400~500℃的高溫以提高原料的轉化率考向2考查工業(yè)上選擇適宜生產條件的原則例2某工業(yè)生產中發(fā)生反應：2A(g)+B(g)2M(g)△H<0。下列有關該工業(yè)生產的說法正確的是()A.工業(yè)上合成M時，一定采用高壓條件，因為高壓有利于M的生成B.若物質B價廉易得，工業(yè)上一般采用加入過量的B以提高A和B的轉化率C.工業(yè)上一般采用較高溫度合成M,因溫度越高，反應物的轉化率越高D.工業(yè)生產中常采用催化劑，因為生產中使用催化劑可提高M的日產量【思維建?！炕瘜W反應適宜條件選擇的思維流程【變式訓練1】（2024·廣東惠州·三模）一定條件下，1-苯基丙炔(Ph-C=C-CH3)可與HCl發(fā)生催化加成，反應如下：反應過程中該炔烴及反應產物的占比隨時間的變化如圖(已知：反應I、Ⅲ為放熱反應)，下列說法不正確的是A．反應活化能：反應I<反應ⅡB．反應焓變：反應I<反應ⅡC．增加HCl濃度不會改變平衡時產物Ⅱ和產物I的比例D．選擇相對較短的反應時間，及時分離可獲得高產率的產物Ⅰ【變式訓練2】（2024·河北邯鄲·一模）對于放熱的可逆反應，某一給定轉化率下，最大反應速率對應的溫度稱為最適宜溫度。反應

在催化劑作用下原料的總轉化率與最適宜溫度(曲線Ⅰ)、原料的總平衡轉化率與溫度(曲線Ⅱ)的關系曲線示意圖最合理的是A． B．C． D．1．（2024·湖北卷）在超高壓下轉化為平行六面體的分子(如圖)。下列說法錯誤的是A．和互為同素異形體 B．中存在不同的氧氧鍵C．轉化為是熵減反應 D．常壓低溫下能穩(wěn)定存在2．（2023·遼寧卷）下列有關物質的工業(yè)制備反應錯誤的是A．合成氨：N2+3H22NH3 B．制HCl：H2+Cl22HClC．制粗硅：