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第44讲　化学反应的方向与调控
1．知道化学反应是有方向的，知道化学反应的方向与反应的焓变和熵变有关。
2．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。
[课标标准]
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
(1)熵
度量一个体系混乱程度的物理量，符号为S。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)。
考点一
化学反应的方向
>
>
(2)熵变
ΔS＝S(生成物)－S(反应物)。化学反应的ΔS越大，越有利于反应____________。
自发进行
3．化学反应方向的判断
(1)判据
焓变 (ΔH)<0
熵变 (ΔS)>0
自由能 (ΔG)<0 ΔG＝ΔH－TΔS，ΔG<0的反应可自发进行，ΔG＝0，反应处于平衡状态，ΔG>0，反应不能自发进行
>
<
(2)一般规律
①ΔH___0，ΔS___0的反应任何温度下都能自发进行；
②ΔH___0，ΔS___0的反应任何温度下都不能自发进行；
③ΔH和ΔS的作用相反，且相差不大时，______对反应的方向起决定性作用。当ΔH<0，ΔS<0时，______下反应能自发进行；当ΔH>0，ΔS>0时，______下反应能自发进行。
<
>
>
<
温度
低温
高温
正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)非自发反应，一定条件下也能使反应发生(　　)
(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(　　)
√
×
×
√
√
1．下列关于化学反应方向及其判据的说法，正确的是(　　)
A．1 mol SO3在不同状态时的熵值：S[SO3(s)]>S[SO3(l)]>S[SO3(g)]
B．2KClO3(s)===2KCl(s)＋3O2(g)　ΔH＝－77.6 kJ·mol-1，常温下该反应不能自发进行
C.放热反应都可以自发进行，吸热反应都不能自发进行
D．反应C(s)＋CO2(g)===2CO(g)在较高温度下能自发进行，是该反应ΔS的影响为主
D
解析：D　同一种物质的熵：气态>液态>固态，则1 mol SO3在不同状态时的熵值：S[SO3(s)]0，则ΔG＝ΔH－TΔS<0，常温下该反应能自发进行，B错误；反应自发进行的判断依据是ΔG＝ΔH－TΔS<0，放热反应也可能是非自发的，吸热反应也可能是自发的，如氢氧化钡晶体与氯化铵的反应，C错误；反应C(s)＋CO2(g)===2CO(g)的ΔS>0，ΔH>0，依据ΔG＝ΔH－TΔS<0反应能自发进行，则此反应在较高温度下能自发进行，是该反应ΔS的影响为主，D正确。
2．(2026·宁夏银川高三月考)已知FeO(s)＋C(s)===CO(g)＋Fe(s)　ΔH>0，下列叙述正确的是(　　)
A．低温下为自发过程，高温下为非自发过程
B．任何温度下为非自发过程
C．高温下为自发过程，低温下为非自发过程
D．任何温度下为自发过程
解析：C　ΔH－TΔS<0时，反应能自发进行。该反应ΔH>0，ΔS>0，只有T很大即高温时，才能保证ΔH－TΔS<0，即高温下该反应为自发过程，低温下该反应为非自发过程，C符合题意。
C
3．(2025·浙江宁波模拟节选)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。
(1)已知2CO(g) CO2(g)＋C(s)，T＝980 K时，ΔH－TΔS＝0。当体系温度低于980 K时，估计ΔH－TΔS________(填“大于”“小于”或“等于”，下同)0；当体系温度高于980 K时，估计ΔH－TΔS________0。
(2)电子工业中清洗硅片上SiO2(s)的反应为SiO2(s)＋4HF(g) SiF4(g)＋2H2O(g)　ΔH(298.15 K)＝－94.0 kJ·mol-1、ΔS(298.15 K)＝－75.8 J·mol-1·K-1，设ΔH和ΔS不随温度而变化，则此反应自发进行的温度范围是________。
解析：(1)C(s)＋CO2(g) 2CO(g)的反应为吸热反应，ΔH>0，则2CO(g) CO2(g)＋C(s)为放热反应，ΔH<0，且该反应ΔS<0，则当T<980 K时，ΔH－TΔS<0，T>980 K时，ΔH－TΔS>0。(2)由题给信息可知，要使反应能自发进行，应有ΔH－TΔS<0，即－94.0 kJ·mol-1－T×(－75.8×10-3 kJ·mol-1·K-1)<0，T<1240 K。
答案：(1)小于　大于　(2)T<1240 K
熵增(ΔS>0)的常见反应
(1)固态反应物生成液态或气态生成物的反应，如：C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)。
(2)液态反应物生成气态生成物的反应，如：2Na(s)＋2H2O(l)===2NaOH(aq)＋H2(g)。
(3)气体化学计量数增大的反应，如：2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)。
1．化工生产适宜条件选择的一般原则
考点二
化学反应的调控——工业合成氨
条件 原则
从速率角度分析 既不能过快，又不能太慢
从化学平衡移动角度分析 既要注意外界条件对速率和平衡影响的一致性，又要注意对二者影响的矛盾性
从原料的利用率角度分析 增加易得廉价原料的用量，提高难得高价原料的利用率，从而降低生产成本；循环操作
从实际生产能力角度分析 如设备承受高温、高压能力等
从催化剂活性和选择性角度分析 注意催化剂的活性和选择性对温度的限制
2.工业合成氨适宜条件的选择
(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。
减小
＜
＜
＜
能
(2)工业合成氨的适宜条件
序号 影响因素 选择条件
① 温度
② 浓度
③ 压强
④ 催化剂
400～500 ℃
2.8
NH3
循环使用
10 MPa～30 MPa
铁触媒
(3)合成氨工业的简要流程
①原料气的制取
N2：将空气液化、蒸发分离出N2或者将空气中的O2与碳作用生成CO2，除去CO2后得N2。
H2：用水和燃料(煤、焦炭、石油、天然气等)在高温下制取。用煤和水制H2的主要反应为
C＋H2O(g)CO＋H2，CO＋H2O(g)CO2＋H2。
②净化与压缩：制得的N2、H2需净化、除杂质，再用压缩机压缩至高压。
③氨的合成：在适宜的条件下，在合成塔中进行。
④氨的分离：经冷凝使氨液化，将氨分离出来，为提高原料的利用率，将没有完全反应的N2和H2循环送入合成塔，使其被充分利用。
1．(2026·河南洛阳高三月考)如图所示为工业合成氨的流程图。下列说法错误的是(　　)
A．步骤①中“净化”可以防止催化剂中毒
B．步骤②中“加压”既可以提高原料的转化率，又可以增大反应速率
C．步骤③④⑤均有利于提高原料的平衡转化率
D．为保持足够高的反应速率，应在反应达到一定转化率时及时将氨从混合气中分离出去
C
解析：C　步骤③中催化剂不能使平衡移动，不能提高原料的平衡转化率，C错误。
2．(2026·辽宁沈阳高三段考)已知：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)　ΔH＝－196.6 kJ·mol-1。起始反应物为SO2和O2(物质的量之比为2∶1，且总物质的量不变)。SO2的平衡转化率(%)随温度和压强的变化如下表，下列说法不正确的是(　　)
温度/ ℃ 压强/(105 Pa) 1.01 5.07 10.1 25.3 50.7
673 99.2 99.6 99.7 99.8 99.9
723 97.5 98.9 99.2 99.5 99.6
773 93.5 96.9 97.8 98.6 99.0
A．一定压强下降低温度，SO2的转化率增大
B．在不同温度、压强下，转化相同物质的量的SO2所需要的时间相等
C．使用催化剂可以缩短反应达到平衡所需的时间
D．工业生产通常不采取加压措施是因为常压下SO2的转化率已相当高
解析：B　不同温度、压强下，SO2和O2的反应速率不同，转化相同物质的量的SO2所需时间不同，B错误。
3．某工业生产中发生反应2A(g)＋B(g) 2M(g)　ΔH<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，则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
D
类型一　化学反应速率图像
1．常见含“断点”的速率—时间图像
素养微专题06
化学反应速率与化学平衡图像分析
图像
t1 时刻 所改 变的 条件 温 度 升高 降低 增大 减小
正反应为放热反应 正反应为气体物质的量增大的反应 压 强 升高 降低 增大 减小
正反应为吸热反应 正反应为气体物质的量减小的反应
2.“渐变”类速率—时间图像
图像 分析 结论
t1时v′正突然增大，v′逆逐渐增大；v′正>v′逆，平衡向正反应方向移动 t1时其他条件不变，增大反应物的浓度
t1时v′正突然减小，v′逆逐渐减小；v′逆>v′正，平衡向逆反应方向移动 t1时其他条件不变，减小反应物的浓度
图像 分析 结论
t1时v′逆突然增大，v′正逐渐增大；v′逆>v′正，平衡向逆反应方向移动 t1时其他条件不变，增大生成物的浓度
t1时v′逆突然减小，v′正逐渐减小；v′正>v′逆，平衡向正反应方向移动 t1时其他条件不变，减小生成物的浓度
3.全程速率—时间图像的趋势变化分析
例如，Zn与足量盐酸的反应，化学反应速率随时间的变化出现如图所示情况。
原因：AB段，反应放热，溶液温度逐渐升高，v增大；BC段，溶液中c(H＋)逐渐减小，v减小。
类型二　化学平衡图像
1．物质的量(或浓度)—时间图像
例如，某温度时，在恒容(V L)容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。
(1)X、Y是反应物，Z是生成物，t3 s时反应达到平衡状态，X、Y未完全反应，该反应是可逆反应。
(2)0～t3 s：Δn(X)＝(n1－n3)mol，Δn(Y)＝(n2－n3)mol，Δn(Z)＝n2 mol。X、Y、Z三种物质的化学计量数之比为(n1－n3)∶(n2－n3)∶n2。
(3)根据图像计算某物质的平均反应速率、转化率，如反应达到平衡时，v(X)＝－ mol·L-1·s-1；Y的转化率＝×100%。
2．转化率(或百分含量)—时间图像
解题关键：“先拐先平数值大”。即先出现拐点的反应先达到平衡，先出现拐点的曲线表示的温度较高、压强较大或使用了催化剂。
图Ⅰ，T2>T1，温度升高，生成物C的百分含量减小，说明平衡逆向移动，正反应是放热反应。
图Ⅱ，p2>p1，压强增大，A(反应物)的转化率减小，说明正反应是气体总体积增大的反应。
图Ⅲ，生成物C的百分含量不变，说明平衡不发生移动，但反应速率a>b，故a可能是使用了催化剂；若该反应是反应前后气体总体积不变的可逆反应，a也可能是增大了压强(压缩容器容积)。
3．平衡转化率(或百分含量)—压强—温度图像
(1)恒压线图像
(2)恒温线图像
表示两个外界条件同时变化时，反应物A的转化率变化情况，解决这类图像一般采用“定一议二”的方法，即把自变量(温度、压强)之一设为恒量，讨论另外两个变量的关系。
4．几种特殊图像
(1)对于化学反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，M点前，表示从反应物开始，v正>v逆；M点为刚达到平衡点(如图)；M点后为平衡受温度的影响情况，即升温，A的百分含量增加或C的百分含量减少，平衡左移，故正反应ΔH<0。
(2)对于化学反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，L线上所有的点都是平衡点(如图)。L线的左上方(E点)，A的百分含量大于此压强时平衡体系的A的百分含量，所以，E点v正>v逆；则L线的右下方(F点)，v正类型三　实际生产中的陌生图像
1．曲线上的每个点是否达到平衡状态
往往需要通过曲线的升降趋势或斜率变化来判断，如果还未达到平衡则不能使用平衡移动原理，只有达到平衡以后的点才能应用平衡移动原理。
如一定比例的CO2和H2在装有催化剂的反应器中发生反应：CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH＝－63 kJ·mol-1。体系中甲醇的产率和催化剂的催化活性与温度的关系如图所示，温度
为470 K时，图中P点没有处于平衡状态，因为在
490 K之前，甲醇产率随着温度升高而增大的原
因是温度越高化学反应速率越快。
2．催化剂的活性是否受温度的影响
(1)不同的催化剂因选择性不同受温度的影响也会不同。一般来说，催化剂的活性在一定温度下最高，低于或高于这个温度都会下降。
(2)如以二氧化钛表面覆盖Cu2Al2O4为催化剂，可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率关系如图所示。则根据两条曲线可以判断涉及影响反应
速率的两个因素：催化剂和温度。250～
300 ℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低
的原因是温度超过250 ℃时，催化剂的催化
效率降低。
3．不同的投料比对产率的影响
(1)可以根据“定一议二”的方法，根据相同投料比时温度或压强的改变对产率的影响或相同温度或压强下改变投料比时平衡移动的方向进行判断，确定反应的吸、放热或气体物质化学计量数和的相对大小。
(2)如将燃煤废气中的CO2转化为甲醚的反应原理为2CO2(g)＋6H2(g)
CH3OCH3(g)＋3H2O(g)。已知在压强为a MPa下，该反应在不同温度、不同投料比时，CO2的转化率如图：
当投料比一定时，温度越高，CO2的转化率越低，所以升温，平衡左移，正反应为放热反应。若温度不变，提高投料比，则提高了二氧化碳的转化率。
1．(2026·海南海口高三测试)在容积不变的密闭容器中存在反应3H2(g)＋3CO(g) CH3OCH3(g)＋CO2(g)　ΔH<0。研究其他条件不变时，改变某一条件对上述反应速率的影响。下列分析正确的是(　　)
A．图Ⅰ研究的是t0时刻增大H2的物
质的量浓度对反应速率的影响
B．图Ⅰ研究的是t0时刻降低温度对
反应速率的影响
C．图Ⅱ研究的是t0时刻增大压强对
反应速率的影响
D．图Ⅱ研究的是t0时刻使用催化剂对反应速率的影响
D
解析：D　增大反应物浓度，正反应速率瞬间增大、逆反应速率不变，A错误；降低温度，正反应速率和逆反应速率都减小，B错误；该反应前后气体分子总数减小，所以增大压强，正反应速率和逆反应速率都增大，但正反应速率增大的程度更大，C错误；使用催化剂能同等程度地改变正反应速率和逆反应速率，D正确。
2．向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2，一定条件下使反应SO2(g)＋NO2(g) SO3(g)＋NO(g)达到平衡，正反应速率随时间变化的示意图如图。下列说法正确的是(　　)
A．反应在c点达到平衡状态
B．反应物浓度：a点小于b点
C．反应物的总能量低于生成物的总能量
D．Δt1＝Δt2时，SO2的转化率：ab段小于bc段
D
解析： D　达到化学平衡状态的标志是各物质的浓度不再改变，实质是正反应速率等于逆反应速率，c点对应的正反应速率显然还在改变，未达到平衡，A错误；a→b正反应速率增大，反应正向进行，反应物浓度逐渐减小，B错误；a→c正反应速率增大，c点之后正反应速率减小，说明反应刚开始时温度升高对正反应速率的影响大于浓度减小对正反应速率的影响，故该反应为放热反应，反应物的总能量高于生成物的总能量，C错误；随着反应的进行，相同时间内，正反应速率
越大，消耗的二氧化硫就越多，SO2的转化率就
越大，D正确。
3．(2025·安徽安庆模拟)探究改变某条件对反应aA(g)＋bB(g) cC(g)的化学平衡的影响，得到如下图像(图中p表示压强，T表示温度，n表示物质的量，α表示平衡转化率，φ表示体积分数)。下列判断正确的是(　　)
反应Ⅰ 反应Ⅱ
反应Ⅲ 反应Ⅳ
A．反应Ⅰ：若p2>p1，则此反应在任何温度下均自发进行
B．反应Ⅱ：此反应正反应的ΔH>0，且T1C．反应Ⅲ：ΔH>0且T2>T1或ΔH<0且T2D．反应Ⅳ：在恒压条件下，若起始充入反应物的物质的量相等且该反应为放热反应，则平衡时体积：V1>V2
解析：A　由反应Ⅰ图像可知，压强相同时，随着温度的升高，反应物A的平衡转化率减小，即平衡逆向移动，说明正反应为放热反应，即ΔH<0；若p2>p1，说明等温条件下，压强越大反应物A的平衡转化率越小，即增大压强平衡逆向移动，即ΔS>0，故此反应在任何温度下均自发进行，A正确；由反应Ⅱ图像可知，T2条件下反应先达到平衡，说明
T2>T1，且温度越高，生成物C的物质的量越小，说明升高温度平衡逆向移动，正反应为放热反应，即ΔH<0，B错误；由反应Ⅲ图像可知，反应物B的起始物质的量相同时，T1条件下生成物C的体积分数更大，若T2>T1，说明升高温度，生成物C的体积分数减小，平衡逆向移动，正反应为放热反应，即ΔH<0，同理可知，ΔH>0且T2T1，且相同温度下随着压强增大，反应物A的平衡转化率不变，说明反应前后气体的物质的量不变，故在恒压条件下，若起始时充入反应物的物质的量相等，则平衡时两温度下容器中物质的量相等，由于T2>T1，因此平衡时体积V14．(2025·广西卷，13)常温下，浓度均为1×10-3 mol·L-1的HClO和混合溶液体系，存在竞争反应：
Ⅰ.HClO＋＋H＋ 2ClO2＋Cl－＋H2O
Ⅱ.HClO＋＋Cl－＋H＋
初始pH＝2.5的条件下，含氯微粒的浓度随时间的变化曲线如图(忽略其他反应)。下列说法正确的是(　　)
A．曲线②表示的微粒为
B．0～2.0 s内，c(H＋)逐渐减小
C．0～2.0 s内，v(HClO)＝2.9×
10-4 mol·L-1·s-1
D．体系中v正(HClO)∶v逆(ClO2)
＝1∶2时，反应Ⅰ达到平衡状态
B
解析：B　由反应Ⅰ和Ⅱ可知，含氯生成物ClO2、Cl、Cl-之间有关系式：c(Cl-)=c(ClO2)+c(Cl)结合及2 s时数据，得出2 s时，c(ClO2)=0.64×10-3 mol·L-1，c(Cl-)=0.42×10-3 mol·L-1，c(Cl)=0.10×10-3 mol·L-1，故曲线①表示ClO2，曲线②表示Cl-，曲线③表示Cl，A错误；0~2 s内，反应Ⅰ消耗H+(0.32×
10-3 mol·L-1)，反应Ⅱ生成H+(0.10×
10-3 mol·L-1)，总H+变化量Δc(H+)<0，
即0~2 s内H+浓度逐渐减小，B正确；
0~2 s内HClO浓度变化量Δc=Δc(Cl-)=0.42×10-3 mol·L-1，v(HClO)= mol·L-1·s-1=2.1×10-4 mol·L-1·s-1，C错误；v正(HClO)为两反应消耗HClO的总速率，v逆(ClO2)仅为反应Ⅰ的逆反应速率，平衡时应满足反应Ⅰ的(HClO)∶v逆(ClO2)=1∶2，
而非总v正(HClO)，D错误。
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
真题
体验
D
解析：D　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。熵表示体系混乱程度，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。
2．(1)[2024·浙江6月选考，19(1)]氢是清洁能源，硼氢化钠(NaBH4)是一种环境友好的固体储氢材料，其水解生氢反应方程式如下：(除非特别说明，本题中反应条件均为25 ℃，101 kPa)
NaBH4(s)＋2H2O(l)===NaBO2(aq)＋4H2(g)　ΔH<0
请回答：
该反应能自发进行的条件是________。
A．高温　　　　　　 B．低温
C．任意温度 D．无法判断
(2)[2025·广东卷，19(2)]298 K下，反应TiO2(s)＋2C(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(g)＋2CO(g)的ΔH<0、ΔS>0，则298 K下该反应________(填“能”或“不能”)自发进行。
解析：(1)反应(aq)＋4H2(g)　ΔH<0，ΔS＞0，由ΔG＝ΔH－TΔS可知，任意温度下，该反应均能自发进行，故选C。(2)当ΔH－TΔS<0时反应能自发进行，而由已知信息可知，该反应的ΔH<0、ΔS>0，则该反应的ΔH－TΔS<0恒成立，故该反应在298 K时能自发进行。
答案：(1)C　(2)能
3．(2024·黑吉辽卷，18节选)为实现氯资源循环利用，工业上采用RuO2催化氧化法处理HCl废气：
2HCl(g)＋O2(g) Cl2(g)＋H2O(g)　ΔH1＝－57.2 kJ·mol-1　ΔS　K
将HCl和O2分别以不同起始流速通入反应器中，在360 ℃、400 ℃和440 ℃下反应，通过检测流出气成分绘制HCl转化率(α)曲线，如图所示(较低流速下转化率可近似为平衡转化率)。
回答下列问题：
(1)ΔS________0(填“>”或“<”)；T3＝________ ℃。
(3)下列措施可提高M点HCl转化率的是________(填字母)。
A．增大HCl的流速
B．将温度升高40 ℃
C．增大n(HCl)∶n(O2)
D．使用更高效的催化剂
解析：(1)该反应反应后气体分子数减少，ΔS<0。该反应为放热反应，达到平衡后，其他条件不变时，升高温度，平衡逆向移动，HCl的平衡转化率降低，由题图知，较低流速下，T3时HCl的转化率最大，故T3＝360 ℃、T2＝400 ℃、T1＝440 ℃。(3)由题图可知，增大HCl的流速，HCl的转化率降低，A项错误；将温度升高40 ℃，即升温至400 ℃，由题图可知，HCl的转化率增大，B项正确；增大n(HCl)∶n(O2)，HCl的转化率减小，C项错误；M点该反应未达到平衡，使用更高效的催化剂，可以增大反应速率，提高HCl的转化率，D项正确。
答案：(1)<　360　(3)BD
3
4
5
6
7
8
9
10
12
13
11
1
2
(建议用时：45分钟　满分：50分)
一、选择题：本题共10小题，每小题3分，共30分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1．(2026·浙江杭州高三段考)已知2A(g) 3B(g)＋C(g)　ΔH>0，假设ΔH和ΔS不随温度而改变，下列说法中正确的是(　　)
A．低温下能自发进行
B．高温下能自发进行
C．任何温度下都能自发进行
D．任何温度下都不能自发进行
限时规范
训练44
B
3
4
5
6
7
8
9
10
12
13
11
1
2
解析：B　ΔG＝ΔH－TΔS，由题意可知ΔS>0，ΔH>0，故要使ΔG<0必须在高温下进行，故选B。
2
1
3
4
5
6
7
8
9
10
12
13
11
2．(2026·江苏盐城一中月考)硫酸是一种重要的化工产品，目前主要采用“接触法”进行生产。有关反应2SO2＋O2 2SO3的说法不正确的是
(　　)
A．实际生产中，SO2、O2再循环使用提高原料利用率
B．实际生产中，为了提高反应速率，压强越高越好
C．在生产中，通入过量空气的目的是提高SO2的转化率
D．实际生产中，选定400～500 ℃作为操作温度的主要原因是催化剂的活性最高
B
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解析：B　二氧化硫和氧气的反应为可逆反应，SO2和O2不能反应完全，因此SO2和O2需再循环利用以提高原料利用率，A正确；压强过大，设备可能无法承受，适当增大压强可提高反应速率和转化率，B错误；通入过量的空气，则反应平衡正向移动，SO2的转化率提高，C正确；实际生产中，温度为400～500 ℃时，催化剂的活性最高，因此选定400～500 ℃ 作为操作温度，D正确。
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3．下列说法正确的是(　　)
A．放热反应都能自发进行，吸热反应都不能自发进行
B．电解水为自发反应
C．反应NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的ΔH>0
D．W(s)＋xG(g)===2Q(g)　ΔH<0，能自发进行，x可能等于1
解析：D　大多数放热反应能自发进行，有些吸热反应也能自发进行，故A错误；电解水是在外电场的作用下强制发生的氧化还原反应，不是自发反应，故B错误；反应能自发进行的判据是ΔH－TΔS<0，由反应方程式NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)可知，该反应的ΔS<0，要使ΔH－TΔS<0，必须满足ΔH<0，故C错误；反应ΔH<0，若x为1，ΔS>0，该反应一定能自发进行，故D正确。
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4．(2026·山东青岛高三质检)已知体系自由能变化ΔG＝ΔH－TΔS。两个反应的ΔG与温度的关系如图所示，下列说法不正确的是(　　)
已知：ΔH和ΔS随温度变化很小。
A．反应①的ΔS大于0
B．反应②在600 ℃时能自发进行
C．在一定温度范围内，反应①②
均能自发进行
D．反应②的ΔH大于0
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解析：D　由图可知，反应①在高温下能自发进行，则反应①的ΔS大于0，A正确；反应②在600 ℃时的ΔG<0，能自发进行，B正确；由图可知，在一定温度范围内，反应①②的ΔG均存在小于0的情况，故均能自发进行，C正确；由图可知，反应②在低温下能自发进行，则其焓变小于0，D错误。
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5．(2026·福建福州高三段考)由于温室效应和资源短缺等问题，如何降低大气中的CO2含量并加以开发利用，引起了各国的普遍重视。目前工业上有一种方法是用CO2生产燃料甲醇。一定条件下发生反应：CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)。如图表示该反应进行过程中能量的变化。关于该反应的下列说法中正确的是(　　)
A．ΔH>0，ΔS>0　　
B．ΔH>0，ΔS<0
C．ΔH<0，ΔS<0
D．ΔH<0，ΔS>0
C
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解析：C　由题图可知，反应物的总能量大于生成物的总能量，正反应放热，ΔH<0；生成物气体分子总数少于反应物，混乱程度降低，ΔS<0。
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6．(2026·黑龙江牡丹江高三期中)工业制硫酸时，在接触室中发生反应2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)，下列说法正确的是(　　)
A．反应为放热反应，温度升高不利于提高产率，故应控制温度为较低温度
B．选择合适催化剂可以有效降低反应活化能，同时提高SO2平衡转化率
C．反应为气体分子数减少的反应，工业生产中应加压
D．接触室中热交换器起到增大反应速率，同时促使反应平衡正向移动的作用
D
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解析：D　温度太低不利于催化剂活性的提高，反应速率慢，不利于提高产率，A错误；选择合适的催化剂可以降低反应活化能，但不能改变平衡状态，不能提高SO2平衡转化率，B错误；工业生产中，在常压条件下SO2转化率已相当高，不必加压，C错误；接触室中物料通过热交换器加热，使原料气温度升高，增大反应速率，同时使反应后的气体降温，促使平衡正向移动，以提高SO2转化率，D正确。
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7．(2026·河北秦皇岛高三月考)下列有关化学反应方向及其判据的说法错误的是(　　)
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，该反应的ΔH<0
C
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解析：C　同一物质在不同状态下熵值不同，一般有S(g)>S(l)>S(s)，故1 mol H2O在不同状态时的熵值：S[H2O(l)]0，ΔS>0，ΔG＝ΔH－TΔS<0时反应能自发进行，故该反应能否自发进行与温度有关，B正确；反应自发只能说明ΔG＝ΔH－TΔS<0，不能说明ΔH和ΔS的变化相同，C错误；该反应的ΔS<0，若反应能自发进行，则ΔG＝ΔH－TΔS<0，故ΔH<0，D正确。
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8．(2026·江苏盐城高三段考)下列对化学反应的预测正确的是(　　)
选项 化学方程式 已知条件 预测
A A(s)===B(g)＋C(s) ΔH>0 它一定是非自发反应
B A(g)＋2B(g)===2C(g)＋3D(g) 能自发反应 ΔH一定小于0
C M(s)＋aN(g)===2Q(g) ΔH<0，自发反应 a可能等于1、2、3
D M(s)＋N(g)===2Q(s) 常温下，自发进行 ΔH>0
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解析：C　A(s)===B(g)＋C(s)为气体系数增大的反应，ΔS>0，ΔH>0，在高温条件下能自发进行，A错误；A(g)＋2B(g)===2C(g)＋3D(g)为气体系数增大的反应，ΔS>0，所以当ΔH<0时，一定满足ΔH－TΔS<0，反应一定能够自发进行，当ΔH>0时，高温下，ΔH－TΔS<0成立，也可以自发进行，B错误；M(s)＋N(g)===2Q(s)为气体系数减小的反应，ΔS<0，当ΔH>0时，ΔH－TΔS>0，一定不能自发进行，D错误。
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9．工业合成甲醇的反应为CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH<0。反应相同时间，实验测得甲醇的产率与压强、温度的关系分别如图1、图2所示。下列叙述正确的是(　　)
A．合成甲醇时压强越大越好
B．增大压强，正反应速率增
大，逆反应速率减小
C．合成甲醇的最佳温度为
520 K
D．520 K之前升高温度单位
时间内甲醇的产率减小
C
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解析：C　虽然增大压强能增大反应速率，使平衡正向移动而提高甲醇的产率，但压强越大，对设备的要求也越高，需要的动力也越大，这将会大大增加生产投资，可能降低综合经济效益，故合成甲醇时不是压强越大越好，A错误；增大压强，正、逆反应速率都增大，B错误；根据题图2可知，520 K时甲醇的产率最大，故合成甲醇的最佳温度为520 K，C正确；反应相同时间时，520 K之前反应未达到平衡状态，升高温度，反应速率增大，单位时间内甲醇的产率增大，D错误。
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10．(2025·山东聊城二模)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
C
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解析：C　由图可知，“热Fe”上的变化为N，“冷Ti”上发生的变化为3H，氮原子和氢原子在“冷Ti”上生成氨气，合成氨反应为放热反应，“热Fe”高于体系温度，有利于氮氮共价键的断裂，增大反应速率，“冷Ti”低于体系温度，有利于合成氨的反应平衡向正反应方向移动，提高氨气的平衡产率。由上述分析可知，“热Fe”上的变化为N，氮气分子发生
的共价键断裂的变化为焓增、熵
增的变化，A正确；
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由分析可知，B正确；由分析可知，“冷Ti”低于体系温度，有利于合成氨的反应平衡向正反应方向移动，提高氨气的平衡产率，但降低温度不利于提高合成氨反应速率，C错误；由分析可知，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，D正确。
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二、非选择题：本题共3小题。
11．(4分)(1)[2024·贵州卷，17(1)]在无氧环境下，CH4经催化脱氢芳构化可以直接转化为高附加值的芳烃产品。一定温度下，CH4芳构化时同时存在如下反应：
ⅰ.CH4(g)―→C(s)＋2H2(g)　ΔH1＝＋74.6 kJ·mol-1　ΔS＝＋80.84 J·mol-1·K-1
ⅱ.6CH4(g)―→C6H6(l)＋9H2(g)　ΔH2
回答下列问题：
反应ⅰ在1000 K时________(填“能”或“不能”)自发进行。
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(2)[2023·福建卷，12(1)]探究甲醇对丙烷制丙烯的影响。丙烷制烯烃过程主要发生的反应有
ⅰ.C3H8(g)===C3H6(g)＋H2(g)　ΔH1＝＋124 kJ·mol-1　ΔS1＝127 J·K-1·mol-1　Kp1
ⅱ.C3H8(g)===C2H4(g)＋CH4(g)　ΔH2＝＋82 kJ·mol-1　ΔS2＝135 J·K-1·mol-1　Kp2
ⅲ.C3H8(g)＋2H2(g)===3CH4(g)　ΔH3＝－120 kJ·mol-1　ΔS3＝27.5 J·K-1·mol-1　Kp3
比较反应自发进行(ΔG＝ΔH－TΔS<0)的最低温度，反应ⅰ____反应ⅱ(填“>”或“<”)。
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解析：(1)反应ⅰ.CH4(g)―→C(s)＋2H2(g)　ΔH1＝＋74.6 kJ·mol-1　ΔS＝＋80.84 J·mol-1·K-1，在1000 K时，ΔG＝ΔH－TΔS＝＋74.6 kJ·mol-1－1000 K×(＋80.84)×10-3 kJ·mol-1·K-1＝－6.24 kJ·mol-1＜0，故反应ⅰ在1000 K时能自发进行。(2)反应ⅰ的ΔG＝124 kJ·mol-1－127T×10-3 kJ·mol-1<0，T>×103 K，同理可得反应ⅱ：T>×103 K，故反应ⅰ的最低温度比反应ⅱ的最低温度高。
答案：(1)能　(2)>
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12．(6分)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)
示意图如图所示。
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(1)A、B两点对应的正反应速率较大的是________。
(2)掺入N2能提高乙苯的平衡转化率，解释说明该事实：__________________________。
(3)控制反应温度为600 ℃的理由是__________________________。
解析：(1)由题图可知，A、B两点对应的温度和压强都相同，A点是乙苯和氮气的混合气体，B点是纯乙苯，则B点乙苯浓度大于A点，浓度越大反应速率越大，则正反应速率B点大于A点。
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答案：(1)B　(2)正反应方向气体分子数增加，恒温恒压下加入氮气稀释，相当于减压　(3)600 ℃时，乙苯的平衡转化率和苯乙烯的选择性均较高。温度过低，反应速率慢，转化率低；温度过高，选择性下降，还可能使催化剂失活，且能耗大
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13．(10分)(2025·吉林长春模拟)(1)在硫酸工业中，通过下列反应将SO2氧化成SO3：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)　ΔH＝－198 kJ·mol-1。(已知制取SO3过程中催化剂是V2O5，它在400～500 ℃时催化效果最好)下表为不同温度和压强下SO2的转化率：
1×105 Pa 1×106 Pa 5×106 Pa 1×107 Pa
450 ℃ 97.5% 99.2% 99.6% 99.7%
550 ℃ 85.6% 94.9% 97.7% 98.3%
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①根据化学原理综合分析，从化学反应速率和原料转化率角度分析，生产中应采取的条件是________________________________。
②实际生产中，选定400～500 ℃作为操作温度，其原因是_________________________。
③在生产中，通入过量空气的目的是______________________。
④尾气中有SO2，必须回收是为了_____________________________。
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(2)CO可用于合成甲醇，反应方程式为CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)。CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。该反应ΔH________(填“>”或“<”)0。实际生产中条件控制在250 ℃、1.3×104 kPa左右，选择此压强的理由是______________________。
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解析：(1)①根据表中数据，在450 ℃、1×105 Pa(常压)下，SO2的转化率达到97.5%，已经很高了，增大压强和升高温度，对设备的要求更高，成本高，且该反应为放热反应，升高温度，不利于SO2的转化，且催化剂V2O5在400～500 ℃时催化效果最好，所以生产中应采取的条件是450 ℃、1×105 Pa(常压)、催化剂。②根据题意，制取SO3过程中催化剂是V2O5，它在400～500 ℃时催化效果最好，即在此温度下催化剂的活性最高。③对于反应2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)，通入过量的空气，增大了反应物氧气的浓度，该平衡正向移动，可提高SO2的转化率。④SO2是空气污染物，不能随意排放，所以尾气必须回收是为了防止污染环境。
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(2)温度升高，CO的平衡转化率降低，即平衡向左移动，所以该反应为放热反应，ΔH<0。在1.3×104 kPa下，CO的转化率达到一个较高值，且再增大压强CO转化率提高不显著，但会导致生产成本增加。
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答案：(1)①450 ℃、1×105 Pa(常压)、催化剂　②在此温度下催化剂的活性最高　③增大了反应物氧气的浓度，提高了SO2的转化率　④防止污染环境　(2)<　在1.3×104 kPa下，CO的转化率达到一个较高值，再增大压强CO转化率提高不显著，同时生产成本增加

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