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第04讲 化学反应的方向、化学反应的调控
目 录
01 考情透视·目标导航 2
02 知识导图·思维引航 3
03 考点突破·考法探究 3
考点一 化学反应的方向 3
知识点1 自发过程与自发反应 3
知识点2 化学反应的方向与能量、熵变的关系 4
知识点3 化学反应方向判断方法 5
考向1 考查自发过程和自发反应的概念 6
考向2 考查化学反应方向的判据 7
考点二 化学反应的调控 8
知识点1 控制反应条件的目的及措施 8
知识点2 工业合成氨的条件选择 9
考向1 考查合成氨反应适宜条件的选择 11
考向2 考查工业上选择适宜生产条件的原则 11
04 真题练习·命题洞见 13
考点要求 考题统计 考情分析
化学反应的方向 2024湖北卷12题，3分 2023湖北卷3题，3分 2022湖北卷8题，3分 2022浙江卷20题，2分 分析近三年高考试题，高考命题在本讲有以下规律： 1．从考查题型和内容上看，高考命题以选择题和非选择题呈现，主要考查化学反应的熵变及反应进行的方向、化工生产中条件的选择等。 2．从命题思路上看，侧重以化工生产为背景，考查结合反应速率及焓变考查化工生产条件的选择。 （1）选择题：考查反应进行的方向，工业生产适宜条件的选择。 （2）非选择题：常常与基本理论、工业生产相联系，通过图像或表格提供信息，从反应时间、投料比值、催化剂的选择、转化率等角度考查生产条件的选择； 3．根据高考命题特点和规律，复习时要注意以下方面：平衡原理在化工生产中的综合应用。
化学反应的调控 2023辽宁卷3题，3分 2021江苏卷14题，3分
复习目标： 1.结合学过的化学反应实例，了解自发过程和化学反应的自发性。 2.通过“有序”和“无序”的对比，了解熵和熵变的意义。 3.初步了解焓变和熵变对化学反应方向的影响，能用焓变和熵变解释化学反应的方向，培养证据推理与模型认知能力。 4.认识化学反应速率和化学平衡的综合调控在生产、生活和科学研究中的重要作用。 5.知道催化剂可以改变反应历程，对调控化学反应速率具有重要意义。
考点一 化学反应的方向
知识点1 自发过程与自发反应
1．自发过程
（1）概念：在一定条件下，不需要借助外力作用就能自动进行的过程。
（2）特点：
①体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或释放热量)。
②在密闭条件下，体系有从有序转变为无序的倾向性(无序体系更加稳定)。
2．自发反应
（1）概念：在一定条件下无需外界帮助就能自发进行的反应称为自发反应。
（2）特点：
①自发反应具有方向性，即反应的某个方向在一定条件下自发进行，而该反应的逆方向在该条件下肯定不能自发进行。
②能够自发进行的反应在常温下不一定能够发生，自发性只能用于判断反应的方向,不能确定反应是否一定会发生和发生的速率。
知识点2 化学反应的方向与能量、熵变的关系
1．熵与熵变
（1）熵的含义：熵是衡量一个体系混乱度的物理量，即表示体系的不规则或无序状态程度的物理量。混乱度越大,体系越无序,体系的熵就越大。用符号S表示。同一条件下，不同物质有不同的熵值，同一物质在不同状态下熵值也不同，一般规律是S(g)>S(l)>S(s)。
（2）熵变的含义：熵变是反应前后体系熵的变化，用ΔS表示，化学反应的ΔS越大，越有利于反应自发进行。
2．化学反应的方向与能量的关系
能量变化是一个与反应能否自发进行有关的因素，但不是决定反应能否自发进行的惟一因素。
（1）多数能自发进行的化学反应是放热反应。
例如：在常温、常压下，氢氧化亚铁被氧化为氢氧化铁的反应是自发的，反应放热：
4Fe(OH)2(s)＋2H2O（1）＋O2(g)===4Fe(OH)3(s) ΔH(298 K)＝－444.3 kJ/mol
（2）有不少吸热反应也能自发进行。
例如：NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)===CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O（1） ΔH(298 K)＝＋37.30 kJ/mol
（3）有一些吸热反应在室温条件下不能自发进行，但在较高温度下则能自发进行。
例如：在室温下和较高温度下均为吸热过程的CaCO3的分解反应。
CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g) ΔH(298 K)＝＋178.2 kJ/mol ΔH(1 200 K)＝＋176.5 kJ/mol
结论：研究表明，对于化学反应而言，绝大多数放热反应都能自发进行，且反应放出的热量越多，体系能量降低得也越多，反应越完全。可见，反应的焓变是制约化学反应能否自发进行的因素之一。
注意：①反应能量判据不是决定反应能否自发进行的惟一因素。②有些吸热反应也能自发进行。
3．化学反应的方向与熵变的关系
化学反应中要发生物质的变化或物质状态的变化，因此存在着熵变。反应的熵变ΔS为反应产物总熵与反应物总熵之差。对于确定的化学反应，在一定条件下具有确定的熵变。
（1）许多熵增加的反应在常温、常压下可以自发进行。产生气体的反应，气体物质的物质的量增大的反应，熵变通常都是正值，为熵增反应。
例如：2H2O2(aq)===2H2O(l)＋O2(g)；NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)===CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(l)；
（2）有些熵增的反应在常温、常压下不能自发进行，但在较高温度下可以自发进行。
例如：CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)；C(石墨，s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)；
（3）铝热反应是熵减的反应，它在一定条件下也可以自发进行。
例如：2Al(s)＋Fe2O3(s)===Al2O3(s)＋2Fe(s)；
结论：研究表明，除了热效应外，决定化学反应能否自发进行的另一个因素是体系的混乱度，大多数自发反应有趋向于体系混乱度增大的倾向。
注意：①少数熵减少的反应在一定条件下也可以自发进行,如NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)。②孤立体系或绝热体系的自发过程才向着熵增的方向进行。
知识点3 化学反应方向判断方法
1．传统的判断方法
（1）由不稳定物质向稳定物质转变
2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O，稳定性：NaCO3＞NaHCO3。
（2）离子反应中，对于复分解反应，一般是由易电离的物质向难电离的物质转变，或向离子浓度减小的方向转变。
①由溶解度大的物质向溶解度小的物质转变。
如Na2SO4＋CaCl2===CaSO4↓(微溶)＋2NaCl，CaSO4＋Na2CO3===CaCO3↓＋Na2SO4，所以溶解性：CaCl2＞CaSO4＞CaCO3。
②由相对强酸(碱)向相对弱酸(碱)转变。
如2CH3COOH＋Na2CO3===2CH3COONa＋CO2↑＋H2O，NaSiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3，所以酸性强弱：CH3COOH＞H2CO3＞H2SiO3。
（3）由难挥发(高沸点)性物质向易挥发(低沸点)性物质转变。
①由难挥发性酸向易挥发性酸转变。
如NaCl＋H2SO4(浓)NaHSO4＋HCl↑，所以沸点：H2SO4(浓)＞HCl。
②由难挥发性酸酐向易挥发性酸酐转变。
如CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑，所以沸点：SiO2＞CO2。
③由难挥发性金属向易挥发性金属转变。
如2RbCl＋MgMgCl2＋2Rb，所以沸点：Mg＞Rb。
（4）由氧化性(还原性)强的物质向氧化性(还原性)弱的物质的转变。
如2FeCl3＋2KI===2FeCl2＋2KCl＋I2,2FeCl2＋Cl2===2FeCl3，所以氧化性Cl2＞FeCl3＞I2。
2．用焓变和熵变判断反应的方向
体系的自由能变化(符号为ΔG，单位为 kJ/mol)综合考虑了焓变和熵变对体系的影响，可用于化学反应自发进行的方向的判断，ΔG＝ΔH－TΔS。
（1）当ΔH＜0，ΔS＞0时，ΔG＜0，反应自发进行。
（2）当ΔH＞0，ΔS＜0时，ΔG＞0，反应不能自发进行。
（3）当ΔH＞0，ΔS＞0或ΔH＜0，ΔS＜0时，反应是否自发进行与温度有关，在一定温度下可使ΔG＝0，即反应达平衡状态。
（4）ΔH<0、ΔS<0时,则ΔH-TΔS在较低温度时可能小于零,所以低温有利于反应自发进行。图解如下:
【易错提醒】①根据ΔH－TΔS＜0判断的只是反应能否自发进行的可能性，具体的反应能否实际发生，还涉及到化学反应速率的问题。
②判断一个化学反应能否自发进行，若无任何外加条件，可以认为我们所学过的化学反应(电解反应除外)都是能够自发进行的。
考向1 考查自发过程和自发反应的概念
例1下列不属于自发进行的变化是（ ）
A．红墨水加到清水使整杯水变红
B．冰在室温下融化成水
C．水电解生成氢气和氧气
D．铁器在潮湿的空气中生锈
【易错提醒】关于反应自发性需要注意：（1）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。（2）自发过程的两种倾向：①体系趋向于高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或释放热量)。②在密闭条件下，体系有从有序转变为无序的倾向性(无序体系更加稳定)。
【变式训练1】有关化学反应的说法，正确的是
A．自发反应都是放热反应 B．自发反应都是熵增大的反应
C．自发反应一定能实现 D．非自发反应在一定条件下能实现
【变式训练2】下列关于自发过程的叙述中，正确的是
A．只有不需要任何条件就能够自动进行的过程才是自发过程
B．需要加热才能够进行的过程肯定不是自发过程
C．非自发过程，改变温度也不能变为自发过程
D．能自发进行的反应不一定能迅速发生反应
考向2 考查化学反应方向的判据
例2（2024·辽宁·模拟预测）向体积均为的甲、乙两个恒容密闭容器中分别充入和，发生反应：。分别在绝热、恒温条件下进行，两反应体系的压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法错误的是
A．正反应在较低温度下能自发进行
B．乙在恒温条件下进行，
C．a点的正反应速率大于c点的正反应速率
D．甲条件下平衡常数K小于20.25
【思维建模】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，复合判据ΔH－TΔS<0的反应不一定能够实际发生，只是指出了在该条件下化学反应自发进行的趋势，还要考虑化学反应的快慢问题。
2．焓变、熵变和温度对化学反应方向的影响
ΔH ΔS ΔH－TΔS 反应情况
－ ＋ 永远是负值 在任何温度下过程均自发进行
＋ － 永远是正值 在任何温度下过程均非自发进行
＋ ＋ 低温为正高温为负 低温时非自发，高温时自发
－ － 低温为负高温为正 低温时自发，高温时非自发
【变式训练1】（2024·黑龙江牡丹江·一模）工业以硫黄或黄铁矿(主要成分FeS2，烧渣主要成分为Fe2O3)为主要原料生产硫酸主要流程如下：
下列说法正确的是
A．高温焙烧1 mol FeS2时转移的电子数为15 NA(NA代表阿伏加德罗数值)
B．SO2与H2S反应生成淡黄色沉淀，体现了SO2的还原性
C．反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)具有自发性的原因是ΔH＜0
D．98%浓硫酸粘度较高，与其范德华力较大有关
【变式训练2】（2024·江苏南通·二模）可用于低温下催化氧化HCHO：。下列关于催化氧化甲醛的反应说法正确的是
A．该反应， B．HCHO、、均为极性分子
C．升高温度，增大，减小 D．使用催化剂降低了该反应的焓变
考点二 化学反应的调控
知识点1 控制反应条件的目的及措施
1．控制反应条件的目的
（1）促进有利的化学反应：通过控制反应条件，可以加快化学反应速率，提高反应物的转化率，从而促进有利的化学反应进行。
（2）抑制有害的化学反应：通过控制反应条件，也可以减缓化学反应速率，减少甚至消除有害物质的产生或控制副反应的发生，从而抑制有害的化学反应继续进行。
2.控制反应条件考虑因素：在实际生产中常常需要结合设备条件、安全操作、经济成本等情况，综合考虑影响化学反应速率和化学平衡的因素，寻找适宜的生产条件。此外，还要根据环境保护及社会效益等方面的规定和要求做出分析，权衡利弊，才能实施生产。
3．控制反应条件的基本措施
（1）控制化学反应速率的措施
通过改变反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强(或浓度)、固体的表面积以及使用催化剂等途径调控反应速率。
（2）提高转化率的措施
通过改变可逆反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强(或浓度)等改变可逆反应的限度，从而提高转化率。
4.工业上选择适宜生产条件的原则
外界 条件 有利于加快速率的条件控制 有利于平衡正向移动的条件控制 综合分析结果
浓度 增大反应物的浓度 增大反应物的浓度、减小生成物的浓度 不断地补充反应物、及时地分离出生成物
催化剂 加合适的催化剂 不需要 加合适的催化剂
温度 高温 ΔH＜0 低温 兼顾速率和平衡，考虑催化剂的适宜温度
ΔH＞0 高温 在设备条件允许的前提下，尽量采取高温并考虑催化剂的活性
压强 高压(有气体参加) Δνg＜0 高压 在设备条件允许的前提下，尽量采取高压
Δνg＞0 低压 兼顾速率和平衡，选取适宜的压强
知识点2 工业合成氨的条件选择
1、合成氨反应的特点
（1）反应：合成氨反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。已知298 K时：ΔH＝－92.4 kJmol－1，ΔS＝－198.2 Jmol－1K－1。
（2）特点：
①可逆反应
②放热反应：ΔH<0
③熵减的反应：ΔS<0
④常温(298 K)下，ΔH－TΔS<0，能自发进行。
2、合成氨反应特点的分析
对合成氨反应的影响 影响因素
浓度 温度 压强 催化剂
增大合成氨的反应速率 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 无影响
3、工业合成氨的适宜条件
1）工业合成氨的适宜条件
外部条件 工业合成氨的适宜条件
压强 根据反应器可使用的钢材质量及综合指标来选择压强(10～30 MPa)
温度 适宜温度，400～500 ℃
催化剂 使用铁触媒做催化剂（500℃左右时的活性最大）
浓度 N2和H2的物质的量之比为1∶2.8的投料比，氨及时从混合气中分离出去
2）问题讨论
（1）压强：目前我国合成氨厂一般采用的压强在10～30 MPa，不采用更高压强的理由是：压强越大，对设备的要求越高、需要的动力越大。
（2）温度：升高温度能提高化学反应速率，但工业合成氨温度不能太高的理由是：
①合成氨反应为放热反应，升高温度，转化率降低。
②400～500_℃催化剂活性最大，升高温度，催化剂活性减弱。
注意：工业生产中，必须从反应限度和反应速率两个角度选择合成氨的适宜条件，既要考虑尽量增大反应物的转化率，充分利用原料，又要选择较快的反应速率，提高单位时间内的产量，同时还要考虑设备的要求和技术条件。
4、合成氨的生产流程
（1）生产流程
（2）流程分析
①原料气干燥、净化：除去原料气中的水蒸气及其他气体杂质，防止与催化剂接触时，导致催化剂“中毒”而降低或丧失催化活性
②压缩机加压：增大压强
③热交换：合成氨反应为放热反应，反应体系温度逐渐升高，为原料气反应提供热量，故热交换可充分利用能源，提高经济效益。
④冷却：生成物NH3的液化需较低温度采取迅速冷却的方法，可使气态氨变成液氨后及时从平衡混合物中分离出来，以促使平衡向生成NH3的方向移动。
⑤循环使用原料气：因合成氨反应为可逆反应，平衡混合物中含有原料气，将NH3分离后的原料气循环利用，并及时补充N2和H2,使反应物保持一定的浓度，以利于合成氨反应，提高经济效益。
考向1 考查合成氨反应适宜条件的选择
例1工业合成氨的反应为：N2(g) + 3H2(g)2NH3(g) △H <0，该反应应采取的适宜条件是
A．低温、高压、催化剂 B．适宜的温度、压强、催化剂
C．低温、常压、催化剂 D．高温、高压、催化剂
【思维建模】工业生产中，必须从反应限度和反应速率两个角度选择合成氨的适宜条件，既要考虑尽量增大反应物的转化率，充分利用原料，又要选择较快的反应速率，提高单位时间内的产量，同时还要考虑设备的要求和技术条件。
【变式训练1】氨是制造化肥的重要原料，如图为工业合成氨的流程图。下列有关说法错误的是
A．工业上制氮气一般用分离液态空气法
B．步骤②、③、④、⑤均有利于提高反应物的平衡转化率
C．步骤①中“净化”N2、H2混合气体可以防止催化剂中毒
D．步骤③中温度选择500℃，主要是考虑催化剂的活性
【变式训练2】（23-24高三上·天津·阶段考试）某温度下发生反应：3H2(g)+N2(g) 2NH3(g) ΔH=-92.4kJ/mol，N2的转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图所示，下列说法中正确的是
A．将1molN2、3molH2置于1L密闭容器中发生反应，放出的热量为92.4kJ
B．平衡状态由A变到B时，平衡常数KAC．上述反应在达到平衡后，增大压强，H2的转化率增大
D．合成氨工业中常采用400~500℃的高温以提高原料的转化率
考向2 考查工业上选择适宜生产条件的原则
例2某工业生产中发生反应：2A(g)+B(g) 2M(g)△H<0。下列有关该工业生产的说法正确的是( )
A.工业上合成M时，一定采用高压条件，因为高压有利于M的生成
B.若物质B价廉易得，工业上一般采用加入过量的B以提高A和B的转化率
C.工业上一般采用较高温度合成M,因温度越高，反应物的转化率越高
D.工业生产中常采用催化剂，因为生产中使用催化剂可提高M的日产量
【思维建模】化学反应适宜条件选择的思维流程
【变式训练1】（2024·广东惠州·三模）一定条件下，1-苯基丙炔(Ph-C=C-CH3)可与HCl发生催化加成，反应如下：
反应过程中该炔烃及反应产物的占比随时间的变化如图(已知：反应I、Ⅲ为放热反应)，下列说法不正确的是
A．反应活化能：反应I<反应Ⅱ
B．反应焓变：反应I<反应Ⅱ
C．增加HCl浓度不会改变平衡时产物Ⅱ和产物I的比例
D．选择相对较短的反应时间，及时分离可获得高产率的产物Ⅰ
【变式训练2】（2024·河北邯郸·一模）对于放热的可逆反应，某一给定转化率下，最大反应速率对应的温度称为最适宜温度。反应 在催化剂作用下原料的总转化率与最适宜温度(曲线Ⅰ)、原料的总平衡转化率与温度(曲线Ⅱ)的关系曲线示意图最合理的是
A． B．
C． D．
1．（2024·湖北卷）在超高压下转化为平行六面体的分子(如图)。下列说法错误的是
A．和互为同素异形体 B．中存在不同的氧氧键
C．转化为是熵减反应 D．常压低温下能稳定存在
2．（2023·辽宁卷）下列有关物质的工业制备反应错误的是
A．合成氨：N2+3H22NH3 B．制HCl：H2+Cl22HCl
C．制粗硅：SiO2+2CSi+2CO D．冶炼镁：2MgO(熔融)2Mg+O2↑
3．（2022·浙江卷）AB型强电解质在水中的溶解(可视作特殊的化学反应)表示为AB(s)=An+(aq)+Bn-(aq)，其焓变和熵变分别为ΔH和ΔS。对于不同组成的AB型强电解质，下列说法正确的是
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
4．（2021·江苏卷）NH3与O2作用分别生成N2、NO、N2O的反应均为放热反应。工业尾气中的NH3可通过催化氧化为N2除去。将一定比例的NH3、O2和N2的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应管，NH3的转化率、生成N2的选择性[100%]与温度的关系如图所示。
下列说法正确的是
A．其他条件不变，升高温度，NH3的平衡转化率增大
B．其他条件不变，在175～300 ℃范围，随温度的升高，出口处N2和氮氧化物的量均不断增大
C．催化氧化除去尾气中的NH3应选择反应温度高于250 ℃
D．高效除去尾气中的NH3，需研发低温下NH3转化率高和N2选择性高的催化剂
5．（2016·上海卷）在硫酸工业生产中，为了有利于SO2的转化，且能充分利用热能，采用了中间有热交换器的接触室（见图）。下列说法错误的是（ ）
A．a、b两处的混合气体成分含量相同，温度不同
B．c、d两处的混合气体成分含量相同，温度不同
C．热交换器的作用是预热待反应的气体，冷却反应后的气体
D．c处气体经热交换后再次催化氧化的目的是提高SO2的转化率
6．（2010·上海卷）据报道，在300℃、70MPa下由二氧化碳和氢气合成乙醇已成为现实：2CO2（g）+6H2（g）CH3CH2OH（g）+3H2O（g），下列叙述错误的是
A．使用Cu-Zn-Fe催化剂可大大提高生产效率
B．反应需在300℃进行可推测该反应是吸热反应
C．充入大量CO2气体可提高H2的转化率
D．从平衡混合气体中分离出CH3CH2OH和H2O可提高CO2和H2的利用率
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第04讲 化学反应的方向、化学反应的调控
目 录
01 考情透视·目标导航 2
02 知识导图·思维引航 3
03 考点突破·考法探究 3
考点一 化学反应的方向 3
知识点1 自发过程与自发反应 3
知识点2 化学反应的方向与能量、熵变的关系 4
知识点3 化学反应方向判断方法 5
考向1 考查自发过程和自发反应的概念 6
考向2 考查化学反应方向的判据 7
考点二 化学反应的调控 9
知识点1 控制反应条件的目的及措施 9
知识点2 工业合成氨的条件选择 10
考向1 考查合成氨反应适宜条件的选择 12
考向2 考查工业上选择适宜生产条件的原则 13
04 真题练习·命题洞见 15
考点要求 考题统计 考情分析
化学反应的方向 2024湖北卷12题，3分 2023湖北卷3题，3分 2022湖北卷8题，3分 2022浙江卷20题，2分 分析近三年高考试题，高考命题在本讲有以下规律： 1．从考查题型和内容上看，高考命题以选择题和非选择题呈现，主要考查化学反应的熵变及反应进行的方向、化工生产中条件的选择等。 2．从命题思路上看，侧重以化工生产为背景，考查结合反应速率及焓变考查化工生产条件的选择。 （1）选择题：考查反应进行的方向，工业生产适宜条件的选择。 （2）非选择题：常常与基本理论、工业生产相联系，通过图像或表格提供信息，从反应时间、投料比值、催化剂的选择、转化率等角度考查生产条件的选择； 3．根据高考命题特点和规律，复习时要注意以下方面：平衡原理在化工生产中的综合应用。
化学反应的调控 2023辽宁卷3题，3分 2021江苏卷14题，3分
复习目标： 1.结合学过的化学反应实例，了解自发过程和化学反应的自发性。 2.通过“有序”和“无序”的对比，了解熵和熵变的意义。 3.初步了解焓变和熵变对化学反应方向的影响，能用焓变和熵变解释化学反应的方向，培养证据推理与模型认知能力。 4.认识化学反应速率和化学平衡的综合调控在生产、生活和科学研究中的重要作用。 5.知道催化剂可以改变反应历程，对调控化学反应速率具有重要意义。
考点一 化学反应的方向
知识点1 自发过程与自发反应
1．自发过程
（1）概念：在一定条件下，不需要借助外力作用就能自动进行的过程。
（2）特点：
①体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或释放热量)。
②在密闭条件下，体系有从有序转变为无序的倾向性(无序体系更加稳定)。
2．自发反应
（1）概念：在一定条件下无需外界帮助就能自发进行的反应称为自发反应。
（2）特点：
①自发反应具有方向性，即反应的某个方向在一定条件下自发进行，而该反应的逆方向在该条件下肯定不能自发进行。
②能够自发进行的反应在常温下不一定能够发生，自发性只能用于判断反应的方向,不能确定反应是否一定会发生和发生的速率。
知识点2 化学反应的方向与能量、熵变的关系
1．熵与熵变
（1）熵的含义：熵是衡量一个体系混乱度的物理量，即表示体系的不规则或无序状态程度的物理量。混乱度越大,体系越无序,体系的熵就越大。用符号S表示。同一条件下，不同物质有不同的熵值，同一物质在不同状态下熵值也不同，一般规律是S(g)>S(l)>S(s)。
（2）熵变的含义：熵变是反应前后体系熵的变化，用ΔS表示，化学反应的ΔS越大，越有利于反应自发进行。
2．化学反应的方向与能量的关系
能量变化是一个与反应能否自发进行有关的因素，但不是决定反应能否自发进行的惟一因素。
（1）多数能自发进行的化学反应是放热反应。
例如：在常温、常压下，氢氧化亚铁被氧化为氢氧化铁的反应是自发的，反应放热：
4Fe(OH)2(s)＋2H2O（1）＋O2(g)===4Fe(OH)3(s) ΔH(298 K)＝－444.3 kJ/mol
（2）有不少吸热反应也能自发进行。
例如：NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)===CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O（1） ΔH(298 K)＝＋37.30 kJ/mol
（3）有一些吸热反应在室温条件下不能自发进行，但在较高温度下则能自发进行。
例如：在室温下和较高温度下均为吸热过程的CaCO3的分解反应。
CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g) ΔH(298 K)＝＋178.2 kJ/mol ΔH(1 200 K)＝＋176.5 kJ/mol
结论：研究表明，对于化学反应而言，绝大多数放热反应都能自发进行，且反应放出的热量越多，体系能量降低得也越多，反应越完全。可见，反应的焓变是制约化学反应能否自发进行的因素之一。
注意：①反应能量判据不是决定反应能否自发进行的惟一因素。②有些吸热反应也能自发进行。
3．化学反应的方向与熵变的关系
化学反应中要发生物质的变化或物质状态的变化，因此存在着熵变。反应的熵变ΔS为反应产物总熵与反应物总熵之差。对于确定的化学反应，在一定条件下具有确定的熵变。
（1）许多熵增加的反应在常温、常压下可以自发进行。产生气体的反应，气体物质的物质的量增大的反应，熵变通常都是正值，为熵增反应。
例如：2H2O2(aq)===2H2O(l)＋O2(g)；NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)===CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(l)；
（2）有些熵增的反应在常温、常压下不能自发进行，但在较高温度下可以自发进行。
例如：CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)；C(石墨，s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)；
（3）铝热反应是熵减的反应，它在一定条件下也可以自发进行。
例如：2Al(s)＋Fe2O3(s)===Al2O3(s)＋2Fe(s)；
结论：研究表明，除了热效应外，决定化学反应能否自发进行的另一个因素是体系的混乱度，大多数自发反应有趋向于体系混乱度增大的倾向。
注意：①少数熵减少的反应在一定条件下也可以自发进行,如NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)。②孤立体系或绝热体系的自发过程才向着熵增的方向进行。
知识点3 化学反应方向判断方法
1．传统的判断方法
（1）由不稳定物质向稳定物质转变
2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O，稳定性：NaCO3＞NaHCO3。
（2）离子反应中，对于复分解反应，一般是由易电离的物质向难电离的物质转变，或向离子浓度减小的方向转变。
①由溶解度大的物质向溶解度小的物质转变。
如Na2SO4＋CaCl2===CaSO4↓(微溶)＋2NaCl，CaSO4＋Na2CO3===CaCO3↓＋Na2SO4，所以溶解性：CaCl2＞CaSO4＞CaCO3。
②由相对强酸(碱)向相对弱酸(碱)转变。
如2CH3COOH＋Na2CO3===2CH3COONa＋CO2↑＋H2O，NaSiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3，所以酸性强弱：CH3COOH＞H2CO3＞H2SiO3。
（3）由难挥发(高沸点)性物质向易挥发(低沸点)性物质转变。
①由难挥发性酸向易挥发性酸转变。
如NaCl＋H2SO4(浓)NaHSO4＋HCl↑，所以沸点：H2SO4(浓)＞HCl。
②由难挥发性酸酐向易挥发性酸酐转变。
如CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑，所以沸点：SiO2＞CO2。
③由难挥发性金属向易挥发性金属转变。
如2RbCl＋MgMgCl2＋2Rb，所以沸点：Mg＞Rb。
（4）由氧化性(还原性)强的物质向氧化性(还原性)弱的物质的转变。
如2FeCl3＋2KI===2FeCl2＋2KCl＋I2,2FeCl2＋Cl2===2FeCl3，所以氧化性Cl2＞FeCl3＞I2。
2．用焓变和熵变判断反应的方向
体系的自由能变化(符号为ΔG，单位为 kJ/mol)综合考虑了焓变和熵变对体系的影响，可用于化学反应自发进行的方向的判断，ΔG＝ΔH－TΔS。
（1）当ΔH＜0，ΔS＞0时，ΔG＜0，反应自发进行。
（2）当ΔH＞0，ΔS＜0时，ΔG＞0，反应不能自发进行。
（3）当ΔH＞0，ΔS＞0或ΔH＜0，ΔS＜0时，反应是否自发进行与温度有关，在一定温度下可使ΔG＝0，即反应达平衡状态。
（4）ΔH<0、ΔS<0时,则ΔH-TΔS在较低温度时可能小于零,所以低温有利于反应自发进行。图解如下:
【易错提醒】①根据ΔH－TΔS＜0判断的只是反应能否自发进行的可能性，具体的反应能否实际发生，还涉及到化学反应速率的问题。
②判断一个化学反应能否自发进行，若无任何外加条件，可以认为我们所学过的化学反应(电解反应除外)都是能够自发进行的。
考向1 考查自发过程和自发反应的概念
例1下列不属于自发进行的变化是（ ）
A．红墨水加到清水使整杯水变红
B．冰在室温下融化成水
C．水电解生成氢气和氧气
D．铁器在潮湿的空气中生锈
【解析】A．红墨水浓度大于水，微粒向浓度低的方向扩散，是自发进行的物理过程，A不符合题意；B．冰的熔点为0℃，水常温下是液体，冰在室温下融化成水，是自发进行的物理过程，B不符合题意；C．水电解生成氢气和氧气，是强制发生的氧化还原反应，不能自发进行，C符合题意；D．铁在潮湿的空气中生锈是发生了电化腐蚀，是自发进行的化学过程，D不符合题意；故选C。
【答案】C
【易错提醒】关于反应自发性需要注意：（1）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。（2）自发过程的两种倾向：①体系趋向于高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或释放热量)。②在密闭条件下，体系有从有序转变为无序的倾向性(无序体系更加稳定)。
【变式训练1】有关化学反应的说法，正确的是
A．自发反应都是放热反应 B．自发反应都是熵增大的反应
C．自发反应一定能实现 D．非自发反应在一定条件下能实现
【答案】D
【分析】化学反应是否能自发进行，取决于焓变和熵变，根据△G=△H-T△S，如△G＜0，则反应能自发进行。
【解析】A．化学反应是否能自发进行，取决于焓变和熵变，不仅仅取决于焓变，故A错误；B．化学反应是否能自发进行，取决于焓变和熵变，不仅仅取决于熵变，故B错误；C．自发反应是一定条件下的可能性，是否一定实际发生，还要看化学反应速率，故C错误；D．自发进行是相对的，在一定条件下，如△G＜0，则反应能实现，即非自发反应在一定条件下也能实现，D项正确。答案选D。
【变式训练2】下列关于自发过程的叙述中，正确的是
A．只有不需要任何条件就能够自动进行的过程才是自发过程
B．需要加热才能够进行的过程肯定不是自发过程
C．非自发过程，改变温度也不能变为自发过程
D．能自发进行的反应不一定能迅速发生反应
【答案】D
【解析】A．反应自发进行的判断依据是△H-T△S＜0；自发进行的反应也需要一定条件才可以发生，故A错误；B．有些自发进行的反应也需要反应条件，才能进行，如氢气和氧气需要点燃反应，故B错误；C．非自发过程，改变温度使△H-T△S＜0，故C错误；D．有些自发进行的反应也需要反应条件，才能进行，只有达到发生的条件才能发生反应，故D正确；故选D．
考向2 考查化学反应方向的判据
例2（2024·辽宁·模拟预测）向体积均为的甲、乙两个恒容密闭容器中分别充入和，发生反应：。分别在绝热、恒温条件下进行，两反应体系的压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法错误的是
A．正反应在较低温度下能自发进行
B．乙在恒温条件下进行，
C．a点的正反应速率大于c点的正反应速率
D．甲条件下平衡常数K小于20.25
【答案】D
【解析】A．由图可知，正反应是放热反应，ΔH<0，气体分子数减小，ΔS<0，ΔG=ΔH-TΔS，ΔG<0反应自发，故该在较低温度下能自发进行，A项正确；B．曲线甲恒容密闭容器中压强增大，说明甲在绝热过程进行，乙在恒温过程进行，B项正确；C．平衡时，，a的反应物浓度大于c的反应物浓度，即a的正反应速率大于c的正反应速率，C项正确；D．在恒温恒容条件下，气体压强之比等于总物质的量之比，根据三段式，
，解得，b点浓度商，a、b点总压强相等，容器体积相等，a点温度较高，故a点气体的物质的量小于b点，正反应是气体分子数减小的反应，说明a点的转化率大于b点，即a点平衡常数K大于b点Q，D项错误；本题选D。
【思维建模】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，复合判据ΔH－TΔS<0的反应不一定能够实际发生，只是指出了在该条件下化学反应自发进行的趋势，还要考虑化学反应的快慢问题。
2．焓变、熵变和温度对化学反应方向的影响
ΔH ΔS ΔH－TΔS 反应情况
－ ＋ 永远是负值 在任何温度下过程均自发进行
＋ － 永远是正值 在任何温度下过程均非自发进行
＋ ＋ 低温为正高温为负 低温时非自发，高温时自发
－ － 低温为负高温为正 低温时自发，高温时非自发
【变式训练1】（2024·黑龙江牡丹江·一模）工业以硫黄或黄铁矿(主要成分FeS2，烧渣主要成分为Fe2O3)为主要原料生产硫酸主要流程如下：
下列说法正确的是
A．高温焙烧1 mol FeS2时转移的电子数为15 NA(NA代表阿伏加德罗数值)
B．SO2与H2S反应生成淡黄色沉淀，体现了SO2的还原性
C．反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)具有自发性的原因是ΔH＜0
D．98%浓硫酸粘度较高，与其范德华力较大有关
【答案】C
【分析】硫黄或黄铁矿高温下与空气中的氧气反应，生成SO2和Fe2O3；SO2在V2O5作催化剂、400~500℃下被O2进一步氧化生成SO3，SO3被98%浓硫酸吸收，生成H2SO4 SO3。
【解析】A．高温焙烧1 mol FeS2时，Fe由+2价升高到+3价，S由-1价升高到+4价，则转移的电子数为11 NA(NA代表阿伏加德罗数值)，A不正确；B．SO2与H2S反应生成淡黄色S沉淀，SO2中S元素由+4价降低到0价，体现了SO2的氧化性，B不正确；C．反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的ΔS＜0，要使△H-TΔS＜0，应使ΔH＜0，则反应具有自发性的原因是ΔH＜0，C正确；D．98%浓硫酸粘度较高，与分子间能形成氢键有关，D不正确；故选C。
【变式训练2】（2024·江苏南通·二模）可用于低温下催化氧化HCHO：。下列关于催化氧化甲醛的反应说法正确的是
A．该反应， B．HCHO、、均为极性分子
C．升高温度，增大，减小 D．使用催化剂降低了该反应的焓变
【答案】A
【解析】A．根据方程式可知，该反应，根据反应可自发进行，放热的熵减反应低温可自发进行，所以判断，A正确；B．为直线形分子，属于非极性分子，B错误；C．升高温度，正逆反应速率均增大，C错误；D．催化剂可以改变反应活化能，不能改变反应焓变，D错误；答案选A。
考点二 化学反应的调控
知识点1 控制反应条件的目的及措施
1．控制反应条件的目的
（1）促进有利的化学反应：通过控制反应条件，可以加快化学反应速率，提高反应物的转化率，从而促进有利的化学反应进行。
（2）抑制有害的化学反应：通过控制反应条件，也可以减缓化学反应速率，减少甚至消除有害物质的产生或控制副反应的发生，从而抑制有害的化学反应继续进行。
2.控制反应条件考虑因素：在实际生产中常常需要结合设备条件、安全操作、经济成本等情况，综合考虑影响化学反应速率和化学平衡的因素，寻找适宜的生产条件。此外，还要根据环境保护及社会效益等方面的规定和要求做出分析，权衡利弊，才能实施生产。
3．控制反应条件的基本措施
（1）控制化学反应速率的措施
通过改变反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强(或浓度)、固体的表面积以及使用催化剂等途径调控反应速率。
（2）提高转化率的措施
通过改变可逆反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强(或浓度)等改变可逆反应的限度，从而提高转化率。
4.工业上选择适宜生产条件的原则
外界 条件 有利于加快速率的条件控制 有利于平衡正向移动的条件控制 综合分析结果
浓度 增大反应物的浓度 增大反应物的浓度、减小生成物的浓度 不断地补充反应物、及时地分离出生成物
催化剂 加合适的催化剂 不需要 加合适的催化剂
温度 高温 ΔH＜0 低温 兼顾速率和平衡，考虑催化剂的适宜温度
ΔH＞0 高温 在设备条件允许的前提下，尽量采取高温并考虑催化剂的活性
压强 高压(有气体参加) Δνg＜0 高压 在设备条件允许的前提下，尽量采取高压
Δνg＞0 低压 兼顾速率和平衡，选取适宜的压强
知识点2 工业合成氨的条件选择
1、合成氨反应的特点
（1）反应：合成氨反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。已知298 K时：ΔH＝－92.4 kJmol－1，ΔS＝－198.2 Jmol－1K－1。
（2）特点：
①可逆反应
②放热反应：ΔH<0
③熵减的反应：ΔS<0
④常温(298 K)下，ΔH－TΔS<0，能自发进行。
2、合成氨反应特点的分析
对合成氨反应的影响 影响因素
浓度 温度 压强 催化剂
增大合成氨的反应速率 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 无影响
3、工业合成氨的适宜条件
1）工业合成氨的适宜条件
外部条件 工业合成氨的适宜条件
压强 根据反应器可使用的钢材质量及综合指标来选择压强(10～30 MPa)
温度 适宜温度，400～500 ℃
催化剂 使用铁触媒做催化剂（500℃左右时的活性最大）
浓度 N2和H2的物质的量之比为1∶2.8的投料比，氨及时从混合气中分离出去
2）问题讨论
（1）压强：目前我国合成氨厂一般采用的压强在10～30 MPa，不采用更高压强的理由是：压强越大，对设备的要求越高、需要的动力越大。
（2）温度：升高温度能提高化学反应速率，但工业合成氨温度不能太高的理由是：
①合成氨反应为放热反应，升高温度，转化率降低。
②400～500_℃催化剂活性最大，升高温度，催化剂活性减弱。
注意：工业生产中，必须从反应限度和反应速率两个角度选择合成氨的适宜条件，既要考虑尽量增大反应物的转化率，充分利用原料，又要选择较快的反应速率，提高单位时间内的产量，同时还要考虑设备的要求和技术条件。
4、合成氨的生产流程
（1）生产流程
（2）流程分析
①原料气干燥、净化：除去原料气中的水蒸气及其他气体杂质，防止与催化剂接触时，导致催化剂“中毒”而降低或丧失催化活性
②压缩机加压：增大压强
③热交换：合成氨反应为放热反应，反应体系温度逐渐升高，为原料气反应提供热量，故热交换可充分利用能源，提高经济效益。
④冷却：生成物NH3的液化需较低温度采取迅速冷却的方法，可使气态氨变成液氨后及时从平衡混合物中分离出来，以促使平衡向生成NH3的方向移动。
⑤循环使用原料气：因合成氨反应为可逆反应，平衡混合物中含有原料气，将NH3分离后的原料气循环利用，并及时补充N2和H2,使反应物保持一定的浓度，以利于合成氨反应，提高经济效益。
考向1 考查合成氨反应适宜条件的选择
例1工业合成氨的反应为：N2(g) + 3H2(g)2NH3(g) △H <0，该反应应采取的适宜条件是
A．低温、高压、催化剂 B．适宜的温度、压强、催化剂
C．低温、常压、催化剂 D．高温、高压、催化剂
【解析】降温平衡右移，但反应速率太慢，从反应速率和催化剂的活性考虑，温度选在500℃左右，增大压强，平衡右移，但压强太大，对设备要求很高，所以也要选择适宜的压强，催化剂能增大反应速率，也要选择适宜的催化剂。答案选B。
【答案】B
【思维建模】工业生产中，必须从反应限度和反应速率两个角度选择合成氨的适宜条件，既要考虑尽量增大反应物的转化率，充分利用原料，又要选择较快的反应速率，提高单位时间内的产量，同时还要考虑设备的要求和技术条件。
【变式训练1】氨是制造化肥的重要原料，如图为工业合成氨的流程图。下列有关说法错误的是
A．工业上制氮气一般用分离液态空气法
B．步骤②、③、④、⑤均有利于提高反应物的平衡转化率
C．步骤①中“净化”N2、H2混合气体可以防止催化剂中毒
D．步骤③中温度选择500℃，主要是考虑催化剂的活性
【答案】B
【解析】A．由于空气中最主要的两种气体是氮气和氧气，利用空气中氮气的沸点比氧气的沸点低，先将空气加压降温变成液态，然后再加热，由于液氮的沸点（-196摄氏度）比氧气的沸点（-183摄氏度）低，氮气首先从液态空气中蒸发出来，留下的就是液态氧气，工业上制氮气一般用分离液态空气法，故A正确；B．步骤③中催化剂不改变化学平衡，反应物的平衡转化率不变，又合成氨的反应为放热反应，升温平衡逆向移动，反应物的平衡转化率减小，故B错误；C．为防止催化剂中毒，反应前的氮气和氢气混合气体需要除杂净化，故C正确；D．步骤③中温度选择500℃，主要是考虑催化剂的活性，故D正确；答案选B。
【变式训练2】（23-24高三上·天津·阶段考试）某温度下发生反应：3H2(g)+N2(g) 2NH3(g) ΔH=-92.4kJ/mol，N2的转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图所示，下列说法中正确的是
A．将1molN2、3molH2置于1L密闭容器中发生反应，放出的热量为92.4kJ
B．平衡状态由A变到B时，平衡常数KAC．上述反应在达到平衡后，增大压强，H2的转化率增大
D．合成氨工业中常采用400~500℃的高温以提高原料的转化率
【答案】C
【解析】A．因为是可逆反应，所以不可能生成2mol氨气，因此放出的热量小于92.4kJ，A错误；B．平衡常数只与温度有关系，所以平衡状态由A变到B时，平衡常数不变，B错误；C．根据图象可知，增大压强氮气的转化率增大，平衡向正反应方向移动，氢气转化率提高，C正确；D．升高温度，平衡向逆反应方向移动，合成氨工业中常采用400~500℃的高温，是因为催化剂在该温度下催化效率高，D错误；答案选C。
考向2 考查工业上选择适宜生产条件的原则
例2某工业生产中发生反应：2A(g)+B(g) 2M(g)△H<0。下列有关该工业生产的说法正确的是( )
A.工业上合成M时，一定采用高压条件，因为高压有利于M的生成
B.若物质B价廉易得，工业上一般采用加入过量的B以提高A和B的转化率
C.工业上一般采用较高温度合成M,因温度越高，反应物的转化率越高
D.工业生产中常采用催化剂，因为生产中使用催化剂可提高M的日产量
【答案】D
【解析】工业上合成M可能采用常压如H2SO4工业中SO3的生成；加入过量B只能提高A的转化率，B的转化率降低；温度升高，平衡逆向移动，反应物的转化率降低；使用催化剂可降低反应的活化能，提高反应速率。
【思维建模】化学反应适宜条件选择的思维流程
【变式训练1】（2024·广东惠州·三模）一定条件下，1-苯基丙炔(Ph-C=C-CH3)可与HCl发生催化加成，反应如下：
反应过程中该炔烃及反应产物的占比随时间的变化如图(已知：反应I、Ⅲ为放热反应)，下列说法不正确的是
A．反应活化能：反应I<反应Ⅱ
B．反应焓变：反应I<反应Ⅱ
C．增加HCl浓度不会改变平衡时产物Ⅱ和产物I的比例
D．选择相对较短的反应时间，及时分离可获得高产率的产物Ⅰ
【答案】B
【解析】A．短时间里反应I得到的产物比反应Ⅱ得到的产物多，说明反应I的速率比反应Ⅱ的速率快，速率越快，其活化能越小，则反应活化能：反应I<反应Ⅱ，A正确；B．反应I、Ⅲ为放热反应，根据盖斯定律，反应Ⅱ也是放热反应，相同物质的量的反应物，反应I放出的热量小于反应Ⅱ放出的热量，反应放出的热量越多，其焓变越小，因此反应焓变：反应I>反应Ⅱ，B错误；C．由图可以看出产物I和产物Ⅱ存在可逆反应，则产物Ⅱ和产物I的比值即该可逆反应的平衡常数K，由于平衡常数只与温度有关，所以增加HCl浓度平衡时产物Ⅱ和产物I的比例不变，C正确；D．根据图中信息，选择相对较短的反应时间，及时分离可获得高产率的产物Ⅰ，D正确； 故选B。
【变式训练2】（2024·河北邯郸·一模）对于放热的可逆反应，某一给定转化率下，最大反应速率对应的温度称为最适宜温度。反应 在催化剂作用下原料的总转化率与最适宜温度(曲线Ⅰ)、原料的总平衡转化率与温度(曲线Ⅱ)的关系曲线示意图最合理的是
A． B．
C． D．
【答案】C
【解析】对于放热的可逆反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，该反应的最适宜温度为催化剂的催化活性最好时所对应的温度，在该温度下化学反应速率最大，SO2的转化率也最大；当温度高于最适宜温度后，催化剂的催化活性逐渐减小，催化剂对化学反应速率的影响超过了温度升高对化学反应速率的影响，因此化学反应速率逐渐减小，SO2的转化率也逐渐减小；由于该反应为放热反应，随着温度的升高，SO2的平衡转化率减小；由于反应混合物与催化剂层的接触时间较少，在实际的反应时间内反应还没有达到化学平衡状态，故在相应温度下SO2的转化率低于其平衡转化率。因此，反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的转化率与最适宜温度(曲线I)、平衡转化率与温度(曲线Ⅱ)的关系曲线示意图可表示如下：，故答案为：C。
1．（2024·湖北卷）在超高压下转化为平行六面体的分子(如图)。下列说法错误的是
A．和互为同素异形体 B．中存在不同的氧氧键
C．转化为是熵减反应 D．常压低温下能稳定存在
【答案】D
【解析】A．O2和O8是O元素形成的不同单质，两者互为同素异形体，A项正确；B．O8分子为平行六面体，由其结构知，O8中存在两种氧氧键：上下底面中的氧氧键、上下底面间的氧氧键，B项正确；C．O2转化为O8可表示为4O2O8，气体分子数减少，故O2转化为O8是熵减反应，C项正确；D．O2在超高压下转化成O8，则在常压低温下O8会转化成O2，不能稳定存在，D项错误；答案选D。
2．（2023·辽宁卷）下列有关物质的工业制备反应错误的是
A．合成氨：N2+3H22NH3 B．制HCl：H2+Cl22HCl
C．制粗硅：SiO2+2CSi+2CO D．冶炼镁：2MgO(熔融)2Mg+O2↑
【答案】D
【解析】A．工业合成氨是利用氮气和氢气在催化剂的条件下反应生成的，反应方程式为N2+3H22NH3，A正确；B．工业制氯化氢是利用氢气和氯气反应生成的，反应方程式为H2+Cl22HCl，B正确；C．工业制粗硅是将SiO2与C在高温下反应生成粗硅，反应方程式为SiO2+2CSi+2CO，C正确；D．冶炼金属镁是电解熔融氯化镁，反应方程式为MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑，D错误；故答案选D。
3．（2022·浙江卷）AB型强电解质在水中的溶解(可视作特殊的化学反应)表示为AB(s)=An+(aq)+Bn-(aq)，其焓变和熵变分别为ΔH和ΔS。对于不同组成的AB型强电解质，下列说法正确的是
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
【答案】D
【解析】强电解质溶于水有的放热，如硫酸铜等；有的吸热，如碳酸氢钠等，所以在水中溶解对应的ΔH可能大于零或小于零。熵表示系统混乱程度。体系越混乱，则熵越大。AB型强电解质固体溶于水，存在熵的变化。固体转化为离子，混乱度是增加的，但离子在水中存在水合过程，这样会引发水的混乱度的变化，让水分子会更加规则，即水的混乱度下降，所以整个溶解过程的熵变ΔS，取决于固体转化为离子的熵增与水合过程的熵减两个作用的相对大小关系。若是前者占主导，则整个溶解过程熵增，即ΔS＞0，反之，熵减，即ΔS＜0。综上所述，D项符合题意。故选D。
4．（2021·江苏卷）NH3与O2作用分别生成N2、NO、N2O的反应均为放热反应。工业尾气中的NH3可通过催化氧化为N2除去。将一定比例的NH3、O2和N2的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应管，NH3的转化率、生成N2的选择性[100%]与温度的关系如图所示。
下列说法正确的是
A．其他条件不变，升高温度，NH3的平衡转化率增大
B．其他条件不变，在175～300 ℃范围，随温度的升高，出口处N2和氮氧化物的量均不断增大
C．催化氧化除去尾气中的NH3应选择反应温度高于250 ℃
D．高效除去尾气中的NH3，需研发低温下NH3转化率高和N2选择性高的催化剂
【答案】D
【解析】A．NH3与O2作用分别生成N2、NO、N2O的反应均为放热反应，根据勒夏特列原理，升高温度，平衡向逆反应方向进行，氨气的平衡转化率降低，故A错误；B．根据图像，在175～300 ℃范围，氮气量先增后减，因为转化率低温区升高更快，故B错误；C．根据图像，温度高于250℃ N2的选择率降低，且氨气的转化率变化并不大，浪费能源，根据图像，温度应略小于225℃，此时氨气的转化率、氮气的选择率较大，故C错误；D．氮气对环境无污染，氮的氧化物污染环境，因此高效除去尾气中的NH3，需研发低温下NH3转化率高和N2选择性高的催化剂，故D正确；答案为D。
5．（2016·上海卷）在硫酸工业生产中，为了有利于SO2的转化，且能充分利用热能，采用了中间有热交换器的接触室（见图）。下列说法错误的是（ ）
A．a、b两处的混合气体成分含量相同，温度不同
B．c、d两处的混合气体成分含量相同，温度不同
C．热交换器的作用是预热待反应的气体，冷却反应后的气体
D．c处气体经热交换后再次催化氧化的目的是提高SO2的转化率
【答案】B
【解析】A．根据装置图可知，从a进入的气体是含有SO2、O2、N2等的冷气，经过热交换器后从b处出来的是热的气体，成分与a处相同，正确；B．在c处出来的气体SO2、O2在催化剂表面发生反应产生的含有SO3及未反应的SO2、O2等气体，该反应是放热反应，当经过热交换器后被冷的气体降温，SO3被部分分离出来，而且混合气体再次被催化氧化，故二者含有的气体的成分含量不相同，错误；C．热交换器的作用是预热待反应的冷的气体，同时冷却反应产生的气体，为SO3的吸收创造条件，正确；D．C处气体经过热交换器后再次被催化氧化，目的就是使未反应的SO2进一步反应产生SO3，从而可以提高SO2的转化率，正确。
6．（2010·上海卷）据报道，在300℃、70MPa下由二氧化碳和氢气合成乙醇已成为现实：2CO2（g）+6H2（g）CH3CH2OH（g）+3H2O（g），下列叙述错误的是
A．使用Cu-Zn-Fe催化剂可大大提高生产效率
B．反应需在300℃进行可推测该反应是吸热反应
C．充入大量CO2气体可提高H2的转化率
D．从平衡混合气体中分离出CH3CH2OH和H2O可提高CO2和H2的利用率
【答案】B
【解析】A项，使用Cu-Zn-Fe催化剂可加快反应速率，能大大提高生产效率，A项正确；B项，反应加热与反应放热还是吸热没有直接的关系，如煤的燃烧放热，但需要加热，B项错误；C项，充入大量CO2气体平衡会正向移动，所以可提高H2的转化率，C项正确；D项，从平衡混合气体中分离出CH3CH2OH和H2O会使平衡正向移动，所以可提高CO2和H2的利用率，D项正确；故选B。
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