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第61讲　化学反应的方向与调控
复习要求　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。
考点一　化学反应的方向
【知识梳理】
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)。
(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。
小题对点过
(1)下列过程中属于自发过程的是_______________(填序号)。
①铵盐的溶解　②烧碱与盐酸反应　③Zn与稀H2SO4反应　④将地下水抽至地面　⑤Mg在空气中燃烧　⑥铝热反应　⑦墨水在水中的扩散　⑧电解熔融的氯化钠
(2)观察下列两个反应
①2H2O2(aq)===2H2O(l)＋O2(g)
ΔS＝＋57.2 J·mol－1·K－1
②NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)===CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(l)
解释它们ΔS>0的原因_______________________________。
答案　(1)①②③⑤⑥⑦
(2)两反应均生成气体，且微粒数增多，体系的无序程度增大
解析　(1)将地下水抽至地面需要持续做功，电解熔融的氯化钠要在直流电作用下才能进行，均不属于自发过程。
3.化学反应方向的判断
(1)ΔH<0，有利于反应自发进行，ΔS>0也有利于反应自发进行；不能只简单地用焓变和熵变中的一个来判断同一个化学反应的方向。
(2)化学反应方向的综合判断
ΔG＝ΔH－TΔS
ΔG<0时，反应能自发进行；
ΔG＝0时，反应处于平衡状态；
ΔG>0时，反应不能自发进行。
小题对点过
反应的焓变、熵变随温度的变化较小，假设它们不随温度变化，根据下表数据，思考并回答下列问题:
化学反应 ΔH/(kJ·mol－1) ΔS/(J·mol－1·K－1)
①2H2O2(aq)===2H2O(l)＋O2(g) －98 ＋57.2
②CO2(g)===C(s，石墨)＋O2(g) ＋393.5 －2.86
③HCl(g)＋NH3(g)===NH4Cl(s) －176 －285
④CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g) ＋178.2 ＋169.6
(1)根据表中数据判断:在任何温度下都能正向自发进行的反应是________(填序号，下同)，在任何温度下都不能正向自发进行的反应是________。
(2)利用综合判据，计算反应③能正向自发进行的温度范围_______________________________。
(3)利用综合判据，计算CaCO3分解的温度条件_______________________________。
答案　(1)①　②
(2)ΔH－TΔS<0，则－176 kJ·mol－1＋0.285 kJ·mol－1·K－1×T<0，T<617.5 K≈344.5 ℃，即低于344.5 ℃时反应③能正向自发进行。
(3)CaCO3分解的条件是ΔH－TΔS<0，代入数据，＋178.2 kJ·mol－1－0.169 6 kJ·mol－1·K－1×T<0，解得T>1 051 K≈778 ℃，即当温度高于778 ℃时，CaCO3开始分解。
【知能通关】
1. (2026·江西景德镇期中)下列有关说法不正确的是(　　)
A.反应H2S(g)＋ZnO(s)===H2O(g)＋ZnS(s)在一定条件下可自发进行，且ΔS<0，则ΔH<0
B.某吸热反应能自发进行，因此该反应一定是熵增反应
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.通常情况下，一个放热且熵增的反应也有可能非自发进行
答案　D
解析　A项，反应H2S(g)＋ZnO(s)===H2O(g)＋ZnS(s)在一定条件下可自发进行，且ΔS<0，根据ΔH－TΔS<0，可知ΔH<0，故A正确；B项，某吸热反应能自发进行，根据ΔH－TΔS<0，可知ΔS>0，因此该反应一定是熵增反应，故B正确；C项，反应NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可自发进行，正反应气体物质的量减少ΔS<0，根据ΔH－TΔS<0，则该反应的ΔH<0，故C正确；D项，通常情况下，一个放热且熵增的反应，ΔH－TΔS<0，一定能自发进行，故D错误。
2.汽车燃油不完全燃烧时产生CO，有人设想按下列反应除去CO:2CO(g)===2C(s)＋O2(g)。已知该反应的ΔH>0，简述该设想能否实现的依据:_______________________________。
答案　不能实现，因为该反应的ΔH>0，ΔS<0，反应不可能自发进行
3.超音速飞机在平流层飞行时，尾气中的NO会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2，化学方程式为2NO＋2CO2CO2＋N2。反应能够自发进行，则反应的ΔH________0(填“>”“<”或“＝”)，理由是_________________________________。
答案　<　该反应的ΔS<0，因该反应能自发进行，根据ΔG＝ΔH－TΔS<0可知ΔH<0
4.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________。
答案　T<1 240 K
解析　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，则T<≈1 240 K。
考点二　化学反应的调控
【知识梳理】
1.化工生产适宜条件选择的一般原则
条件 原则
从化学反应速率分析 既不能过快，又不能太慢
从化学平衡移动分析 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
从原料的利用率分析 增加易得廉价原料，提高难得高价原料的利用率，从而降低生产成本
从实际生产能力分析 如设备承受高温、高压能力等
从催化剂的使用活性分析 注意催化剂的活性受温度的限制
2.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。
小题对点过
(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。
①反应为________反应；
②正反应是气体体积________的反应；
③焓变:ΔH________0，熵变:ΔS________0；
④常温(298 K)下，ΔH－TΔS________0，________自发进行。
(2)根据合成氨反应的特点，利用我们学过的影响反应速率的因素和勒夏特列原理分析应如何选择反应条件，以增大合成氨的反应速率、提高平衡混合物中氨的含量，请填写下表。
条件 提高反应速率 提高平衡转化率
压强
温度
催化剂
浓度 增大________的浓度 ________反应物的浓度，________生成物的浓度
答案　(1)①可逆　②减小　③<　<　④<　能
(2)高压　高压　高温　低温　使用　无影响　氮气、氢气　增大　降低
3.工业合成氨的适宜条件
序号 影响因素 选择条件
(1) 温度 反应温度控制在700__K左右
(2) 浓度 N2、H2投料比为1∶2.8。氨及时从混合气中分离出去，剩余气体循环使用
(3) 压强 1×107~1×108 Pa
(4) 催化剂 选择铁触媒做催化剂
【知能通关】
1.某工业生产中发生反应:2X(g)＋Y(g)2M(g)　ΔH<0。下列有关该反应的说法正确的是(　　)
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Y价廉易得，工业上一般采用加入过量的Y的方法，以提高X和Y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，因为使用催化剂可提高M的日产量
答案　D
解析　虽然高压条件有利于M生成，但不一定都采用高压条件，如2SO2＋O22SO3，常压下SO2的转化率已经很高，高压对SO2的转化率影响不大，因而工业上采用常压；加入Y，X的转化率提高，但Y的转化率降低；ΔH<0，升高温度，反应物转化率降低；催化剂可加快化学反应速率。
2.(2026·塔城一中月考)铁触媒催化合成氨的反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面的物质用“ad”表示，下列说法正确的是(　　)
A.“吸附”过程吸热，“脱附”过程放热
B.合成氨反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的ΔH＝－92 kJ·mol－1
C.降温或加压可以增大反应速率
D.该历程中反应速率最慢的过程为N2ad＋H2===Nad＋3Had
答案　B
解析　A.由图可知，“吸附”是放热过程，而“脱附”则是吸热过程，选项A错误；B.由图像可知，N2(g)＋H2(g)NH3(g)　ΔH＝－46 kJ·mol－1，即N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92 kJ·mol－1，选项B正确；C.降温减小反应速率，选项C错误；D.反应历程中反应速率最慢的过程应为活化能最大的过程，由图可知N2ad＋H2===Nad＋3Had的活化能不为最大，选项D错误。
3.(2025·上海期中)NH3是一种重要的工业原料在工农业生产、生活中有着重要作用。以铁为主的催化剂在400~500 ℃和20~50 MPa的条件下，由N2和H2合成氨。回答下列问题:
(1)下列有关合成氨工业的说法中，正确的是_________。
A.从合成塔出来的混合气体，其中NH3只占15%，所以生产氨的工厂的效率很低
B.由于氨易液化，N2、H2是循环使用，所以总体来说氨的产率很高
C.依据勒夏特列原理，加热是使化学平衡向正反应方向移动
D.合成氨厂采用的压强是20~50 MPa，因为该压强下铁触媒的活性最大
(2)该反应放热，但仍选择较高温度400~500 ℃，其原因是________。
A.适当提高NH3的合成速率
B.适当提高H2的转化率
C.提高NH3的产率
D.催化剂在500 ℃左右活性最大
(3)某温度下，在一容积可变的容器中，反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)达到平衡时，N2、H2和NH3物质的量分别为4 mol、2 mol和4 mol。保持温度和压强不变，对平衡混合物中三者的物质的量做如下调整，可使平衡右移的是________。
A.均增加1 mol B.均减半
C.均减少1mol D.均加倍
答案　(1)B　(2)AD　(3)A
我的收获
知识建构 感悟笔记
1.方法规律:　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　 2.盲点误区:　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　 　　　　
体验真题　感知高考
1.(2025·浙江1月选考)工业中常用如下反应生产HCON(CH3)2:(CH3)2NH(g)＋CO(g)=== HCON(CH3)2(l)。某条件下反应自发且熵减，则反应在该条件下ΔH________0(填“>”“<”或“＝”)。
答案　<
解析　反应生产HCON(CH3)2的反应方程式(CH3)2NH(g)＋CO(g)===HCON(CH3)2(l)某条件下反应自发且熵减，根据ΔG＝ΔH－TΔS<0时反应自发可知，则反应在该条件下ΔH<0。
2.(2025·广东卷)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。
答案　能
解析　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，该反应的ΔH－TΔS<0恒成立，故该反应在298 K时能自发进行。
3.(2025·湖南卷)在反应器中，发生如下反应:
反应i:2C2H4(g)C4H8(g)　ΔH1＝－104.7 kJ·mol－1
反应ⅱ:2C2H4(g)＋H2(g)C4H10(g)　ΔH2＝－230.7 kJ·mol－1
计算反应C4H8(g)＋H2(g)C4H10(g)的ΔH＝____________ kJ·mol－1，该反应_________________
(填标号)。
A.高温自发 B.低温自发
C.高温低温均自发 D.高温低温均不自发
答案　－126　B
解析　根据盖斯定律，目标反应＝反应ⅱ－反应ⅰ，则ΔH＝ΔH2－ΔH1＝－230.7 kJ·mol－1－(－104.7 kJ·mol－1)＝－126 kJ·mol－1。该反应为气体分子数减小的放热反应，ΔH<0，ΔS<0，根据ΔH－TΔS<0时反应能自发进行，故该反应在低温时能自发进行，B项正确。
4.(2025·云南卷)我国科学家研发出一种乙醇(沸点78.5 ℃)绿色制氢新途径，并实现高附加值乙酸(沸点118 ℃)的生产，主要反应为
Ⅰ.C2H5OH(g)＋H2O(g)===2H2(g)＋CH3COOH(g)　ΔH1　
Ⅱ.C2H5OH(g)===CH3CHO(g)＋H2(g)　ΔH2＝＋68.7 kJ·mol－1
(1)对于反应Ⅰ:
①已知CH3CHO(g)＋H2O(g)===H2(g)＋CH3COOH(g)　ΔH＝－24.3 kJ·mol－1则ΔH1＝________ kJ·mol－1。
(2)恒压100 kPa下，向密闭容器中按n(H2O)∶n(C2H5OH)＝9∶1投料，产氢速率和产物的选择性随温度变化关系如图1，关键步骤中间体的能量变化如图2。[比如:乙酸选择性＝×100%]
①由图1可知，反应Ⅰ最适宜的温度为270 ℃，原因为________________。
②由图中信息可知，乙酸可能是________(填“产物1”“产物2”或“产物3”)。
答案　(1)①＋44.4　(2)①乙酸选择性最大且反应速率较快　②产物1
解析　(1)①反应Ⅰ－反应Ⅱ得到“已知反应”，根据盖斯定律ΔH1＝ΔH＋ΔH2＝－24.3 kJ·mol－1＋68.7 kJ·mol－1＝＋44.4 kJ·mol－1；(2)①由图1可知，反应Ⅰ最适宜的温度为270 ℃，原因为乙酸选择性最大且反应速率较快；②由图2可知关键步骤中生成产物1的最大能垒为0.58 eV，生成产物2的最大能垒为0.66 eV，生成产物3的最大能垒为0.81 eV，图1中乙酸的选择性最大，说明相同条件下生成乙酸的反应速率最大，则乙酸可能是产物1。
1.高考热点:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
2.新考法新角度:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
分层训练　提升考能
基础落实
1.(2022·浙江1月选考)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NaOH溶于水放热，ΔH<0，强电解质NH4Cl溶于水吸热，ΔH>0，A项、B项错误；AB型强电解质固体溶于水转化为离子，混乱度增加，但离子在水中存在水合过程，使水的混乱度下降，所以整个溶解过程的熵变取决于固体转化为离子的熵增和水合过程的熵减两个作用的相对大小，若前者占主导，则溶解过程熵增，反之熵减，故C项错误、D项正确。
2.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
答案　C
解析　A.物质聚集状态不同熵值不同，同一物质气体>液体>固体，1 mol H2O在不同状态时的熵值:S[H2O(l)]0，ΔS>0，能否自发进行，ΔH－TΔS<0与温度有关，故B正确；C.反应自发只能说明ΔH－TΔS<0，不能说明ΔH和ΔS的变化相同，故C错误；D.反应ΔS<0，若能自发进行，ΔH－TΔS<0，则ΔH必须小于0，故D正确。
3.(2025·广东湛江月考)化学反应的方向问题对于理论研究与生产实践都有极其重要的意义，下列有关化学反应方向的判断不正确的是(　　)
A.ΔH<0、ΔS>0的反应在温度低时不能自发进行
B.某吸热反应能自发进行，因此该反应是熵增反应
C.Na与H2O的反应是熵增的放热反应，该反应能自发进行
D.2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)在常温下能自发进行，则该反应的ΔH<0
答案　A
解析　ΔH<0、ΔS>0的反应在任何温度下都满足ΔG＝ΔH－TΔS<0，即任何温度下该反应均能自发进行，A错误；吸热反应的ΔH>0，ΔG＝ΔH－TΔS<0的反应可自发进行，则该反应是熵增反应，B正确；Na与H2O的反应是熵增的放热反应，则ΔG＝ΔH－TΔS<0，反应可自发进行，C正确；2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)中ΔS<0，常温下能自发进行，即ΔG＝ΔH－TΔS<0，则该反应的ΔH<0，D正确。
4.下表中内容与结论相对应的是(　　)
选项 内容 结论
A H2O(g)变成H2O(l) ΔS>0
B 硝酸铵溶于水可自发进行 该过程的ΔS>0
C 一个反应的ΔH>0，ΔS>0 该反应一定不能自发进行
D H2(g)＋F2(g)2HF(g)的ΔH＝－546.6 kJ·mol－1，ΔS＝＋173.8 J·mol－1·K－1 该反应在任意温度下都不能自发进行
答案　B
解析　物质由气态变为液态，混乱度减小，即ΔS<0，A项错误；硝酸铵溶于水是吸热的熵增加过程，ΔS>0，该过程可自发进行，B项正确；ΔH>0，ΔS>0时，根据复合判据可知，高温时ΔH－TΔS<0，即高温条件下，该反应能自发进行，C项错误；由ΔH<0，ΔS>0知，ΔH－TΔS<0，该反应在任意温度下都能自发进行，D项错误。
5.(2025·浙江模拟预测)工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，其反应如下:N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1。下面说法正确的是(　　)
A.合成氨一般选择400~500 ℃的原因主要考虑了温度对速率的影响
B.将生成的氨气及时液化分离，可推动平衡正向移动，加快反应速率
C.增大压强虽能提高平衡产率，但实际生产中常采用20 MPa以节省设备成本
D.由于N2在空气中含量高，因此直接将空气与氢气混合通入反应炉
答案　C
解析　A项，合成氨选择400~500 ℃，既考虑温度对速率的影响(加快反应速率)，也考虑催化剂(铁触媒)的活性，该温度下催化剂活性高，不只是考虑速率，A错误；B项，将氨气及时液化分离，平衡正向移动，但浓度降低了，反应速率会减慢，不是加快，B错误；C项，增大压强，平衡正向移动，能提高平衡产率，但压强过大对设备要求高、成本高，实际生产采用20 MPa左右可节省设备成本，C正确；D项，直接将空气与氢气混合通入反应炉，空气中的氧气会与氢气混合发生爆炸等危险，且空气中含有其他杂质气体，会影响反应，不能直接混合，D错误。
6.氮化硼(BN)是重要的无机材料，可通过下面两种反应制得:
反应Ⅰ:2B(s)＋N2(g)2BN(s)
反应Ⅱ:B2O3 (s)＋2NH3(g)2BN(s)＋3H2O(g)
已知反应Ⅰ常温下自发，反应Ⅱ常温下不自发，B(s)、BN(s)、B2O3 (s)熔点分别约为2 300 ℃、3 100 ℃、450 ℃，下列说法正确的是(　　)
A.常温下反应Ⅰ的ΔG<0，因此速率快
B.反应Ⅰ的ΔS<0，ΔH>0
C.性能优良的催化剂可使反应Ⅱ在常温下自发进行
D.由各物质熔点可推测在实际生产中反应Ⅰ所需的温度高于反应Ⅱ
答案　D
解析　A.常温下反应Ⅰ的ΔG<0，说明反应可以自发进行，但不能判断反应速率的快慢，A错误；B.反应Ⅰ是化合反应所以ΔH<0，B错误；C.反应Ⅱ在常温下不能自发进行，催化剂不能使不能自发的反应变为自发的反应，C错误；D.反应Ⅰ:2B(s)＋N2(g)2BN(s)，反应Ⅱ:B2O3 (s)＋2NH3(g)2BN(s)＋3H2O(g)，B(s)、BN(s)、B2O3 (s)熔点分别约为2 300 ℃、3 100 ℃、450 ℃，由各物质熔点可推测在实际生产中反应Ⅰ所需的温度高于反应Ⅱ，D正确。
7.在硫酸工业中，通过下列反应使SO2氧化成SO3:2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－196.6 kJ·mol－1。(已知:催化剂是V2O5，在400~500 ℃时催化剂效果最好)下表列出了在不同温度和压强下，反应达到平衡时SO2的转化率。
温度/℃ 平衡时SO2的转化率/%
0.1 MPa 0.5 MPa 1 MPa 5 MPa 10 MPa
450 97.5 98.9 99.2 99.6 99.7
550 85.6 92.9 94.9 97.7 98.3
①从理论上分析，为了使二氧化硫尽可能多地转化为三氧化硫，应选择的条件是_______________
________________。
②在实际生产中，选定的温度为400~500 ℃，原因是_______________________________。
③在实际生产中，采用的压强为常压，原因是_______________________________。
④在实际生产中，通入过量的空气，原因是_______________________________。
⑤尾气中SO2必须回收，原因是_______________________________。
答案　①450 ℃、10 MPa　②在此温度下，催化剂活性最高。温度较低，会使反应速率减小，达到平衡所需时间变长；温度较高，SO2的转化率会降低
③在常压下SO2的转化率就已经很高了(97.5%)，若采用高压，平衡向右移动，但效果并不明显，且采用高压时会增大对设备的要求而增大生产成本　④增大反应物O2的浓度，有利于提高SO2的转化率　⑤防止污染环境；循环利用，提高原料的利用率(合理即可)
能力提升
8.某温度下发生反应:3H2(g)＋N2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，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1 mol N2、3 mol H2置于1 L密闭容器中发生反应，放出的热量为92.4 kJ
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项，因为该反应是可逆反应，所以不可能生成2 mol氨气，因此放出的热量小于92.4 kJ，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.根据图像可知，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。
9.Ⅰ.合成氨工业中，原料气(N2、H2及少量CO、NH3的混合气)在进入合成塔前常用醋酸二氨合铜(Ⅰ)溶液来吸收原料气中的CO，其反应是[Cu(NH3)2]Ac＋CO＋NH3[Cu(NH3)3]Ac·CO(ΔH<0)。
(1)必须除去原料气中CO的原因为_______________________________。
(2)醋酸二氨合铜(Ⅰ)溶液吸收CO的生产适宜条件应是________________。
(3)吸收CO后的溶液经过适当处理又可再生，恢复其吸收CO的能力以供循环使用。醋酸二氨合铜溶液再生的生产适宜条件应是________________。
Ⅱ.图1表示接触室中催化剂随温度变化图像，图2表示SO2的转化率α(SO2)随温度T及压强p的变化图像。你认为接触室中最合适的温度和压强是________________。
答案　Ⅰ.(1)防止合成塔中的催化剂中毒
(2)低温、高压　(3)高温、低压
Ⅱ.450 ℃(或400 ℃~500 ℃)、101 kPa
10.乙烯是石油化工最基本的原料之一。
(1)乙烷在一定条件下可脱氢制得乙烯:C2H6(g)C2H4(g)＋H2(g)　ΔH1>0。提高乙烷平衡转化率的措施有________、________。
(2)在乙烷中引入O2可以降低反应温度，减少积碳。涉及如下反应:
a.2C2H6(g)＋O2(g)2C2H4(g)＋2H2O(g)　ΔH2<0
b.2C2H6(g)＋5O2(g)4CO(g)＋6H2O(g)　ΔH3<0
c.C2H4(g)＋2O2(g)2CO(g)＋2H2O(g)　
ΔH4<0
氧气的引入可能导致过度氧化。为减少过度氧化，需要寻找催化剂降低反应________(填“a”“b”或“c”)的活化能，判断的依据是_________________________________。
(3)常压下，在某催化剂作用下按照n(C2H6)∶n(O2)＝1∶1投料制备乙烯，体系中C2H4和CO在含碳产物中的物质的量百分数及C2H6转化率随温度的变化如图所示。
①乙烯的物质的量百分数随温度升高而降低的原因是________________。
②在570~600 ℃温度范围内，下列说法正确的是________(填字母)。
A.C2H4产率随温度升高而增大
B.H2O的含量随温度升高而增大
C.C2H6在体系中的物质的量百分数随温度升高而增大
D.此催化剂的优点是在较低温度下降低CO的平衡产率
答案　(1)减小压强　升高温度(或及时移出生成物)
(2)a　制备的目标产品是C2H4，b、c均为副反应，应加快反应a的反应速率
(3)①反应a、c是放热反应，升高温度，a反应平衡逆向移动程度较大　②BD
解析　(1)C2H6(g)C2H4(g)＋H2(g)　ΔH1>0，该反应是气体体积增大的吸热反应，提高乙烷平衡转化率的措施有减小压强、升高温度或及时移出生成物。(3)①分析反应a、c都为放热反应，升高温度，两者反应平衡均逆向移动，但反应a平衡逆向移动的程度较大，则乙烯的物质的量百分数降低。②根据图中信息，C2H4产率随温度升高而降低，故A错误；乙烷转化率增大，生成水的量增大，而乙烯量减小，说明发生反应c，水的量增大，因此H2O的含量随温度升高而增大，故B正确；根据图中信息C2H6转化率增大，则C2H6在体系中的物质的量百分数随温度升高而降低，故C错误；根据图中信息，CO在较高温度时含量较大，因此该催化剂的优点是在较低温度下降低CO的平衡产率，故D正确。(共65张PPT)
大单元五　化学反应原理
第二单元　化学反应速率与化学平衡
第61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。
复习要求
考点一　化学反应的方向
考点二　化学反应的调控
目
录
CONTENTS
体验真题　感知高考
分层训练　提升考能
考点一
化学反应的方向
知识梳理
知能通关
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)。
(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
(1)下列过程中属于自发过程的是_______________(填序号)。
①铵盐的溶解　②烧碱与盐酸反应　③Zn与稀H2SO4反应　④将地下水抽至地面　⑤Mg在空气中燃烧　⑥铝热反应　⑦墨水在水中的扩散　⑧电解熔融的氯化钠
(2)观察下列两个反应
①2H2O2(aq)===2H2O(l)+O2(g) ΔS＝+57.2 J·mol-1·K-1
②NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)===CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l)
解释它们ΔS>0的原因
__________________________________________________________________。
①②③⑤⑥⑦
小题对点过
两反应均生成气体，且微粒数增多，体系的无序程度增大
解析　(1)将地下水抽至地面需要持续做功，电解熔融的氯化钠要在直流电作用下才能进行，均不属于自发过程。
3.化学反应方向的判断
(1)ΔH<0，有利于反应自发进行，ΔS>0也有利于反应自发进行；不能只简单地用焓变和熵变中的一个来判断同一个化学反应的方向。
(2)化学反应方向的综合判断
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。
能
平衡
不能
反应的焓变、熵变随温度的变化较小，假设它们不随温度变化，根据下表数据，思考并回答下列问题:
小题对点过
化学反应 ΔH/(kJ·mol-1) ΔS/(J·mol-1·K-1)
①2H2O2(aq)===2H2O(l)+O2(g) -98 +57.2
②CO2(g)===C(s，石墨)+O2(g) +393.5 -2.86
③HCl(g)+NH3(g)===NH4Cl(s) -176 -285
④CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g) +178.2 +169.6
(1)根据表中数据判断:在任何温度下都能正向自发进行的反应是________(填序号，下同)，在任何温度下都不能正向自发进行的反应是________。
(2)利用综合判据，计算反应③能正向自发进行的温度范围
__________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)利用综合判据，计算CaCO3分解的温度条件
__________________________________________________________________________________________________________________________________________。
①
②
ΔH-TΔS<0，则-176 kJ·mol-1+0.285 kJ·mol-1·K-1×T<0，T<617.5 K≈344.5 ℃，
即低于344.5 ℃时反应③能正向自发进行。
CaCO3分解的条件是ΔH-TΔS<0，代入数据，+178.2 kJ·mol-1-0.169 6 kJ·mol-1·K-1
×T<0，解得T>1 051 K≈778 ℃，即当温度高于778 ℃时，CaCO3开始分解。
1. (2026·江西景德镇期中)下列有关说法不正确的是(　　)
A.反应H2S(g)+ZnO(s)===H2O(g)+ZnS(s)在一定条件下可自发进行，且ΔS<0，则ΔH<0
B.某吸热反应能自发进行，因此该反应一定是熵增反应
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.通常情况下，一个放热且熵增的反应也有可能非自发进行
D
解析　A项，反应H2S(g)+ZnO(s)===H2O(g)+ZnS(s)在一定条件下可自发进行，且ΔS<0，根据ΔH-TΔS<0，可知ΔH<0，故A正确；B项，某吸热反应能自发进行，根据ΔH-TΔS<0，可知ΔS>0，因此该反应一定是熵增反应，故B正确；C项，反应NH3(g)+HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可自发进行，正反应气体物质的量减少ΔS<0，根据ΔH-TΔS<0，则该反应的ΔH<0，故C正确；D项，通常情况下，一个放热且熵增的反应，ΔH-TΔS<0，一定能自发进行，故D错误。
2.汽车燃油不完全燃烧时产生CO，有人设想按下列反应除去CO:2CO(g) ===2C(s)+O2(g)。已知该反应的ΔH>0，简述该设想能否实现的依据:
__________________________________________________________________。
不能实现，因为该反应的ΔH>0，ΔS<0，反应不可能自发进行
<
该反应的ΔS<0，因该反应能自发进行，根据ΔG＝ΔH-TΔS<0可知ΔH<0
4.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_____________。
T<1 240 K
解析　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，则T<≈1 240 K。
考点二
化学反应的调控
知识梳理
知能通关
1.化工生产适宜条件选择的一般原则
条件 原则
从化学反应速率分析 既不能过快，又不能太慢
从化学平衡移动分析 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
从原料的利用率分析 增加易得廉价原料，提高难得高价原料的利用率，从而降低生产成本
从实际生产能力分析 如设备承受高温、高压能力等
从催化剂的使用活性分析 注意催化剂的活性受温度的限制
2.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。
①反应为________反应；
②正反应是气体体积________的反应；
③焓变:ΔH________0，熵变:ΔS________0；
④常温(298 K)下，ΔH-TΔS________0，________自发进行。
可逆
小题对点过
减小
<
<
<
能
(2)根据合成氨反应的特点，利用我们学过的影响反应速率的因素和勒夏特列原理分析应如何选择反应条件，以增大合成氨的反应速率、提高平衡混合物中氨的含量，请填写下表。
高压
条件 提高反应速率 提高平衡转化率
压强
温度
催化剂
浓度 增大___________的浓度 _____反应物的浓度，_____生成物的浓度
高压
高温
低温
使用
无影响
氮气、氢气
增大
降低
3.工业合成氨的适宜条件
700 K
序号 影响因素 选择条件
(1) 温度 反应温度控制在_____________左右
(2) 浓度 N2、H2投料比为_______________。___及时从混合气中分离出去，剩余气体____________
(3) 压强 1×107~1×108 Pa
(4) 催化剂 选择_________做催化剂
1∶2.8
氨
循环使用
铁触媒
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Y价廉易得，工业上一般采用加入过量的Y的方法，以提高X和Y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，因为使用催化剂可提高M的日产量
D
2.(2026·塔城一中月考)铁触媒催化合成氨的反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面的物质用“ad”表示，下列说法正确的是(　　)
B
3.(2025·上海期中)NH3是一种重要的工业原料在工农业生产、生活中有着重要作用。以铁为主的催化剂在400~500 ℃和20~50 MPa的条件下，由N2和H2合成氨。回答下列问题:
(1)下列有关合成氨工业的说法中，正确的是_________。
A.从合成塔出来的混合气体，其中NH3只占15%，所以生产氨的工厂的效率很低
B.由于氨易液化，N2、H2是循环使用，所以总体来说氨的产率很高
C.依据勒夏特列原理，加热是使化学平衡向正反应方向移动
D.合成氨厂采用的压强是20~50 MPa，因为该压强下铁触媒的活性最大
B
(2)该反应放热，但仍选择较高温度400~500 ℃，其原因是________。
A.适当提高NH3的合成速率
B.适当提高H2的转化率
C.提高NH3的产率
D.催化剂在500 ℃左右活性最大
AD
A
体验真题 感知高考
1.(2025·浙江1月选考)工业中常用如下反应生产HCON(CH3)2:(CH3)2NH(g)+CO(g) ===HCON(CH3)2(l)。某条件下反应自发且熵减，则反应在该条件下ΔH_____0 (填“>”“<”或“＝”)。
<
解析　反应生产HCON(CH3)2的反应方程式(CH3)2NH(g)+CO(g)=== HCON(CH3)2(l)某条件下反应自发且熵减，根据ΔG＝ΔH-TΔS<0时反应自发可知，则反应在该条件下ΔH<0。
解析　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，该反应的ΔH-TΔS<0恒成立，故该反应在298 K时能自发进行。
能
2.(2025·广东卷)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。
3.(2025·湖南卷)在反应器中，发生如下反应:
-126
B
解析　根据盖斯定律，目标反应＝反应ⅱ-反应ⅰ，则ΔH＝ΔH2-ΔH1＝-230.7 kJ·mol-1-(-104.7 kJ·mol-1)＝-126 kJ·mol-1。该反应为气体分子数减小的放热反应，ΔH<0，ΔS<0，根据ΔH-TΔS<0时反应能自发进行，故该反应在低温时能自发进行，B项正确。
4.(2025·云南卷)我国科学家研发出一种乙醇(沸点78.5 ℃)绿色制氢新途径，并实现高附加值乙酸(沸点118 ℃)的生产，主要反应为
Ⅰ.C2H5OH(g)+H2O(g)===2H2(g)+CH3COOH(g)　ΔH1　
Ⅱ.C2H5OH(g)===CH3CHO(g)+H2(g)　ΔH2＝+68.7 kJ·mol-1
(1)对于反应Ⅰ:
①已知CH3CHO(g)+H2O(g)===H2(g)+CH3COOH(g)　ΔH＝-24.3 kJ·mol-1则ΔH1＝________ kJ·mol-1。
+44.4
解析　(1)①反应Ⅰ-反应Ⅱ得到“已知反应”，根据盖斯定律ΔH1＝ΔH+ΔH2＝-24.3 kJ·mol-1+68.7 kJ·mol-1＝+44.4 kJ·mol-1；
①由图1可知，反应Ⅰ最适宜的温度为270 ℃，原因为
______________________________________________。
②由图中信息可知，乙酸可能是________(填“产物1”“产物2”或“产物3”)。
乙酸选择性最大且反应速率较快
产物1
解析　(2)①由图1可知，反应Ⅰ最适宜的温度为270 ℃，原因为乙酸选择性最大且反应速率较快；②由图2可知关键步骤中生成产物1的最大能垒为0.58 eV，生成产物2的最大能垒为0.66 eV，生成产物3的最大能垒为0.81 eV，图1中乙酸的选择性最大，说明相同条件下生成乙酸的反应速率最大，则乙酸可能是产物1。
分层训练 提升考能
基础落实
1.(2022·浙江1月选考)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
D
解析　强电解质NaOH溶于水放热，ΔH<0，强电解质NH4Cl溶于水吸热，ΔH>0，A项、B项错误；AB型强电解质固体溶于水转化为离子，混乱度增加，但离子在水中存在水合过程，使水的混乱度下降，所以整个溶解过程的熵变取决于固体转化为离子的熵增和水合过程的熵减两个作用的相对大小，若前者占主导，则溶解过程熵增，反之熵减，故C项错误、D项正确。
2.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
C
3.(2025·广东湛江月考)化学反应的方向问题对于理论研究与生产实践都有极其重要的意义，下列有关化学反应方向的判断不正确的是(　　)
A.ΔH<0、ΔS>0的反应在温度低时不能自发进行
B.某吸热反应能自发进行，因此该反应是熵增反应
C.Na与H2O的反应是熵增的放热反应，该反应能自发进行
D.2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g)在常温下能自发进行，则该反应的ΔH<0
A
解析　ΔH<0、ΔS>0的反应在任何温度下都满足ΔG＝ΔH-TΔS<0，即任何温度下该反应均能自发进行，A错误；吸热反应的ΔH>0，ΔG＝ΔH-TΔS<0的反应可自发进行，则该反应是熵增反应，B正确；Na与H2O的反应是熵增的放热反应，则ΔG＝ΔH-TΔS<0，反应可自发进行，C正确；2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+ 2CO2(g)中ΔS<0，常温下能自发进行，即ΔG＝ΔH-TΔS<0，则该反应的ΔH<0，D正确。
4.下表中内容与结论相对应的是(　　)
B
选项 内容 结论
A H2O(g)变成H2O(l) ΔS>0
B 硝酸铵溶于水可自发进行 该过程的ΔS>0
C 一个反应的ΔH>0，ΔS>0 该反应一定不能自发进行
D H2(g)+F2(g) 2HF(g)的ΔH＝-546.6 kJ·mol-1，ΔS＝+173.8 J·mol-1·K-1 该反应在任意温度下都不能自发进行
解析　物质由气态变为液态，混乱度减小，即ΔS<0，A项错误；硝酸铵溶于水是吸热的熵增加过程，ΔS>0，该过程可自发进行，B项正确；ΔH>0，ΔS>0时，根据复合判据可知，高温时ΔH-TΔS<0，即高温条件下，该反应能自发进行，C项错误；由ΔH<0，ΔS>0知，ΔH-TΔS<0，该反应在任意温度下都能自发进行，D项错误。
A.合成氨一般选择400~500 ℃的原因主要考虑了温度对速率的影响
B.将生成的氨气及时液化分离，可推动平衡正向移动，加快反应速率
C.增大压强虽能提高平衡产率，但实际生产中常采用20 MPa以节省设备成本
D.由于N2在空气中含量高，因此直接将空气与氢气混合通入反应炉
C
解析　A项，合成氨选择400~500 ℃，既考虑温度对速率的影响(加快反应速率)，也考虑催化剂(铁触媒)的活性，该温度下催化剂活性高，不只是考虑速率，A错误；B项，将氨气及时液化分离，平衡正向移动，但浓度降低了，反应速率会减慢，不是加快，B错误；C项，增大压强，平衡正向移动，能提高平衡产率，但压强过大对设备要求高、成本高，实际生产采用20 MPa左右可节省设备成本，C正确；D项，直接将空气与氢气混合通入反应炉，空气中的氧气会与氢气混合发生爆炸等危险，且空气中含有其他杂质气体，会影响反应，不能直接混合，D错误。
6.氮化硼(BN)是重要的无机材料，可通过下面两种反应制得:
已知反应Ⅰ常温下自发，反应Ⅱ常温下不自发，B(s)、BN(s)、B2O3 (s)熔点分别约为2 300 ℃、3 100 ℃、450 ℃，下列说法正确的是(　　)
A.常温下反应Ⅰ的ΔG<0，因此速率快
B.反应Ⅰ的ΔS<0，ΔH>0
C.性能优良的催化剂可使反应Ⅱ在常温下自发进行
D.由各物质熔点可推测在实际生产中反应Ⅰ所需的温度高于反应Ⅱ
D
温度/℃ 平衡时SO2的转化率/%
0.1 MPa 0.5 MPa 1 MPa 5 MPa 10 MPa
450 97.5 98.9 99.2 99.6 99.7
550 85.6 92.9 94.9 97.7 98.3
①从理论上分析，为了使二氧化硫尽可能多地转化为三氧化硫，应选择的条件是_______________________________。
②在实际生产中，选定的温度为400~500 ℃，原因是
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
③在实际生产中，采用的压强为常压，原因是
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
450 ℃、10 MPa
在此温度下，催化剂活性最高。温度较低，会使反应速率减小，达到平衡所需
时间变长；温度较高，SO2的转化率会降低
在常压下SO2的转化率就已经很高了(97.5%)，若采用高压，平衡向右移动，
但效果并不明显，且采用高压时会增大对设备的要求而增大生产成本
④在实际生产中，通入过量的空气，原因是
_____________________________________________________________________。
⑤尾气中SO2必须回收，原因是
____________________________________________________________________。
增大反应物O2的浓度，有利于提高SO2的转化率
防止污染环境；循环利用，提高原料的利用率(合理即可)
A.将1 mol N2、3 mol H2置于1 L密闭容器中发生反
应，放出的热量为92.4 kJ
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
C
解析　A项，因为该反应是可逆反应，所以不可能生成2 mol氨气，因此放出的热量小于92.4 kJ，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.根据图像可知，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。
(1)必须除去原料气中CO的原因为_______________________________。
(2)醋酸二氨合铜(Ⅰ)溶液吸收CO的生产适宜条件应是________________。
(3)吸收CO后的溶液经过适当处理又可再生，恢复其吸收CO的能力以供循环使用。醋酸二氨合铜溶液再生的生产适宜条件应是________________。
防止合成塔中的催化剂中毒
低温、高压
高温、低压
Ⅱ.图1表示接触室中催化剂随温度变化图像，图2表示SO2的转化率α(SO2)随温度T及压强p的变化图像。你认为接触室中最合适的温度和压强是___________________________________。
450 ℃(或400 ℃~500 ℃)、101 kPa
10.乙烯是石油化工最基本的原料之一。
减小压强
升高温度(或及时移出生成物)
a
制备的目标产品是
C2H4，b、c均为副反应，应加快反应a的反应速率
(3)常压下，在某催化剂作用下按照n(C2H6)∶n(O2)＝1∶1投料制备乙烯，体系中C2H4和CO在含碳产物中的物质的量百分数及C2H6转化率随温度的变化如图所示。
①乙烯的物质的量百分数随温度升高而降低的原因是
___________________________________________________________________。
②在570~600 ℃温度范围内，下列说法正确的是________(填字母)。
A.C2H4产率随温度升高而增大
B.H2O的含量随温度升高而增大
C.C2H6在体系中的物质的量百分数随温度升高而增大
D.此催化剂的优点是在较低温度下降低CO的平衡产率
反应a、c是放热反应，升高温度，a反应平衡逆向移动程度较大
BD
解析　(3)①分析反应a、c都为放热反应，升高温度，两者反应平衡均逆向移动，但反应a平衡逆向移动的程度较大，则乙烯的物质的量百分数降低。②根据图中信息，C2H4产率随温度升高而降低，故A错误；乙烷转化率增大，生成水的量增大，而乙烯量减小，说明发生反应c，水的量增大，因此H2O的含量随温度升高而增大，故B正确；根据图中信息C2H6转化率增大，则C2H6在体系中的物质的量百分数随温度升高而降低，故C错误；根据图中信息，CO在较高温度时含量较大，因此该催化剂的优点是在较低温度下降低CO的平衡产率，故D正确。
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