專題04 化學(xué)反應(yīng)的方向和調(diào)控（考點清單）（講+練）（學(xué)生版） 2024-2025學(xué)年高二化學(xué)上學(xué)期期中考點大串講（人教版2019選擇性必修1）

專題04化學(xué)反應(yīng)的方向和調(diào)控考點01化學(xué)反應(yīng)的方向考點02化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控▉考點01化學(xué)反應(yīng)的方向1．自發(fā)反應(yīng)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)。自發(fā)過程和自發(fā)反應(yīng)的區(qū)別自發(fā)過程自發(fā)反應(yīng)含義在一定條件下，不用借助外力，就能自發(fā)進行的過程在給定的條件下，可以自發(fā)進行到顯著程度的化學(xué)反應(yīng)特征具有方向性，即過程的某個方向在一定條件下自發(fā)進行，而該過程逆方向在該條件下肯定不能自發(fā)進行舉例高山流水，自由落體，冰雪融化鋼鐵生銹應(yīng)用（1）可被用來完成有用功。如H2燃燒可設(shè)計成原電池。（2）非自發(fā)過程要想發(fā)生，必須對它做功。如通電將水分解為H2和O2【易錯警示】（1）不能認為自發(fā)反應(yīng)都是不需要任何條件就能發(fā)生的，自發(fā)反應(yīng)的“一定的條件”，可以是一定的溫度和壓強，可以是“點燃、光照、加熱、高溫”等給反應(yīng)物提供能量的條件，“外界幫助”指通電、放電等，如氫氣的燃燒是自發(fā)的通過需點燃才能發(fā)生；也不能認為非自發(fā)反應(yīng)在任何條件下都是不能發(fā)生的，如NaCl在通電條件可分解生成Na和Cl2。（2）不能認為自發(fā)反應(yīng)應(yīng)用普通，非自發(fā)反應(yīng)沒有應(yīng)用價值。將電能、熱能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的許多非自發(fā)反應(yīng)是制備物質(zhì)的重要反應(yīng)，如電解法去冶煉鈉、鎂、鋁和制取氯氣等。（3）反應(yīng)能否自發(fā)進行與反應(yīng)速率無關(guān)。2．熵和熵變的含義熵定義度量體系混亂程度的物理量(體系的有序性越高，混亂度越低，熵值越小)符號S熵變定義物質(zhì)發(fā)生變化時，體系的熵的變化符號ΔS意義混亂度增加的過程或反應(yīng)為熵增，ΔS＞0；混亂度減小的過程或反應(yīng)為熵減，ΔS＜0(產(chǎn)生氣體的反應(yīng)和氣體物質(zhì)的量增大的反應(yīng)，熵變?yōu)檎郸＞0，是熵增反應(yīng))；化學(xué)反應(yīng)的ΔS越大，越有利于反應(yīng)自發(fā)進行3．自由能與化學(xué)反應(yīng)的方向（1）自由能變化符號為ΔG，單位為kJ·mol－1。（2）自由能變化與焓變、熵變的關(guān)系ΔG＝ΔH－TΔS。ΔG不僅與焓變、熵變有關(guān)，還與溫度有關(guān)。（3）反應(yīng)方向與自由能的關(guān)系ΔHΔSΔH－TΔS反應(yīng)情況＜0＞0永遠是負值在任何溫度下過程均自發(fā)進行＞0＜0永遠是正值在任何溫度下過程均非自發(fā)進行＞0＞0低溫為正低溫時非自發(fā)高溫為負高溫時自發(fā)＜0＜0低溫為負低溫時自發(fā)高溫為正高溫時非自發(fā)4．判斷化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù)（1）復(fù)合判據(jù)：ΔG＝ΔH－TΔSΔG<0時，反應(yīng)能自發(fā)進行；ΔG＝0時，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)；ΔG>0時，反應(yīng)不能自發(fā)進行。（2）溫度對反應(yīng)方向的影響▉考點02化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控1．合成氨反應(yīng)的特點合成氨反應(yīng)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)已知298K時：ΔH＝－92.4kJ·mol－1，ΔS＝－198.2J·mol－1·K－1自發(fā)性常溫(298K)下，ΔH－TΔS＜0，能自發(fā)進行可逆性反應(yīng)為可逆反應(yīng)焓變ΔH＜0，是放熱反應(yīng)體積變化(熵變)ΔS＜0，正反應(yīng)是氣體體積縮小的反應(yīng)2．濃度、溫度、壓強、催化劑對反應(yīng)速率和氨的含量的影響根據(jù)合成氨反應(yīng)的特點，利用我們學(xué)過的影響反應(yīng)速率的因素和勒夏特列原理分析應(yīng)如何選擇反應(yīng)條件，以增大合成氨的反應(yīng)速率、提高平衡混合物中氨的含量，請?zhí)顚懴卤?。對合成氨反?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)速率反應(yīng)速率增大反應(yīng)物濃度升高溫度增大壓強使用提高平衡混合物中中氨的含量增大反應(yīng)物濃度，降低生成物濃度降低溫度增大壓強無影響3．?dāng)?shù)據(jù)分析在不同溫度和壓強下(初始時N2和H2的體積比為1∶3)，平衡混合物中氨的含量實驗數(shù)據(jù)分析，提高反應(yīng)速率的條件是升高溫度、增大壓；提高平衡混合物中氨的含量的條件是降低溫度、增大壓強。二者在溫度這一措施上是不一致的。4．工業(yè)合成氨的適宜條件壓強原理分析①增大壓強既可以增大反應(yīng)速率，又能使平衡正向向移動，壓強越大越好②壓強越大，對設(shè)備的要求越高，壓縮H2和N2所需的動力越大，會增加生產(chǎn)投資，并可能降低綜合經(jīng)濟效益選用條件目前，我國合成氨廠一般采用的壓強為10～30MPa溫度原理分析①降低溫度有利于提高平衡混合物中氨的含量②溫度越低，反應(yīng)速率越小，達到平衡所需時間越長，故溫度不宜過低③催化劑的活性在一定溫度下下最大選用條件目前，在實際生產(chǎn)中一般采用的溫度為400～500℃(此溫度下催化劑的活性最大)催化劑原理分析即使在高溫、高壓下，N2和H2的反應(yīng)速率仍然很慢。使用催化劑在較低溫度時能較快進行反應(yīng)選用條件通常采用加入以鐵為主體的多成分催化劑，又稱鐵觸媒(為了防止混有的雜質(zhì)使催化劑“中毒”，原料氣必須經(jīng)過凈化)濃度原理分析在500℃和30MPa時，平衡混合物中NH3的體積分數(shù)及平衡時N2和H2的轉(zhuǎn)化率仍較低采取措施采取迅速冷卻的方法，使氣態(tài)氨變成液氨后及時從平衡混合物中分離出去將NH3分離后的原料氣循環(huán)使用，并及時補充N2和H2，使反應(yīng)物保持一定的濃度(既提高了原料的利用率，又提高了反應(yīng)速率，有利于合成氨反應(yīng))5．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10～30MPa溫度400～500℃催化劑使用鐵觸媒作催化劑濃度氨及時從混合氣中分離出去，剩余氣體循環(huán)使用；及時補充N2和H26．合成氨的工藝流程7.工業(yè)生產(chǎn)中適宜生產(chǎn)條件的選擇思路（1）分析反應(yīng)特點。主要分析反應(yīng)的方向性、可逆性、反應(yīng)熱和熵變等。（2）原理分析。根據(jù)反應(yīng)特點，利用影響反應(yīng)速率的因素和勒夏特列原理分析增大反應(yīng)速率、提高原料轉(zhuǎn)化率的反應(yīng)條件。（3）根據(jù)實驗數(shù)據(jù)進一步分析反應(yīng)條件，確定適宜條件的范圍及催化劑的篩選。（4）根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)的實際情況、經(jīng)濟效益及環(huán)保要求等最終確定適宜的條件。影響因素有利于加快反應(yīng)速率的控制有利于平衡移動條件的控制綜合分析結(jié)果濃度增大反應(yīng)物濃度增大反應(yīng)物濃度、減小生成物濃度不斷補充反應(yīng)物、及時分離出生成物壓強高壓(有氣體參加)ΔV<0高壓設(shè)備條件允許的前提下，盡量采取高壓ΔV>0低壓兼顧速率和平衡、選取適宜的壓強溫度高溫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，盡量采取高溫并選取合適催化劑催化劑加合適的催化劑無影響加合適的催化劑，考慮催化劑活性與溫度關(guān)系【歸納總結(jié)】（1）化工生產(chǎn)適宜條件選擇的一般原則條件原則從化學(xué)反應(yīng)速率分析既不能過快，又不能太慢從化學(xué)平衡移動分析既要注意外界條件對速率和平衡影響的一致性，又要注意對二者影響的矛盾性從原料的利用率分析增加易得廉價原料，提高難得高價原料的利用率，從而降低生產(chǎn)成本從實際生產(chǎn)能力分析如設(shè)備承受高溫、高壓能力等從催化劑的使用活性分析注意催化劑的活性受溫度的限制（2）控制反應(yīng)條件的基本措施控制化學(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（3）催化劑的活性與“中毒”催化劑的催化能力一般稱為催化活性。催化劑因吸附或沉積少量的雜質(zhì)(毒物)而使活性明顯下降甚至喪失的現(xiàn)象，稱為催化劑“中毒”。為了防止催化劑“中毒”，合成氨的原料氣、硫酸工業(yè)中從沸騰爐排出來的爐氣都必須經(jīng)過凈化。1．下列說法正確的是A．吸熱反應(yīng)不可以自發(fā)進行B．同種物質(zhì)固態(tài)時，熵值最大C．能夠自發(fā)進行的反應(yīng)一定是熵增的過程D．鐵在潮濕的空氣中生銹的過程是自發(fā)的2．以下說法中正確的是A．所有?H<0的反應(yīng)均是自發(fā)反應(yīng)B．高錳酸鉀加熱分解是一個熵減小的過程C．冰在室溫下自動熔化成水，是熵增的過程D．自發(fā)進行的反應(yīng)一定能迅速進行3．關(guān)于化學(xué)反應(yīng)進行的方向敘述正確的是A．，時，反應(yīng)自發(fā)進行，如金屬鈉和水的反應(yīng)B．凡是放熱反應(yīng)都是自發(fā)的，吸熱反應(yīng)都是非自發(fā)的C．自發(fā)反應(yīng)一定是熵增大，非自發(fā)反應(yīng)一定是熵減小D．過程的自發(fā)性不僅能用于判斷過程的方向，還能確定過程是否一定能迅速發(fā)生4．下列與熵有關(guān)的敘述中不正確的是A．粒子無規(guī)則排列程度越大，體系的熵越大B．自發(fā)進行的化學(xué)反應(yīng)都是熵增的過程C．絕熱狀態(tài)下體系會自發(fā)趨向混亂度增大方向進行D．5．下列反應(yīng)在任何溫度下都不能自發(fā)進行的是A． B．C． D．6．下列說法正確的是A．放熱反應(yīng)均是自發(fā)反應(yīng)B．2CO(g)=2C(s)+O2(g)已知△H>0，△S<0則一定不能自發(fā)進行C．物質(zhì)的量增加的反應(yīng)，△S為正值D．H2、I2、HI平衡混合氣加壓后顏色變深，能用勒夏特列原理解釋7．合成氨反應(yīng)達到平衡時，NH3的體積分數(shù)與溫度、壓強的關(guān)系如圖所示。根據(jù)此圖分析合成氨工業(yè)最有前途的研究方向是()A．提高分離技術(shù) B．研制耐高壓的合成塔C．研制低溫催化劑 D．探索不用N2和H2合成氨的新途徑8．據(jù)報道，在300℃、70MPa下由二氧化碳和氫氣合成乙醇已成為現(xiàn)實，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g)。下列敘述正確的是A．相同條件下，2mol氫原子所具有的能量大于1mol氫分子所具有的能量B．當(dāng)v(CO2)=2v(CH3CH2OH)時，反應(yīng)一定達到平衡狀態(tài)C．移去水蒸氣，可增大正反應(yīng)速率D．恒壓，充入惰性氣體，化學(xué)反應(yīng)速率增大9．合成氨反應(yīng)為：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

△H=-92.4kJ·mol-1。下列說法正確的是A．合成氨反應(yīng)在任何溫度下都能自發(fā)B．1molN2與過量H2充分反應(yīng)放熱92.4kJC．合成氨實際生產(chǎn)中選擇高壓和低溫D．將氨液化分離，可促進平衡正移及循環(huán)利用氮氣和氫氣10．一定條件下，關(guān)于工業(yè)合成氨的反應(yīng)，圖甲表示該反應(yīng)過程中的能量變化，圖乙表示1L密閉容器中n(N2)隨時間的變化曲線，圖丙表示在其他條件不變的情況下，改變起始時n(H2)對該平衡的影響。下列說法正確的是A．甲：升高溫度，該反應(yīng)的平衡常數(shù)增大B．乙：從11min起其他條件不變，壓縮容器的體積，則n(N2)的變化曲線為dC．乙：10min內(nèi)該反應(yīng)的平均速率v(H2)=0.03mol·L-1·min-1D．丙：溫度T1＜T2，a、b、c三點所處的平衡狀態(tài)中，b點N2的轉(zhuǎn)化率最高11．節(jié)能減排是指節(jié)約物質(zhì)資源和能量資源，減少廢棄物和環(huán)境有害物的排放。（1）實現(xiàn)“節(jié)能減排”和“低碳經(jīng)濟”的項重要課題就是如何將轉(zhuǎn)化為可利用的資源。目前工業(yè)上有一種方法是用來生產(chǎn)燃料甲醇，一定條件下發(fā)生反應(yīng)：，如圖所示為該反應(yīng)過程中的能量變化：下列關(guān)于該反應(yīng)的說法正確的是_____________(填序號)。A．，

B．，C．，

D．，（2）將煤加工成水煤氣可降低污染并提高燃料的利用率。將水蒸氣通過紅熱的炭即產(chǎn)生水煤氣，反應(yīng)方程式為，該反應(yīng)的，。該反應(yīng)在常溫下_____________(填“能”或“不能”)自發(fā)進行。12．某研究性學(xué)習(xí)小組研究了汽車尾氣中的NO與CO的反應(yīng)和某工業(yè)廢氣中的NO2與SO2的反應(yīng)。回答下列問題：（1）一定溫度下，向某容積為1L的密閉容器中通入amolNO、bmolCO，控制一定的條件使其發(fā)生反應(yīng)：2NO(g)＋2CO(g)?N2(g)＋2CO2(g)ΔH<0。測得NO的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、投料比X(X＝eq\f(a,b))的關(guān)系如圖甲所示。則T1________(填“>”或“<”)T2；若X1＝0.8、a＝2，反應(yīng)開始至達到平衡(對應(yīng)A點)所用的時間是2min，則反應(yīng)發(fā)生的2min內(nèi)N2的平均反應(yīng)速率v(N2)＝________，A點對應(yīng)的平衡常數(shù)K＝________(保留3位有效數(shù)字)。（2）在固定體積的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：NO2(g)＋SO2(g)?SO3(g)＋NO(g)ΔH＝－41.8kJ·mol－1使用某種催化劑，改變eq\f(n0NO2,n0SO2)的值進行多組實驗(各組實驗的溫度可能相同，也可能不同)，測定NO2的平衡轉(zhuǎn)化率。部分實驗結(jié)果如圖乙所示。①如果要將圖乙中C點的平衡狀態(tài)改變?yōu)锽點的平衡狀態(tài)，應(yīng)采取的措施是______________。②若A點對應(yīng)實驗中，SO2的起始濃度為c0mol·L－1，經(jīng)過tmin達到平衡狀態(tài)，該時段NO2的平均反應(yīng)速率v(NO2)＝________mol·L－1·min－1。③若圖乙中C、D兩點對應(yīng)的實驗溫度分別為TC和TD，通過計算判斷TC________(填“>”“＝”或“<”)TD。13．氮是地球上含量豐富的一種元素，氮及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活中有著重要作用，合成氨工業(yè)在國民生產(chǎn)中有重要意義。以下是關(guān)于合成氨的有關(guān)問題，請回答：（1）在容積為2L的恒溫密閉容器中加入0.1mol的N2和0.3mol的H2在一定條件下發(fā)生反應(yīng)：N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)ΔH<0，在5分鐘時反應(yīng)恰好達到平衡，此時測得NH3的物質(zhì)的量為0.1mol。這段時間內(nèi)用H2表示的反應(yīng)速率為v(H2)=____。（2）平衡后，若要再提高反應(yīng)速率，且增大NH3的產(chǎn)率，可以采取的措施有____。(答一條即可)（3）下列各項能作為判斷該反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)