第04講 化學(xué)反應(yīng)的方向、化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控（講義）（教師版） 2025年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)講練測（新教材新高考）

第04講化學(xué)反應(yīng)的方向、化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控目錄TOC\o"1-3"\h\u01考情透視·目標(biāo)導(dǎo)航 202知識導(dǎo)圖·思維引航 303考點突破·考法探究 3考點一化學(xué)反應(yīng)的方向 3知識點1自發(fā)過程與自發(fā)反應(yīng) 3知識點2化學(xué)反應(yīng)的方向與能量、熵變的關(guān)系 4知識點3化學(xué)反應(yīng)方向判斷方法 5考向1考查自發(fā)過程和自發(fā)反應(yīng)的概念 6考向2考查化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù) 7考點二化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控 9知識點1控制反應(yīng)條件的目的及措施 9知識點2工業(yè)合成氨的條件選擇 10考向1考查合成氨反應(yīng)適宜條件的選擇 12考向2考查工業(yè)上選擇適宜生產(chǎn)條件的原則 1304真題練習(xí)·命題洞見 15

考點要求考題統(tǒng)計考情分析化學(xué)反應(yīng)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(nèi)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(xué)反應(yīng)的熵變及反應(yīng)進行的方向、化工生產(chǎn)中條件的選擇等。2．從命題思路上看，側(cè)重以化工生產(chǎn)為背景，考查結(jié)合反應(yīng)速率及焓變考查化工生產(chǎn)條件的選擇。（1）選擇題：考查反應(yīng)進行的方向，工業(yè)生產(chǎn)適宜條件的選擇。（2）非選擇題：常常與基本理論、工業(yè)生產(chǎn)相聯(lián)系，通過圖像或表格提供信息，從反應(yīng)時間、投料比值、催化劑的選擇、轉(zhuǎn)化率等角度考查生產(chǎn)條件的選擇；3．根據(jù)高考命題特點和規(guī)律，復(fù)習(xí)時要注意以下方面：平衡原理在化工生產(chǎn)中的綜合應(yīng)用。化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控2023遼寧卷3題，3分2021江蘇卷14題，3分復(fù)習(xí)目標(biāo)：1.結(jié)合學(xué)過的化學(xué)反應(yīng)實例，了解自發(fā)過程和化學(xué)反應(yīng)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(xué)反應(yīng)方向的影響，能用焓變和熵變解釋化學(xué)反應(yīng)的方向，培養(yǎng)證據(jù)推理與模型認知能力。4.認識化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的綜合調(diào)控在生產(chǎn)、生活和科學(xué)研究中的重要作用。5.知道催化劑可以改變反應(yīng)歷程，對調(diào)控化學(xué)反應(yīng)速率具有重要意義。

11550考點一化學(xué)反應(yīng)的方向知識點1自發(fā)過程與自發(fā)反應(yīng)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(zhuǎn)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(zhuǎn)變?yōu)闊o序的傾向性(無序體系更加穩(wěn)定)。2．自發(fā)反應(yīng)（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(yīng)稱為自發(fā)反應(yīng)。（2）特點：①自發(fā)反應(yīng)具有方向性，即反應(yīng)的某個方向在一定條件下自發(fā)進行，而該反應(yīng)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(yīng)在常溫下不一定能夠發(fā)生，自發(fā)性只能用于判斷反應(yīng)的方向,不能確定反應(yīng)是否一定會發(fā)生和發(fā)生的速率。知識點2化學(xué)反應(yīng)的方向與能量、熵變的關(guān)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(zhì)有不同的熵值，同一物質(zhì)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(yīng)前后體系熵的變化，用ΔS表示，化學(xué)反應(yīng)的ΔS越大，越有利于反應(yīng)自發(fā)進行。2．化學(xué)反應(yīng)的方向與能量的關(guān)系能量變化是一個與反應(yīng)能否自發(fā)進行有關(guān)的因素，但不是決定反應(yīng)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(xué)反應(yīng)是放熱反應(yīng)。例如：在常溫、常壓下，氫氧化亞鐵被氧化為氫氧化鐵的反應(yīng)是自發(fā)的，反應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)。CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)ΔH(298K)＝＋178.2kJ/molΔH(1200K)＝＋176.5kJ/mol結(jié)論：研究表明，對于化學(xué)反應(yīng)而言，絕大多數(shù)放熱反應(yīng)都能自發(fā)進行，且反應(yīng)放出的熱量越多，體系能量降低得也越多，反應(yīng)越完全。可見，反應(yīng)的焓變是制約化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進行的因素之一。注意：①反應(yīng)能量判據(jù)不是決定反應(yīng)能否自發(fā)進行的惟一因素。②有些吸熱反應(yīng)也能自發(fā)進行。3．化學(xué)反應(yīng)的方向與熵變的關(guān)系化學(xué)反應(yīng)中要發(fā)生物質(zhì)的變化或物質(zhì)狀態(tài)的變化，因此存在著熵變。反應(yīng)的熵變ΔS為反應(yīng)產(chǎn)物總熵與反應(yīng)物總熵之差。對于確定的化學(xué)反應(yīng)，在一定條件下具有確定的熵變。（1）許多熵增加的反應(yīng)在常溫、常壓下可以自發(fā)進行。產(chǎn)生氣體的反應(yīng)，氣體物質(zhì)的物質(zhì)的量增大的反應(yīng)，熵變通常都是正值，為熵增反應(yīng)。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(yīng)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(yīng)是熵減的反應(yīng)，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(jié)論：研究表明，除了熱效應(yīng)外，決定化學(xué)反應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(xué)反應(yīng)方向判斷方法1．傳統(tǒng)的判斷方法（1）由不穩(wěn)定物質(zhì)向穩(wěn)定物質(zhì)轉(zhuǎn)變2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O，穩(wěn)定性：NaCO3＞NaHCO3。（2）離子反應(yīng)中，對于復(fù)分解反應(yīng)，一般是由易電離的物質(zhì)向難電離的物質(zhì)轉(zhuǎn)變，或向離子濃度減小的方向轉(zhuǎn)變。①由溶解度大的物質(zhì)向溶解度小的物質(zhì)轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhì)向易揮發(fā)(低沸點)性物質(zhì)轉(zhuǎn)變。①由難揮發(fā)性酸向易揮發(fā)性酸轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhì)向氧化性(還原性)弱的物質(zhì)的轉(zhuǎn)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(yīng)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(xué)反應(yīng)自發(fā)進行的方向的判斷，ΔG＝ΔH－TΔS。（1）當(dāng)ΔH＜0，ΔS＞0時，ΔG＜0，反應(yīng)自發(fā)進行。（2）當(dāng)ΔH＞0，ΔS＜0時，ΔG＞0，反應(yīng)不能自發(fā)進行。（3）當(dāng)ΔH＞0，ΔS＞0或ΔH＜0，ΔS＜0時，反應(yīng)是否自發(fā)進行與溫度有關(guān)，在一定溫度下可使ΔG＝0，即反應(yīng)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(yīng)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(yīng)能否自發(fā)進行的可能性，具體的反應(yīng)能否實際發(fā)生，還涉及到化學(xué)反應(yīng)速率的問題。②判斷一個化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進行，若無任何外加條件，可以認為我們所學(xué)過的化學(xué)反應(yīng)(電解反應(yīng)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(yīng)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【解析】A．紅墨水濃度大于水，微粒向濃度低的方向擴散，是自發(fā)進行的物理過程，A不符合題意；B．冰的熔點為0℃，水常溫下是液體，冰在室溫下融化成水，是自發(fā)進行的物理過程，B不符合題意；C．水電解生成氫氣和氧氣，是強制發(fā)生的氧化還原反應(yīng)，不能自發(fā)進行，C符合題意；D．鐵在潮濕的空氣中生銹是發(fā)生了電化腐蝕，是自發(fā)進行的化學(xué)過程，D不符合題意；故選C?！敬鸢浮緾【易錯提醒】關(guān)于反應(yīng)自發(fā)性需要注意：（1）化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù)指出的僅僅是在一定條件下化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進行的趨勢，并不能說明在該條件下反應(yīng)一定能實際發(fā)生，還要考慮化學(xué)反應(yīng)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(zhuǎn)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(zhuǎn)變?yōu)闊o序的傾向性(無序體系更加穩(wěn)定)?！咀兪接?xùn)練1】有關(guān)化學(xué)反應(yīng)的說法，正確的是A．自發(fā)反應(yīng)都是放熱反應(yīng) B．自發(fā)反應(yīng)都是熵增大的反應(yīng)C．自發(fā)反應(yīng)一定能實現(xiàn) D．非自發(fā)反應(yīng)在一定條件下能實現(xiàn)【答案】D【分析】化學(xué)反應(yīng)是否能自發(fā)進行，取決于焓變和熵變，根據(jù)△G=△H-T△S，如△G＜0，則反應(yīng)能自發(fā)進行?！窘馕觥緼．化學(xué)反應(yīng)是否能自發(fā)進行，取決于焓變和熵變，不僅僅取決于焓變，故A錯誤；B．化學(xué)反應(yīng)是否能自發(fā)進行，取決于焓變和熵變，不僅僅取決于熵變，故B錯誤；C．自發(fā)反應(yīng)是一定條件下的可能性，是否一定實際發(fā)生，還要看化學(xué)反應(yīng)速率，故C錯誤；D．自發(fā)進行是相對的，在一定條件下，如△G＜0，則反應(yīng)能實現(xiàn)，即非自發(fā)反應(yīng)在一定條件下也能實現(xiàn)，D項正確。答案選D?！咀兪接?xùn)練2】下列關(guān)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(yīng)不一定能迅速發(fā)生反應(yīng)【答案】D【解析】A．反應(yīng)自發(fā)進行的判斷依據(jù)是△H-T△S＜0；自發(fā)進行的反應(yīng)也需要一定條件才可以發(fā)生，故A錯誤；B．有些自發(fā)進行的反應(yīng)也需要反應(yīng)條件，才能進行，如氫氣和氧氣需要點燃反應(yīng)，故B錯誤；C．非自發(fā)過程，改變溫度使△H-T△S＜0，故C錯誤；D．有些自發(fā)進行的反應(yīng)也需要反應(yīng)條件，才能進行，只有達到發(fā)生的條件才能發(fā)生反應(yīng)，故D正確；故選D．考向2考查化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù)例2（2024·遼寧·模擬預(yù)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(yīng)：。分別在絕熱、恒溫條件下進行，兩反應(yīng)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(yīng)在較低溫度下能自發(fā)進行B．乙在恒溫條件下進行，C．a(chǎn)點的正反應(yīng)速率大于c點的正反應(yīng)速率D．甲條件下平衡常數(shù)K小于20.25【答案】D【解析】A．由圖可知，正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，ΔH<0，氣體分子數(shù)減小，ΔS<0，ΔG=ΔH-TΔS，ΔG<0反應(yīng)自發(fā)，故該在較低溫度下能自發(fā)進行，A項正確；B．曲線甲恒容密閉容器中壓強增大，說明甲在絕熱過程進行，乙在恒溫過程進行，B項正確；C．平衡時，，a的反應(yīng)物濃度大于c的反應(yīng)物濃度，即a的正反應(yīng)速率大于c的正反應(yīng)速率，C項正確；D．在恒溫恒容條件下，氣體壓強之比等于總物質(zhì)的量之比，根據(jù)三段式，，解得，b點濃度商，a、b點總壓強相等，容器體積相等，a點溫度較高，故a點氣體的物質(zhì)的量小于b點，正反應(yīng)是氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，說明a點的轉(zhuǎn)化率大于b點，即a點平衡常數(shù)K大于b點Q，D項錯誤；本題選D?！舅季S建?！?．反應(yīng)能否自發(fā)進行需綜合考慮焓變和熵變對反應(yīng)的影響，復(fù)合判據(jù)ΔH－TΔS<0的反應(yīng)不一定能夠?qū)嶋H發(fā)生，只是指出了在該條件下化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進行的趨勢，還要考慮化學(xué)反應(yīng)的快慢問題。2．焓變、熵變和溫度對化學(xué)反應(yīng)方向的影響ΔHΔSΔH－TΔS反應(yīng)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(xùn)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(chǎn)硫酸主要流程如下：下列說法正確的是A．高溫焙燒1molFeS2時轉(zhuǎn)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(yīng)生成淡黃色沉淀，體現(xiàn)了SO2的還原性C．反應(yīng)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(guān)【答案】C【分析】硫黃或黃鐵礦高溫下與空氣中的氧氣反應(yīng)，生成SO2和Fe2O3；SO2在V2O5作催化劑、400~500℃下被O2進一步氧化生成SO3，SO3被98%濃硫酸吸收，生成H2SO4?SO3?！窘馕觥緼．高溫焙燒1molFeS2時，F(xiàn)e由+2價升高到+3價，S由-1價升高到+4價，則轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為11NA(NA代表阿伏加德羅數(shù)值)，A不正確；B．SO2與H2S反應(yīng)生成淡黃色S沉淀，SO2中S元素由+4價降低到0價，體現(xiàn)了SO2的氧化性，B不正確；C．反應(yīng)2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的ΔS＜0，要使△H-TΔS＜0，應(yīng)使ΔH＜0，則反應(yīng)具有自發(fā)性的原因是ΔH＜0，C正確；D．98%濃硫酸粘度較高，與分子間能形成氫鍵有關(guān)，D不正確；故選C。【變式訓(xùn)練2】（2024·江蘇南通·二模）可用于低溫下催化氧化HCHO：。下列關(guān)于催化氧化甲醛的反應(yīng)說法正確的是A．該反應(yīng)， 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(yīng)的焓變【答案】A【解析】A．根據(jù)方程式可知，該反應(yīng)，根據(jù)反應(yīng)可自發(fā)進行，放熱的熵減反應(yīng)低溫可自發(fā)進行，所以判斷，A正確；B．為直線形分子，屬于非極性分子，B錯誤；C．升高溫度，正逆反應(yīng)速率均增大，C錯誤；D．催化劑可以改變反應(yīng)活化能，不能改變反應(yīng)焓變，D錯誤；答案選A?？键c二化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控知識點1控制反應(yīng)條件的目的及措施1．控制反應(yīng)條件的目的（1）促進有利的化學(xué)反應(yīng)：通過控制反應(yīng)條件，可以加快化學(xué)反應(yīng)速率，提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，從而促進有利的化學(xué)反應(yīng)進行。（2）抑制有害的化學(xué)反應(yīng)：通過控制反應(yīng)條件，也可以減緩化學(xué)反應(yīng)速率，減少甚至消除有害物質(zhì)的產(chǎn)生或控制副反應(yīng)的發(fā)生，從而抑制有害的化學(xué)反應(yīng)繼續(xù)進行。2.控制反應(yīng)條件考慮因素：在實際生產(chǎn)中常常需要結(jié)合設(shè)備條件、安全操作、經(jīng)濟成本等情況，綜合考慮影響化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的因素，尋找適宜的生產(chǎn)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(quán)衡利弊，才能實施生產(chǎn)。3．控制反應(yīng)條件的基本措施（1）控制化學(xué)反應(yīng)速率的措施通過改變反應(yīng)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(diào)控反應(yīng)速率。（2）提高轉(zhuǎn)化率的措施通過改變可逆反應(yīng)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(yīng)的限度，從而提高轉(zhuǎn)化率。4.工業(yè)上選擇適宜生產(chǎn)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(jié)果濃度增大反應(yīng)物的濃度增大反應(yīng)物的濃度、減小生成物的濃度不斷地補充反應(yīng)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(shè)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(shè)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(yīng)的特點（1）反應(yīng)：合成氨反應(yīng)：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(yīng)②放熱反應(yīng)：ΔH<0③熵減的反應(yīng)：ΔS<0④常溫(298K)下，ΔH－TΔS<0，能自發(fā)進行。2、合成氨反應(yīng)特點的分析對合成氨反應(yīng)的影響影響因素濃度溫度壓強催化劑增大合成氨的反應(yīng)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(yīng)器可使用的鋼材質(zhì)量及綜合指標(biāo)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(zhì)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(shè)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(xué)反應(yīng)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(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，轉(zhuǎn)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(chǎn)中，必須從反應(yīng)限度和反應(yīng)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(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，充分利用原料，又要選擇較快的反應(yīng)速率，提高單位時間內(nèi)的產(chǎn)量，同時還要考慮設(shè)備的要求和技術(shù)條件。4、合成氨的生產(chǎn)流程（1）生產(chǎn)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(zhì)，防止與催化劑接觸時，導(dǎo)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(yīng)為放熱反應(yīng)，反應(yīng)體系溫度逐漸升高，為原料氣反應(yīng)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(yīng)為可逆反應(yīng)，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(yīng)物保持一定的濃度，以利于合成氨反應(yīng)，提高經(jīng)濟效益?？枷?考查合成氨反應(yīng)適宜條件的選擇例1工業(yè)合成氨的反應(yīng)為：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H<0，該反應(yīng)應(yīng)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【解析】降溫平衡右移，但反應(yīng)速率太慢，從反應(yīng)速率和催化劑的活性考慮，溫度選在500℃左右，增大壓強，平衡右移，但壓強太大，對設(shè)備要求很高，所以也要選擇適宜的壓強，催化劑能增大反應(yīng)速率，也要選擇適宜的催化劑。答案選B?！敬鸢浮緽【思維建?！抗I(yè)生產(chǎn)中，必須從反應(yīng)限度和反應(yīng)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(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，充分利用原料，又要選擇較快的反應(yīng)速率，提高單位時間內(nèi)的產(chǎn)量，同時還要考慮設(shè)備的要求和技術(shù)條件。【變式訓(xùn)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(guān)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(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)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【答案】B【解析】A．由于空氣中最主要的兩種氣體是氮氣和氧氣，利用空氣中氮氣的沸點比氧氣的沸點低，先將空氣加壓降溫變成液態(tài)，然后再加熱，由于液氮的沸點（-196攝氏度）比氧氣的沸點（-183攝氏度）低，氮氣首先從液態(tài)空氣中蒸發(fā)出來，留下的就是液態(tài)氧氣，工業(yè)上制氮氣一般用分離液態(tài)空氣法，故A正確；B．步驟③中催化劑不改變化學(xué)平衡，反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率不變，又合成氨的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升溫平衡逆向移動，反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率減小，故B錯誤；C．為防止催化劑中毒，反應(yīng)前的氮氣和氫氣混合氣體需要除雜凈化，故C正確；D．步驟③中溫度選擇500℃，主要是考慮催化劑的活性，故D正確；答案選B?！咀兪接?xùn)練2】（23-24高三上·天津·階段考試）某溫度下發(fā)生反應(yīng)：3H2(g)+N2(g)?2NH3(g)

ΔH=-92.4kJ/mol，N2的轉(zhuǎn)化率(α)與體系總壓強(p)的關(guān)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(yīng)，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(yīng)在達到平衡后，增大壓強，H2的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化率【答案】C【解析】A．因為是可逆反應(yīng)，所以不可能生成2mol氨氣，因此放出的熱量小于92.4kJ，A錯誤；B．平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)系，所以平衡狀態(tài)由A變到B時，平衡常數(shù)不變，B錯誤；C．根據(jù)圖象可知，增大壓強氮氣的轉(zhuǎn)化率增大，平衡向正反應(yīng)方向移動，氫氣轉(zhuǎn)化率提高，C正確；D．升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動，合成氨工業(yè)中常采用400~500℃的高溫，是因為催化劑在該溫度下催化效率高，D錯誤；答案選C?？枷?考查工業(yè)上選擇適宜生產(chǎn)條件的原則例2某工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)生反應(yīng)：2A(g)+B(g)2M(g)△H<0。下列有關(guān)該工業(yè)生產(chǎn)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(zhì)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(zhuǎn)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(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越高D.工業(yè)生產(chǎn)中常采用催化劑，因為生產(chǎn)中使用催化劑可提高M的日產(chǎn)量【答案】D【解析】工業(yè)上合成M可能采用常壓如H2SO4工業(yè)中SO3的生成；加入過量B只能提高A的轉(zhuǎn)化率，B的轉(zhuǎn)化率降低；溫度升高，平衡逆向移動，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率降低；使用催化劑可降低反應(yīng)的活化能，提高反應(yīng)速率?！舅季S建?！炕瘜W(xué)反應(yīng)適宜條件選擇的思維流程【變式訓(xùn)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(yīng)如下：反應(yīng)過程中該炔烴及反應(yīng)產(chǎn)物的占比隨時間的變化如圖(已知：反應(yīng)I、Ⅲ為放熱反應(yīng))，下列說法不正確的是A．反應(yīng)活化能：反應(yīng)I<反應(yīng)ⅡB．反應(yīng)焓變：反應(yīng)I<反應(yīng)ⅡC．增加HCl濃度不會改變平衡時產(chǎn)物Ⅱ和產(chǎn)物I的比例D．選擇相對較短的反應(yīng)時間，及時分離可獲得高產(chǎn)率的產(chǎn)物Ⅰ【答案】B【解析】A．短時間里反應(yīng)I得到的產(chǎn)物比反應(yīng)Ⅱ得到的產(chǎn)物多，說明反應(yīng)I的速率比反應(yīng)Ⅱ的速率快，速率越快，其活化能越小，則反應(yīng)活化能：反應(yīng)I<反應(yīng)Ⅱ，A正確；B．反應(yīng)I、Ⅲ為放熱反應(yīng)，根據(jù)蓋斯定律，反應(yīng)Ⅱ也是放熱反應(yīng)，相同物質(zhì)的量的反應(yīng)物，反應(yīng)I放出的熱量小于反應(yīng)Ⅱ放出的熱量，反應(yīng)放出的熱量越多，其焓變越小，因此反應(yīng)焓變：反應(yīng)I>反應(yīng)Ⅱ，B錯誤；C．由圖可以看出產(chǎn)物I和產(chǎn)物Ⅱ存在可逆反應(yīng)，則產(chǎn)物Ⅱ和產(chǎn)物I的比值即該可逆反應(yīng)的平衡常數(shù)K，由于平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，所以增加HCl濃度平衡時產(chǎn)物Ⅱ和產(chǎn)物I的比例不變，C正確；D．根據(jù)圖中信息，選擇相對較短的反應(yīng)時間，及時分離可獲得高產(chǎn)率的產(chǎn)物Ⅰ，D正確；故選B?！咀兪接?xùn)練2】（2024·河北邯鄲·一模）對于放熱的可逆反應(yīng)，某一給定轉(zhuǎn)化率下，最大反應(yīng)速率對應(yīng)的溫度稱為最適宜溫度。反應(yīng)

在催化劑作用下原料的總轉(zhuǎn)化率與最適宜溫度(曲線Ⅰ)、原料的總平衡轉(zhuǎn)化率與溫度(曲線Ⅱ)的關(guān)系曲線示意圖最合理的是A． B．C． D．【答案】C【解析】對于放熱的可逆反應(yīng)2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，該反應(yīng)的最適宜溫度為催化劑的催化活性最好時所對應(yīng)的溫度，在該溫度下化學(xué)反應(yīng)速率最大，SO2的轉(zhuǎn)化率也最大；當(dāng)溫度高于最適宜溫度后，催化劑的催化活性逐漸減小，催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響超過了溫度升高對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，因此化學(xué)反應(yīng)速率逐漸減小，SO2的轉(zhuǎn)化率也逐漸減??；由于該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，隨著溫度的升高，SO2的平衡轉(zhuǎn)化率減小；由于反應(yīng)混合物與催化劑層的接觸時間較少，在實際的反應(yīng)時間內(nèi)反應(yīng)還沒有達到化學(xué)平衡狀態(tài)，故在相應(yīng)溫度下SO2的轉(zhuǎn)化率低于其平衡轉(zhuǎn)化率。因此，反應(yīng)2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的轉(zhuǎn)化率與最適宜溫度(曲線I)、平衡轉(zhuǎn)化率與溫度(曲線Ⅱ)的關(guān)系曲線示意圖可表示如下：，故答案為：C。1．（2024·湖北卷）在超高壓下轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化為是熵減反應(yīng) D．常壓低溫下能穩(wěn)定存在【答案】D【解析】A．O2和O8是O元素形成的不同單質(zhì)，兩者互為同素異形體，A項正確；B．O8分子為平行六面體，由其結(jié)構(gòu)知，O8中存在兩種氧氧鍵：上下底面中的氧氧鍵、上下底面間的氧氧鍵，B項正確；C．O2轉(zhuǎn)化為O8可表示為4O2O8，氣體分子數(shù)減少，故O2轉(zhuǎn)化為O8是熵減反應(yīng)，C項正確；D．O2在超高壓下轉(zhuǎn)化成O8，則在常壓低溫下O8會轉(zhuǎn)化成O2，不能穩(wěn)定存在，D項錯誤；答案選D。2．（2023·遼寧卷）下列有關(guān)物質(zhì)的工業(yè)制備反應(yīng)錯誤的是A．合成氨：N2+3H22NH3 B．制HCl：H2+Cl22HClC．制粗硅：SiO2+2CSi+2CO D．冶煉鎂：2MgO(熔融)2Mg+O2↑【答案】D【解析】A．工業(yè)合成氨是利用氮氣和氫氣在催化劑的條件下反應(yīng)生成的，反應(yīng)方程式為N2+3H22NH3，A正確；B．工業(yè)制氯化氫是利用氫氣和氯氣反應(yīng)生成的，反應(yīng)方程式為H2+Cl22HCl，B正確；C．工業(yè)制粗硅是將SiO2與C在高溫下反應(yīng)生成粗硅，反應(yīng)方程式為SiO2+2CSi+2CO，C正確；D．冶煉金屬鎂是電解熔融氯化鎂，反應(yīng)方程式為MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑，D錯誤；故答案選D。3．（2022·浙江卷）AB型強電解質(zhì)在水中的溶解(可視作特殊的化學(xué)反應(yīng))表示為AB(s)=An+(aq)+Bn-(aq)，其焓變和熵變分別為ΔH和ΔS。對于不同組成的AB型強電解質(zhì)，下列說法正確的是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】強電解質(zhì)溶于水有的放熱，如硫酸銅等；有的吸熱，如碳酸氫鈉等，所以在水中溶解對應(yīng)的ΔH可能大于零或小于零。熵表示系統(tǒng)混亂程度。體系越混亂，則熵越大。AB型強電解質(zhì)固體溶于水，存在熵的變化。固體轉(zhuǎn)化為離子，混亂度是增加的，但離子在水中存在水合過程，這樣會引發(fā)水的混亂度的變化，讓水分子會更加規(guī)則，即水的混亂度下降，所以整個溶解過程的熵變ΔS，取決于固體轉(zhuǎn)化為離子的熵增與水合過程的熵減兩個作用的相對大小關(guān)系。若是前者占主導(dǎo)，則整個溶解過程熵增，即ΔS＞0，反之，熵減，即ΔS＜0。綜上所述，D項符合題意。故選D。4．（2021·江蘇卷）NH3與O2作用分別生成N2、NO、N2O的反應(yīng)均為放熱反應(yīng)。工業(yè)尾氣中的NH3可通過催化氧化為N2除去。將一定比例的NH3、O2和N2的混合氣體以一定流速通過裝有催化劑的反應(yīng)管，NH3的轉(zhuǎn)化率、生成N2的選擇性[100%]與溫度的關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是A．其他條件不變，升高溫度，NH3的平