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2027届高考化学第一轮复习
第四章 化学反应速率与化学平衡
第3讲 反应的方向与调控
第1课时 反应的方向与调控
1.自发反应
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.熵和熵变的含义
(1)熵的含义
度量体系混乱程度的物理量，符号为　　。熵值越大，体系混乱度越大。同一条件下，不同物质有不同的熵值；同一种物质在不同状态下熵值也不同，一般规律是S(g) S(l) S(s)。
整合必备知识
>
>
S
(2)熵变的含义
ΔS=S(生成物)-S(反应物)。化学反应的ΔS越大，越有利于反应　　　　　。
3.判断化学反应方向的判据 ΔG=ΔH-TΔS
ΔG<0时，反应　　自发进行； ΔG=0时，反应处于　　　状态；
ΔG>0时，反应　　　自发进行。
自发进行
能
平衡
不能
考点一 化学反应的方向
1.非自发反应，一定条件下也能使其反应发生(　　)
2.在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂，可以改变化学反应进行的方向(　　)
3.ΔH<0，ΔS>0的反应在温度低时不能自发进行(　　)
4.一定温度下，反应MgCl2(l)　　Mg(l)+Cl2(g)的ΔH>0、ΔS>0(　　)
5.反应NH3(g)+HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的ΔH<0(　　)
√
×
×
√
√
综合判断化学反应的自发性
1.在常温常压下，下列属于自发过程的是
A.2C(s)+O2(g)===2CO(g)
B.NH4Cl(s)===NH3(g)+HCl(g)
C.CH3COOH(l)===CH3COOH(s)
D.2Cr3+(aq)+3Cl2(aq)+7H2O(l)===Cr2(aq)+6Cl-(aq)+14H+(aq)
提升关键能力
√
2.(2025·东莞万江中学月考)下列有关化学反应方向及其判据的说法中错误的是
A.1 mol H2O在不同状态时的熵值：S[H2O(l)]B.反应CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g)　ΔH>0能否自发进行与温度有关
C.H2O2分解和HClO分解均是自发过程，故这两个反应的ΔH和ΔS的变化
　相同
D.常温下，反应4Fe(OH)2(s)+O2(g)+2H2O(l)===4Fe(OH)3(s)能自发进行，
　则该反应的ΔH<0
√
3.二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+
H2O(g)。
(1)该反应一般认为通过如下步骤来实现：
①CO2(g)+H2(g)　　CO(g)+H2O(g)　ΔH=+41 kJ·mol-1
②CO(g)+2H2(g)　　CH3OH(g)　ΔH=-90 kJ·mol-1
总反应的ΔH=　　　 kJ·mol-1。
-49
由盖斯定律可知，①+②得总反应CO2(g)+3H2(g)　　CH3OH(g)+H2O(g)，故ΔH=(+41 kJ·mol-1)+(-90 kJ·mol-1)=-49 kJ·mol-1。
(2)根据以上信息判断CO2与 H2制取甲醇的反应在　　(填字母)条件下可自发进行。 A.高温 B.低温 C.任何温度
B
【真题再现】2025年广东卷19题（2）
能
4.已知一个可逆反应,若正反应为自发过程,则其逆反应为非自发过程,反之,亦然。
小于
大于
T<1 240 K
1.合成氨反应的特点
N2(g)+3H2(g)　　2NH3(g)　ΔH=-92.4 kJ·mol-1，ΔS=-198.2 J·K-1·mol-1。
整合必备知识
可逆
减小
<
<
<
能
考点二 化学反应的调控——工业合成氨
课本P86
2.合成氨工业的条件选择[已知合成氨反应的速率与参与反应的物质的浓度的关系为v=kc(N2)·c1.5(H2)·c-1 (NH3)]
反应 条件 原理分析 实际工业生产条件
提高反应速率 提高平衡转化率
压强 _____ _____ 10 MPa~30 MPa
温度 _____ _____ 400~500 ℃
催化剂 _____ ________ ________做催化剂
浓度 增大氮气、氢气的浓度，减小______的浓度 ______反应物的浓度，降低生成物的浓度 N2、H2投料比为 。氨及时从混合气中分离出去，剩余气体_________
高压
高压
高温
低温
使用
无影响
铁触媒
氨气
增大
1∶2.8
循环使用
提升关键能力
一、工业合成氨适宜条件选择
1.下列关于合成氨工艺的理解错误的是
A.控制温度远高于室温,是为了保证尽可能高的平衡转化率和快的反应速率
B.合成氨反应在不同温度下的ΔH和ΔS都小于零
C.NH3易液化，不断将液氨移去，利于反应正向进行
D.原料气中N2由分离空气得到，H2由天然气与水蒸气反应生成，原料气
　需要经过净化处理，以防催化剂中毒和安全事故发生
√
2.我国科学家研发出一种新型双温催化剂Fe-TiO2-xHy，该催化剂催化N2和H2合成NH3(反应体系温度为495 ℃)的原理如图所示，下列分析错误的是
A.“热Fe”上的变化属于焓增、熵增的
　变化
B.“热Fe”有利于N2快速转化为N
C.“冷Ti”低于体系温度，有利于提高合成氨反应速率
D.该催化剂能较好地解决传统合成氨工艺中存在的反应速率和平衡产率
　的矛盾
√
3.合成氨是目前转化空气中氮最有效的工业方法，其反应历程和能量变化如图。(图中*表示物质吸附在催化剂表面时的状态)
(1)由图可知合成氨反应N2(g)+3H2(g)　2NH3(g)的ΔH=　　　 kJ·mol-1，对总反应速率影响较大的是步骤　　 (填序号)。
-92.2
③
(2)若改变某一条件，使合成氨的化学反应速率加快，下列解释正确的是
　　　 (填字母)。
A.升高温度，使单位体积内活化分子百分数增加
B.增加反应物的浓度，使单位体积内活化分子百分数增加
C.使用催化剂，能降低反应活化能，使单位体积内活化分子数增加
D.增大压强，能降低反应的活化能，使单位体积内活化分子数增加
AC
二、综合分析其他工业生产的适宜条件
4.已知2SO2(g)+O2(g)　　2SO3(g)　ΔH<0的实验数据如下表：
温度 不同压强下SO2的转化率/%
1×105 Pa 5×105 Pa 1×106 Pa 5×106 Pa 1×107 Pa
450 ℃ 97.5 98.9 99.2 99.6 99.7
550 ℃ 85.6 92.9 94.9 97.7 98.3
(1)应选择的温度是　　　　，理由是______________________________
　　　　 　　　 　。
450 ℃
该反应是放热反应，升高温度，SO2转化率降低，在450 ℃时，反应物的转化率较高
(2)应采用的压强是　　　 　，理由是____________________________
　　　　 　　　 　。
(3)生产中通入过量空气的目的是　 　　 　　　　。
1×105 Pa
常压下SO2的转化率已经很高，采用较大的压强，SO2的转化率提高很少，但会增加生产成本
增大O2浓度，提高SO2的转化率
5.苯乙烯(　　　　　　　)是生产各种塑料的重要单体，可通过乙苯催化脱氢制得： +H2(g)　ΔH=+123.5 kJ·mol-1。工业上，通常在乙苯(EB)蒸气中掺混N2(原料气中乙苯和N2的物质的量之比为1∶10，N2不参与反应)，控制反应温度为600 ℃，并保持体系总压
为0.1 MPa不变的条件下进行反应。在不同反应温度下，乙苯的平衡转化率和某催化剂作用下苯乙烯的选择性(指除了H2以外的产物中苯乙烯的物质的量分数)示意图如右。
(1)A、B两点对应的正反应速率较大的是　。
B
(2)掺入N2能提高乙苯的平衡转化率，解释说明该事实：______________________________________________________________　　 。
正反应方向气体分子数增加，加入氮气稀释，相当于减压，使平衡向正反应方向移动
(3)控制反应温度为600 ℃的理由是_________________________________
_______________________________________________________________
　 　　 　　　　。
600 ℃时，乙苯的转化率和苯乙烯的选择性均较高；温度过低，反应速率慢，乙苯的转化率低；温度过高，苯乙烯的选择性下降，高温还可能使催化剂失活，且能耗大
1.(2022·浙江1月选考，20)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
√
2.[2022·湖南，17(1)]已知ΔG=ΔH-TΔS，ΔG的值只决定于反应体系的始态和终态，忽略ΔH、ΔS随温度的变化。若ΔG<0，则该反应可以自发进行。根据下图判断：600 ℃时，下列反应不能自发进行的是　　。
A.C(s)+O2(g)===CO2(g)
B.2C(s)+O2(g)===2CO(g)
C.TiO2(s)+2Cl2(g)===TiCl4(g)+O2(g)
D.TiO2(s)+C(s)+2Cl2(g)===TiCl4(g)+CO2(g)
C
3.[2022·辽宁，17(1)(2)(4)(5)]工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，目前已有三位科学家因其获得诺贝尔奖，其反应为：N2(g)+3H2(g)　　2NH3(g)　ΔH=-92.4 kJ·mol-1　ΔS=-200 J·K-1·mol-1。
回答下列问题：
(1)合成氨反应在常温下　　　(填“能”或“不能”)自发。
能
(2)　　温(填“高”或“低”，下同)有利于提高反应速率，____温有利于提高平衡转化率，综合考虑催化剂(铁触媒)活性等因素，工业常采用400~500 ℃。 针对反应速率与平衡产率的矛盾，我国科学家提出了两种解决方案。
高
低
(4)方案二：M-LiH复合催化剂。
下列说法正确的是　　(填字母)。
a.300 ℃时，复合催化剂比单一催化剂效率更高
b.同温同压下，复合催化剂有利于提高氨的平衡产率
c.温度越高，复合催化剂活性一定越高
a
(5)某合成氨速率方程为：v=kcα(N2)·cβ(H2)·cγ(NH3)，根据表中数据，γ=　　；
实验
1 m n p q
2 2m n p 2q
3 m n 0.1p 10q
4 m 2n p 2.828q
在合成氨过程中，需要不断分离出氨的原因为　　。
a.有利于平衡正向移动　b.防止催化剂中毒　c.提高正反应速率
-1
ac(原书答案错误的只选a）

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