2026届高三化学一轮复习课件：化学反应方向与调控

化学反应方向与调控 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。 复习目标 考点一　化学反应的方向 (1)下列关于自发化学反应的说法正确的是　　　　　　　　　　　。  ①自发反应是在一定条件下,无需外界帮助就能自发进行的反应 ②自发反应是指不需要条件就能发生的反应 ③非自发过程在任何条件下都不可能变为自发过程 ④一定条件下,使用催化剂可以使非自发反应变成自发反应 ⑤能自发进行的反应一定能迅速发生 ⑥自发反应的限度一定大 ⑦放热反应一定是自发过程 小题过基础 ① 考点一　化学反应的方向 知识梳理 ⑤ (2)下列与熵有关的叙述中不正确的是　　　　。  ①熵(S)是度量体系混乱程度的物理量,熵值越大,体系混乱度越大 ②同一种物质,其所处的状态不同,熵值不同 ③不同种物质,同一状态(T、p)下,熵值不同 ④同一物质,当物质的量一定时,温度越高,熵值越大 ⑤自发进行的化学反应都是熵增的过程 ⑥绝热状态下体系会自发趋向混乱度增大的方向进行 ⑦1 mol C2H6(g)的熵>1 mol CH4(g)的熵 考点一　化学反应的方向 知识梳理 化学反应方向的判断 名师点核心 焓变 (ΔH)<0 有自发进行的倾向,但有些ΔH>0的反应也可自发进行,焓变判断反应进行的方向不全面 熵变 (ΔS)>0 有自发进行的倾向,但有些ΔS<0的反应也可自发进行,熵变判断反应进行的方向不全面 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 考点一　化学反应的方向 知识梳理 1.下列关于化学反应方向及其判据的说法中正确的是(　　) A.1 mol SO3在不同状态时的熵值:S[SO3(s)]>S[SO3(l)]>S[SO3(g)] B.常温下,反应C(s)+CO2(g)===2CO(g)不能自发进行,则该反应的ΔH>0 C.凡是需要加热的反应都不能自发进行 D.反应2KClO3(s)===2KCl(s)+3O2(g)　ΔH>0能否自发进行与温度无关 B 考点一　化学反应的方向 知能通关 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)]<S[H2O(g)] 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 考点一　化学反应的方向 知能通关 不能实现,因为该反应的ΔH>0,ΔS<0,反应不可能自发进行 高温 考点一　化学反应的方向 知能通关 考点二　化学反应的调控 ——工业合成氨 合成氨是人类科学技术的一项重大突破,解决了人类靠天吃饭的难题。请回答下列问题: (1)已知298 K时ΔH=-92.4 kJ·mol-1,ΔS=-198.2 J·K-1·mol-1,则根据正反应的焓变和熵变分析,常温下合成氨反应　　　　(填“能”或“不能”)自发进行。  (2)工业合成氨时,为提高反应速率可采取的方法有　　　 　、 　　 　　等。  (3)合成氨工业中采用循环操作,主要是为了　　　　。  A.增大化学反应速率 B.提高氮气和氢气的利用率 C.降低氨的沸点 D.提高平衡混合物中氨的含量 小题过基础 能 适当升高温度 适当增大反应物浓度 B 考点二　化学反应的调控——工业合成氨 知识梳理 (1)化工生产适宜条件选择的一般原则 名师点核心 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 考点二　化学反应的调控——工业合成氨 知识梳理 (2)提高合成氨反应速率和平衡转化率条件的比较 条件 提高反应速率 提高平衡转化率 综合结果 压强 高压 高压 高压 温度 高温 低温 兼顾速率和平衡,且考虑催化剂活性 催化剂 使用 无影响 使用 浓度 由反应速率方程可知,增大氮气、氢气的浓度,减小氨气的浓度 增大反应物的浓度,降低反应产物的浓度 增大反应物的浓度,且不断减小反应产物的浓度 考点二　化学反应的调控——工业合成氨 知识梳理 (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 考点二　化学反应的调控——工业合成氨 知识梳理 1.(2024·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 B 考点二　化学反应的调控——工业合成氨 知能通关 2.(2024·盐城三模)焦炉煤气(主要成分:CH4、CO2、H2、CO)在炭催化下,使CH4与CO2重整生成H2和CO。其主要反应为 反应Ⅰ:CH4(g)+CO2(g)===2CO(g)+2H2(g)　ΔH1=+247.1 kJ·mol-1 反应Ⅱ:H2(g)+CO2(g)===CO(g)+H2O(g)　ΔH2=+41.2 kJ·mol-1 反应Ⅲ:C(s)+CO2(g)===2CO(g)　 ΔH3=+172 kJ·mol-1 反应Ⅳ:C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g)　ΔH4=+131.29 kJ·mol-1 在1×105 Pa、将焦炉煤气以一定流速通过装有炭催化剂的反应管,CH4、CO、H2的相对体积和CO2的转化率随温度变化的曲线如图所示。 考点二　化学反应的调控——工业合成氨 知能通关 相对体积V(CH4)=、相对体积V(CO或H2) = 下列说法不正确的是(　　) A.温度低于900 ℃,反应Ⅰ基本不发生 B.850 ℃~900 ℃时,主要发生反应Ⅳ C.增大焦炉煤气流速一定能提高CO的相对体积 D.工业生产上需要研发低温下CH4转化率高的催化剂 C 考点二　化学反应的调控——工业合成氨 知能通关 (1)应选择的温度是　　　　,理由是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　。  (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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。 450 ℃ 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 该反应是放热反应,升高温度,转化率降低;在450 ℃时,反应物的转化率较高 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,但会提高生产成本 增大O2浓度,提高SO2的转化率 考点二　化学反应的调控——工业合成氨 知能通关 体验真题 感悟高考 1.(2024·浙江6月选考)二氧化碳氧化乙烷制备乙烯,主要发生如下两个反应: 向容积为10 L的密闭容器中投入2 mol C2H6和3 mol CO2,不同温度下,测得5 min时(反应均未平衡)的相关数据见下表,下列说法不正确的是(　　) 温度(℃) 400 500 600 乙烷转化率(%) 2.2 9.0 17.8 乙烯选择性(%) 92.6 80.0 61.8 注:乙烯选择性=×100% D 体验真题 感悟高考 20 A.反应活化能: Ⅰ < Ⅱ B.500 ℃时,0~5 min反应 Ⅰ 的平均速率为v(C2H4)=2.88×10-3 mol·L-1·min-1 C.其他条件不变,平衡后及时移除H2O(g),可提高乙烯的产率 D.其他条件不变,增大投料比[n(C2H6)/n(CO2)]投料,平衡后可提高乙烷转化率 体验真题 感悟高考 2.(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 体验真题 感悟高考 3.(2023·江苏卷)二氧化碳加氢制甲烷过程中的主要反应为 CO2(g)+4H2(g)===CH4(g)+2H2O(g) ΔH=-164.7 kJ·mol-1 CO2(g)+H2(g)===CO(g)+H2O(g) ΔH=+41.2 kJ·mol-1 在密闭容器中,1.01×105 Pa、n起始 (CO2)∶n起始(H2)= 1∶4 时,CO2平衡转化率、在催化剂作用下反应相同 时间所测得的CO2实际转化率随温度的变化如题图 所示。CH4的选择性可表示为×100%。下列说法正确的是(　　) D 体验真题 感悟高考 A.反应2CO(g)+2H2(g)===CO2(g)+CH4(g)的焓变ΔH=-205.9 kJ·mol-1 B.CH4的平衡选择性随着温度的升高而增加 C.用该催化剂催化二氧化碳反应的最佳温度范围约为480~530 ℃ D.450 ℃时,提高的值或增大压强,均能使CO2平衡转化率达到X点的值 体验真题 感悟高考 4.(2022·辽宁卷节选)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。  (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 ℃。  能 高 低 体验真题 感悟高考 针对反应速率与平衡产率的矛盾,我国科学家提出了解决方案。 (3)M-LiH复合催化剂,有关反应速率变化曲线如图。 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 体验真题 感悟高考 (4)某合成氨速率方程为:v=k·cα(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　　　　(填字母)。  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 a 体验真题 感悟高考 3.(1)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:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　。  (2)已知CaSO4(s)+CO(g)CaO(s)+SO2(g)+CO2(g)　ΔH=+218 kJ·mol-1,该反应能够自发进行的反应条件是　　　　。  N2(g)+3H2(g)2NH3(g) 3.已知2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)　ΔH<0的实验数据如下表: Ⅰ.C2H6(g)+CO2(g)C2H4(g)+CO(g)+H2O(g)　ΔH1>0 Ⅱ.C2H6(g)+2CO2(g)4CO(g)+3H2(g)　ΔH2>0 $$