专题04 化学反应的方向和调控（期末复习讲义）高二化学上学期人教版

该高中化学期末复习讲义围绕“化学反应的方向和调控”主题，通过表格梳理考查重点与命题角度，用“归纳总结”模块整合自发过程、焓变熵变等核心要点，构建“判据原理-工业应用”知识体系，体现物质变化规律及调控的化学观念。 讲义特色是分题型突破，如“自由能与反应方向判断”典例结合方法点拨指导温度计算，配套基础通关与重难突破分层练习。通过合成氨条件分析培养科学思维与探究能力，助力不同层次学生提升，为教师精准教学提供系统支持。

专题04化学反应的方向和调控（期末复习讲义） 内容导航 明·期末考情：把握考试趋势方向，精准备考 理·核心要点：系统归纳知识脉络，构建体系 破·重难题型：攻克典型疑难问题，突破瓶颈 过·分层验收：阶梯式检测与评估，稳步提升 考查重点 命题角度 化学反应的方向 化学反应的方向与焓变和熵变的关系 化学反应的调控 反应速率和化学平衡的综合调控 复合判据的应用 利用复合判据判断反应自发进行所需条件 要点01 自发过程与自发反应 1.自发过程 (1)含义：在一定条件下，不用借助外力就可以 的过程。例如高山流水、自由落体。 (2)特点 ①体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或释放热量)。 ②在密闭条件下，体系有从有序自发转变为无序的倾向(无序体系更加稳定)。 (3)非自发过程：在一定条件下，需持续 才能进行的过程。 2.自发反应 (1)含义：在给定的条件下，无需外界帮助，一经引发即能自动进行的反应，称为自发反应。例如钢铁生锈。 (2)非自发反应：不能自发进行，必须借助某种外力才能进行的反应。 (3)自发反应具有 ，即在一定条件下反应的某个方向是自发进行的，其逆方向在相同条件下一定不能自发进行。自发反应 能够实际发生，发生时速率也不一定大。 归｜纳｜总｜结 (1)自发反应可被用来做“有用功”。 (2)非自发过程要想发生，必须对它做功。 (3)自发反应也需要一定条件引发反应，一旦反应后即可自发进行。 (4)非自发反应在一定条件下能发生。 要点02 化学反应进行方向的判据 1.焓变与化学反应的方向 放热反应过程中体系能量降低，因此具有自发进行的倾向，利用焓变来判断反应进行的方向，这就是焓判据。大多数放热反应是可以 的。有些吸热反应也可以 ，如：2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)　ΔH＝+109.8 kJ·mol-1，故不能只根据放热或吸热来判断反应的方向。只用焓判据判断反应是否自发不全面。 2.熵变与化学反应的方向 (1)熵值大小 ①体系的熵值：体系的混乱程度越大，体系的熵值就越大。 ②同一种物质的熵值：S(g)>S(l)>S(s)；同一条件下，不同物质的熵值不同。 (2)熵变与化学反应进行方向的关系 ①自发进行的化学反应大多是 的过程，有些熵减的过程也能 。不能只根据熵增或熵减来判断化学反应进行的方向。 ②与环境既没有物质交换也没有能量交换的孤立体系或绝热体系，自发过程才向着熵增的方向进行。 3.自由能与化学反应的方向 (1)自由能变化 符号为ΔG，单位为kJ·mol-1。 (2)自由能变化与焓变、熵变的关系 ΔG＝ΔH-TΔS。ΔG不仅与焓变和熵变有关，还与温度有关。 归｜纳｜总｜结 反应方向与自由能的关系 化学反应总是向着自由能减小的方向进行，直到体系达到平衡。 ①当ΔG<0时，反应能 ； ②当ΔG＝0时，反应处于 ； ③当ΔG>0时，反应不能 。 类型 ΔH ΔS ΔG 反应的自发性 1 <0 >0 <0 一定能自发 2 >0 <0 >0 一定不能自发 3 <0 <0 正负决 定于温度 低温能自发 4 >0 >0 高温能自发 要点03 理论分析合成氨反应的条件 1.合成氨反应的特点 合成氨反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。已知298 K时：ΔH＝-92.4 kJ·mol-1，ΔS＝-198.2 J·mol-1·K-1。 (1)自发性：常温(298 K)下，ΔH-TΔS<0，能 。 (2)可逆性：反应为 。 (3)熵变：ΔS<0，正反应是气体 的反应。 (4)焓变：ΔH<0，正反应是 。 2.原理分析 根据合成氨反应的特点，利用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。 条件 提高反应速率 提高平衡转化率 压强 温度 催化剂 浓度 3.数据分析 根据在不同温度和压强下(初始时N2和H2的体积比为1∶3)，平衡混合物中氨的含量实验数据分析，提高反应速率的条件是升高温度、增大压强；提高平衡混合物中氨的含量的条件是降低温度、增大压强。二者在温度这一措施上是不一致的。实验数据的分析与理论分析的结论是一致的。 要点04 实际工业合成氨的适宜条件 1.工业生产中，必须从反应速率和反应限度两个角度选择合成氨的适宜条件。 (1)尽量增大反应物的转化率，充分利用原料。 (2)选择较快的化学反应速率，提高单位时间内的产量。 (3)考虑设备的要求和技术条件等。 2.合成氨反应的适宜条件 (1)压强 目前我国的合成氨厂一般采用的压强为 。 压强越大，对材料的强度和设备的制造要求就越高，需要的动力也越大，这将会大大增加生产投资，并可能降低综合经济效益。 (2)温度 实际生产中一般采用的温度为 。 温度降低会使化学反应速率减小，达到平衡所需时间变长，这在工业生产中是很不经济的，且铁触媒在500 ℃左右时的活性最大 (3)催化剂 ①目前，合成氨工业中普遍使用的是以铁为主体的多成分 ，又称铁触媒。 ②即使在高温、高压下，N2和H2的化合反应仍然进行得十分缓慢。加入催化剂，改变反应历程，降低反应的活化能，使反应物在较低温度时能较快的发生反应。提高单位时间的生产效率，可提高经济效益。 (4)浓度 及时将氨气从反应混合物中 出去， 将未反应的N2和H2循环使用并及时补充N2和H2，使反应物保持一定的浓度。 (5)投料比 ①大量实验证明，合成氨反应中当n(N2)∶n(H2)＝1∶3时，氨的平衡体积分数最大。 ②研究表明，氮气和氢气通过吸附在催化剂表面发生一系列反应生成氨，N2的吸附分解反应活化能高，速率慢，是合成氨反应的决速步。N2相对易得，适度过量有利于提高H2的转化率，适当提高N2比例，加快合成氨的速率实际生产中，N2和H2的物质的量之比并非1∶3，而是1∶2.8。  3.合成氨的生产流程示意图 题型01 自发过程和自发反应 【典例1】下列关于自发过程的叙述正确的是(　　) A.只有不需要任何条件就能够自动进行的过程才是自发过程 B.需要加热才能进行的过程肯定不是自发过程 C.同一可逆反应的正、逆反应在不同条件下都有自发的可能 D.非自发过程在任何条件下都不可能变为自发过程 【变式1-1】下列关于自发过程的叙述正确的是(　　) A．只有不需要任何条件就能够自动进行的过程才是自发过程 B．需要加热才能进行的过程肯定不是自发过程 C．同一可逆反应的正、逆反应在不同条件下都有自发的可能 D．非自发过程在任何条件下都不可能变为自发过程 【变式1-2】下列说法不正确的是(　　) A．Na与H2O的反应是熵增的放热反应，该反应能自发进行 B．某吸热反应能自发进行，则该反应是熵增反应 C．碳酸铵[2CO3]在室温下就能自发地分解产生氨气是因为外界给予了能量 D．CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(l)是一个熵减反应 题型02 反应焓变与反应方向 【典例2】下列关于化学反应的焓变的叙述正确的是(　　) A.化学反应的焓变与反应的方向无关 B.化学反应的焓变直接决定了反应的方向 C.焓变为正的反应都是吸热反应 D.焓变为正的反应都能自发进行 【变式2-1】下列自发反应可用焓判据来解释的是(　　) A.2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g) ΔH＝+56.7 kJ·mol-1 B.(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)+NH3(g) ΔH＝+74.9 kJ·mol-1 C.2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH＝-571.6 kJ·mol-1 D.CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g) ΔH＝+178.2 kJ·mol-1 【变式2-2】下列对于化学反应方向说法正确的是(　　) A.常温下，反应C(s)＋CO2(g)===2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH>0 B.4Fe(OH)2(s)＋O2(g)＋2H2O(g)===4Fe(OH)3(s)的ΔH<0，常温常压下能自发进行，对该反应的方向起决定作用的是温度 C.反应2Mg(s)＋CO2(g)===C(s)＋2MgO(s)在一定条件下能自发进行，则该反应的ΔH>0 D.一定温度下，反应2NaCl(s)===2Na(s)＋Cl2(g)的ΔH<0，ΔS>0 题型03 反应熵变与反应方向 【典例3】下列对熵的理解错误的是(　　) A.同种物质气态时熵值最大，固态时熵值最小 B.体系越有序，熵值越小；越混乱，熵值越大 C.与外界隔离的体系，自发过程将导致体系的熵减小 D.25 ℃、1.01×105 Pa时，2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g)是熵增反应 方｜法｜点｜拨 常见的熵增过程和熵增反应 (1)常见的熵增过程：固体的溶解，气体的扩散，水的汽化等。 (2)常见的熵增反应：产生气体的反应，气体物质的量增大的反应。 【变式3-1】下列变化过程为熵增的是(　　) A.2NH4NO3(s)===2N2(g)+4H2O(g)+O2(g) B.CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g) C.2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) D.3O2(g)===2O3(g) 【变式3-2】下列对熵的理解错误的是(　　) A．同种物质气态时熵值最大，固态时熵值最小 B．体系越有序，熵值越小；越混乱，熵值越大 C．与外界隔离的体系，自发过程将导致体系的熵减小 D．25 ℃、1.01×105 Pa时，2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)是熵增反应 题型04 自由能与反应进行方向的判断 【典例4】关于反应CO(g)+2H2(g)===CH3OH(g) ΔH<0。下列说法正确的是(　　) A.该反应是熵增大的反应(即ΔS>0) B.该反应在低温条件下能较快发生 C.该反应是放热反应，能在任何温度下自发进行 D.反应是否自发要综合考虑焓变和熵变两个因素 方｜法｜点｜拨 利用自由能公式计算反应自发进行的最低温度 若题目提供了ΔH和ΔS的数据，可利用ΔG＝ΔH－TΔS<0，来计算反应自发进行的最低温度。计算时要注意以下两点： (1)给出的ΔH的单位通常为kJ/mol，ΔS的单位通常为J/(mol·K)，进行计算时要将二者的单位统一，即将ΔS的单位换算为kJ/(mol·K)或将ΔH的单位换算为J/mol，再代入数值进行计算。 (2)温度用绝对温度K，而不能用℃，其中T＝(273＋t) K。 【变式4-1】氮化硼(BN)是重要的无机材料，可通过下面两个反应制得： 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常温下能自发进行，反应Ⅱ常温下不能自发进行。下列说法错误的是(　　) A.常温下反应Ⅰ的ΔG<0，但无法判断化学反应速率快慢 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.反应Ⅱ中有极性键的断裂与生成 【变式4-2】下列叙述不正确的是(　　) A．混乱度减小的吸热反应一定不能自发进行 B．在温度、压强一定条件下，自发反应总是向ΔG＝ΔH－TΔS＜0的方向进行 C．碳酸氢钠加热可以分解，因为升高温度利于熵增的方向自发进行 D．水结冰的过程不能自发进行的原因是熵减的过程，改变条件也不可能自发进行 题型05 工业合成氨的适宜条件 【典例5】合成氨对人类生存和发展有着重要意义，1909年哈伯在实验室中首次利用氮气与氢气反应合成氨，实现了人工固氮，其合成原理为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0。符合工业合成氨生产实际的是(　　) A.V2O5作催化剂 B.反应温度由催化剂决定 C.将N2和H2液化 D.NH3由吸收塔吸收 【变式5-1】工业合成氨的流程如图所示，下列有关说法错误的是(　　) A.步骤①中“净化”可以防止催化剂中毒 B.步骤②中“加压”既可以提高原料的平衡转化率，又可以加快反应速率 C.步骤③、④、⑤均有利于提高原料的平衡转化率 D.产品液氨除可用来生产化肥外，还可用作制冷剂 【变式5-2】合成氨问题，关乎世界化工发展和粮食安全问题。下列对合成氨工业的叙述不正确的是(　　) A.高压条件比常压条件更有利于合成氨的反应 B.合成氨时采用循环操作，可以提高原料利用率 C.工业生产采用500 ℃而不采用常温，是为了提高合成氨的转化率 D.铁触媒的使用有利于提高合成氨的生产效率 题型06 化学反应的调控 【典例6】下列关于化学反应调控措施的说法不正确的是(　　) A.硫酸工业中，为提高SO2的转化率，通入过量的空气 B.工业上增加炼铁高炉的高度可以有效降低尾气中CO的含量 C.合成氨工业中，从生产实际条件考虑，不盲目增大反应压强 D.工业以CO和H2为原料合成甲醇，为提高原料的利用率采用循环操作 方｜法｜点｜拨 选择化工生产适宜条件的分析角度 分析角度 原则要求 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、高压的能力等 从催化剂的使用活性分析 注意催化剂的活性对温度的限制 【变式6-1】某化工厂生产硝酸的流程如图1所示；其他条件相同时，装置③中催化剂铂网的成分、温度与氧化率的关系如图2所示。下列说法不正确的是(　　) A.该流程中，①③④发生了氧化还原反应 B.②中利用氨易液化的性质实现反应物和生成物的分离 C.③中最佳反应条件是铂网成分为纯铂、温度为900 ℃ D.④中通入过量空气可以提高硝酸的产率 【变式6-2】纳米钴常用于CO加氢反应的催化剂：CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)　ΔH<0，下列说法正确的是(　　) A.纳米技术的应用，优化了催化剂的性能，提高了反应物的转化率 B.缩小容器体积，平衡向正反应方向移动，CO的浓度增大 C.从平衡体系中分离出H2O(g)能加快正反应速率 D.工业生产中采用高温条件下进行，其目的是提高CO的平衡转化率 期末基础通关练（测试时间：15分钟） 1．（25-26高二上·北京·期中）下列说法中，正确的是 A．室温下，冰自动熔化成水及水自动挥发成水蒸气均是熵增的过程 B．的反应均是自发进行的反应 C．活化分子发生的碰撞均是有效碰撞 D．能够自发进行的反应均是熵增的过程 2．（25-26高二上·河北邯郸·期中）已知分解放出的热，在含少量的溶液中，的分解机理为：①(慢)，②(快)。下列说法中错误的是 A．该反应的速率主要由步骤①决定 B．反应的速率与的浓度无关 C．①的活化能大于②的活化能且该反应的逆反应活化能大于 D．该反应在通常条件下可自发进行，是因为， 3．（25-26高二上·广东深圳·期中）下列说法正确的是 A．水在室温下自动蒸发成水蒸气，这是熵减的过程 B．当，时，反应能自发进行 C．反应在高温下能自发进行，则该反应的 D．反应在室温下可自发进行，则该反应的 4．（25-26高二上·天津南开·月考）关于化学反应进行的方向，下列叙述正确的是 A．反应常温下不能自发进行，说明该反应的 B．液态水凝结成冰的过程中，， C．自由能变化的化学反应一定能迅速进行 D．常温常压下和混合无明显现象，则在该条件下不自发 5．（25-26高二上·天津河西·期中）下列变化中，属于熵减的是 A．干冰的升华 B．蔗糖在水中溶解 C．受热分解 D．乙烯聚合为聚乙烯 6．（25-26高二上·黑龙江齐齐哈尔·期中）固态碘单质升华变成碘蒸气的过程中焓变和熵变均正确的是 A．， B．， C．， D．， 7．（25-26高二上·广东惠州·月考）对于处于平衡状态的可逆反应：  下列叙述正确的是 A．增大A的浓度，正反应速率增大，逆反应速度减小，平衡正向移动 B．恒容状态下，充入Ar，平衡正向移动 C．使用催化剂，不改变，平衡不移动，但可缩短达到平衡所需时间 D．该反应在高温下可自发进行 8．（25-26高二上·江苏苏州·期中）下列说法正确的是 A．液态水凝结成冰的过程，， B．固体溶解于水过程一定是，的变化不确定 C．室温下不能自发进行，说明该反应的 D．  能自发反应，则a只可能等于1 9．（25-26高二上·辽宁阜新·期中）有关工业合成氨的说法正确的是 A．使用铁催化剂可提高反应物的平衡转化率 B．将氨气液化分离后，可提高氨气的产率 C．升高温度有利于向合成氨反应方向进行 D．增大压强有利于加快反应速率，所以压强越大越好 10．（25-26高二上·海南省·月考）下列关于化学反应方向和调控的说法不正确的是 A．ΔH<0，ΔS>0时，反应自发进行，如金属钠和水的反应 B．硫酸工业中，为提高SO2的转化率，通入的空气越多越好 C．硝酸工业中，氨的氧化使用催化剂是为了增大反应速率，提高生产效率 D．合成氨工业中，为提高氮气和氢气的利用率，采用分离液氨并循环利用原料气的方法 期末重难突破练（测试时间：25分钟） 11．（25-26高二上·黑龙江大庆·期中）下列与化学反应进行方向有关的叙述中错误的是 A．体系的熵增越大、焓变越小，化学反应速率越快 B．能量越低，混乱度越大，体系越稳定 C．绝热状态下体系会自发趋向混乱度增大方向进行 D．  能否自发进行与温度有关 12．（25-26高二上·山西太原·月考）下列说法正确的是 A．常温下，若反应不能自发进行，则该反应的 B．已知2KClO3(s)=2KCl(s)+3O2(g)  ΔH= -78.03 kJ·mol-1，此反应只有在高温下才能自发进行 C．熵增的反应都是自发的，自发反应的现象一定非常明显 D．已知 ，该反应吸热，一定不能自发进行 13．（25-26高二上·陕西商洛·期中）下列对于反应的预测正确的是 选项 化学反应方程式 已知条件 预测 A 室温下不能自发进行 ΔH<0 B ΔH>0 不能自发进行 C ΔH<0，低温下自发反应 x可能等于3 D ΔH<0，能自发反应 A．A B．B C．C D．D 14．（25-26高二上·河北邯郸·月考）已知：某反应为  ，下列有关正反应自发性判断正确的是。 选项 条件 判断 A ， 较低温度下能自发进行 B ， 较高温度下能自发进行 C ， 任何温度下都不能自发进行 D ， 任何温度下都能自发进行 A．A B．B C．C D．D 15．（25-26高二上·北京房山·期中）工业制硫酸中的重要步骤之一是：  下列措施中，主要目的是为了提高平衡转化率的是 A．采用常压而非高压 B．采用400～500℃而非低温 C．加入作为催化剂 D．及时分离出 16．（25-26高二上·广东佛山·期中）已知反应：  kJ· mol-1。在一定条件下，该反应达到平衡状态，下列说法正确的是 A．降温，可提高反应物的转化率 B．此时反应不再发生 C．使用催化剂，可以使反应速率增大，平衡向正反应方向移动 D．保持容器内压强不变，向容器中通入氮气，平衡不发生移动 17．（25-26高二上·甘肃兰州·期中）在硫酸工业中，  。下表为在不同温度和压强条件下，该反应达到平衡时的转化率数据。下列相关叙述正确的是 温度 /℃ 平衡时的转化率/% 0.1MPa 1MPa 10MPa 450 97.5 99.2 99.7 550 85.6 94.9 98.3 A．实际生产中应采用50 MPa高压 B．通入过量可增大反应的平衡常数 C．回收并循环使用尾气中的可提高其转化率 D．正反应的活化能大于逆反应的活化能 18．（25-26高二上·甘肃兰州·月考）一定温度下，在两个容积相等的密闭容器中加入一定量的反应物发生反应：  ，有关数据如下。下列说法错误的是 容器编号 起始时各物质的物质的量/mol 达到平衡的时间/min 达到平衡时体系能量的变化 CO ① 1 4 0 0 放出热量：32.8 kJ ② 2 8 0 0 放出热量：Q A．容器①中的转化率为80% B．容器②中反应的平衡常数 C．若不考虑热量损失，则 kJ D．平衡反应速率：容器②>容器① 19．（25-26高二上·黑龙江大庆·期中）下图所示为工业合成氨的流程图。有关说法错误的是 A．步骤①中“净化”可以防止催化剂中毒 B．步骤②中“加压”既可以加快反应速率，也可以增大平衡常数 C．步骤④、⑤均有利于提高原料的平衡转化率 D．步骤⑤的目的是将未反应的和循环再利用 20．（25-26高二上·河南郑州·期中）用于制备海绵钛和钛白粉。一定条件下，可利用金红石()、和反应制得，涉及主要反应如下： Ⅰ.     Ⅱ.     Ⅲ.     若在下，足量的、和发生上述反应，达到平衡后，气相中、和摩尔分数随温度的变化关系如图所示。 下列说法正确的是 A．反应Ⅰ在较高温度下才能自发进行 B．由图可知，实际生产中反应温度最好选择 C．时，若向平衡体系中再通入少量，的平衡转化率不变 D．时，反应Ⅰ的平衡常数 1 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题04化学反应的方向和调控（期末复习讲义） 内容导航 明·期末考情：把握考试趋势方向，精准备考 理·核心要点：系统归纳知识脉络，构建体系 破·重难题型：攻克典型疑难问题，突破瓶颈 过·分层验收：阶梯式检测与评估，稳步提升 考查重点 命题角度 化学反应的方向 化学反应的方向与焓变和熵变的关系 化学反应的调控 反应速率和化学平衡的综合调控 复合判据的应用 利用复合判据判断反应自发进行所需条件 要点01 自发过程与自发反应 1.自发过程 (1)含义：在一定条件下，不用借助外力就可以自发进行的过程。例如高山流水、自由落体。 (2)特点 ①体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或释放热量)。 ②在密闭条件下，体系有从有序自发转变为无序的倾向(无序体系更加稳定)。 (3)非自发过程：在一定条件下，需持续借助外力才能进行的过程。 2.自发反应 (1)含义：在给定的条件下，无需外界帮助，一经引发即能自动进行的反应，称为自发反应。例如钢铁生锈。 (2)非自发反应：不能自发进行，必须借助某种外力才能进行的反应。 (3)自发反应具有方向性，即在一定条件下反应的某个方向是自发进行的，其逆方向在相同条件下一定不能自发进行。自发反应不一定能够实际发生，发生时速率也不一定大。 归｜纳｜总｜结 (1)自发反应可被用来做“有用功”。 (2)非自发过程要想发生，必须对它做功。 (3)自发反应也需要一定条件引发反应，一旦反应后即可自发进行。 (4)非自发反应在一定条件下能发生。 要点02 化学反应进行方向的判据 1.焓变与化学反应的方向 放热反应过程中体系能量降低，因此具有自发进行的倾向，利用焓变来判断反应进行的方向，这就是焓判据。大多数放热反应是可以自发进行的。有些吸热反应也可以自发进行，如：2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)　ΔH＝+109.8 kJ·mol-1，故不能只根据放热或吸热来判断反应的方向。只用焓判据判断反应是否自发不全面。 2.熵变与化学反应的方向 (1)熵值大小 ①体系的熵值：体系的混乱程度越大，体系的熵值就越大。 ②同一种物质的熵值：S(g)>S(l)>S(s)；同一条件下，不同物质的熵值不同。 (2)熵变与化学反应进行方向的关系 ①自发进行的化学反应大多是熵增的过程，有些熵减的过程也能自发进行。不能只根据熵增或熵减来判断化学反应进行的方向。 ②与环境既没有物质交换也没有能量交换的孤立体系或绝热体系，自发过程才向着熵增的方向进行。 3.自由能与化学反应的方向 (1)自由能变化 符号为ΔG，单位为kJ·mol-1。 (2)自由能变化与焓变、熵变的关系 ΔG＝ΔH-TΔS。ΔG不仅与焓变和熵变有关，还与温度有关。 归｜纳｜总｜结 反应方向与自由能的关系 化学反应总是向着自由能减小的方向进行，直到体系达到平衡。 ①当ΔG<0时，反应能自发进行； ②当ΔG＝0时，反应处于平衡状态； ③当ΔG>0时，反应不能自发进行。 类型 ΔH ΔS ΔG 反应的自发性 1 <0 >0 <0 一定能自发 2 >0 <0 >0 一定不能自发 3 <0 <0 正负决 定于温度 低温能自发 4 >0 >0 高温能自发 要点03 理论分析合成氨反应的条件 1.合成氨反应的特点 合成氨反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。已知298 K时：ΔH＝-92.4 kJ·mol-1，ΔS＝-198.2 J·mol-1·K-1。 (1)自发性：常温(298 K)下，ΔH-TΔS<0，能自发进行。 (2)可逆性：反应为可逆反应。 (3)熵变：ΔS<0，正反应是气体体积减小的反应。 (4)焓变：ΔH<0，正反应是放热反应。 2.原理分析 根据合成氨反应的特点，利用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。 条件 提高反应速率 提高平衡转化率 压强 增大压强 增大压强 温度 升高温度 降低温度 催化剂 使用 无影响 浓度 增大反应物浓度 增大反应物浓度，降低生成物浓度 3.数据分析 根据在不同温度和压强下(初始时N2和H2的体积比为1∶3)，平衡混合物中氨的含量实验数据分析，提高反应速率的条件是升高温度、增大压强；提高平衡混合物中氨的含量的条件是降低温度、增大压强。二者在温度这一措施上是不一致的。实验数据的分析与理论分析的结论是一致的。 要点04 实际工业合成氨的适宜条件 1.工业生产中，必须从反应速率和反应限度两个角度选择合成氨的适宜条件。 (1)尽量增大反应物的转化率，充分利用原料。 (2)选择较快的化学反应速率，提高单位时间内的产量。 (3)考虑设备的要求和技术条件等。 2.合成氨反应的适宜条件 (1)压强 目前我国的合成氨厂一般采用的压强为10~30 MPa。 压强越大，对材料的强度和设备的制造要求就越高，需要的动力也越大，这将会大大增加生产投资，并可能降低综合经济效益。 (2)温度 实际生产中一般采用的温度为400~500 ℃。 温度降低会使化学反应速率减小，达到平衡所需时间变长，这在工业生产中是很不经济的，且铁触媒在500 ℃左右时的活性最大 (3)催化剂 ①目前，合成氨工业中普遍使用的是以铁为主体的多成分催化剂，又称铁触媒。 ②即使在高温、高压下，N2和H2的化合反应仍然进行得十分缓慢。加入催化剂，改变反应历程，降低反应的活化能，使反应物在较低温度时能较快的发生反应。提高单位时间的生产效率，可提高经济效益。 (4)浓度 及时将氨气从反应混合物中分离出去， 将未反应的N2和H2循环使用并及时补充N2和H2，使反应物保持一定的浓度。 (5)投料比 ①大量实验证明，合成氨反应中当n(N2)∶n(H2)＝1∶3时，氨的平衡体积分数最大。 ②研究表明，氮气和氢气通过吸附在催化剂表面发生一系列反应生成氨，N2的吸附分解反应活化能高，速率慢，是合成氨反应的决速步。N2相对易得，适度过量有利于提高H2的转化率，适当提高N2比例，加快合成氨的速率实际生产中，N2和H2的物质的量之比并非1∶3，而是1∶2.8。  3.合成氨的生产流程示意图 题型01 自发过程和自发反应 【典例1】下列关于自发过程的叙述正确的是(　　) A.只有不需要任何条件就能够自动进行的过程才是自发过程 B.需要加热才能进行的过程肯定不是自发过程 C.同一可逆反应的正、逆反应在不同条件下都有自发的可能 D.非自发过程在任何条件下都不可能变为自发过程 【答案】C 【解析】在一定条件下，不用借助外力即可自发进行的过程为自发过程，所以自发过程也需要特定的条件，A、B项错误；可逆反应在不同的条件下，可以向不同方向自发进行，C项正确；改变条件，可以使某些非自发过程转变为自发过程，D项错误。 【变式1-1】下列关于自发过程的叙述正确的是(　　) A．只有不需要任何条件就能够自动进行的过程才是自发过程 B．需要加热才能进行的过程肯定不是自发过程 C．同一可逆反应的正、逆反应在不同条件下都有自发的可能 D．非自发过程在任何条件下都不可能变为自发过程 【答案】C 【解析】在一定条件下，不用借助外力即可自发进行的过程为自发过程，所以自发过程也需要特定的条件，A、B项错误；可逆反应在不同的条件下，可以向不同方向自发进行，C项正确；改变条件，可以使某些非自发过程转变为自发过程，D项错误。 【变式1-2】下列说法不正确的是(　　) A．Na与H2O的反应是熵增的放热反应，该反应能自发进行 B．某吸热反应能自发进行，则该反应是熵增反应 C．碳酸铵[2CO3]在室温下就能自发地分解产生氨气是因为外界给予了能量 D．CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(l)是一个熵减反应 【答案】C 【解析】Na与水反应生成H2，ΔS>0，此反应为放热反应，则ΔH<0，故ΔH－TΔS<0，该反应能自发进行，A项正确；吸热反应ΔH>0，能自发进行必须满足ΔH－TΔS<0，所以ΔS>0，B项正确；碳酸铵在室温下自发分解产生氨气，是因为该反应的ΔS>0，C项错误；反应CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(l)为气体分子数减小的反应，该反应是一个熵减反应，D项正确。 题型02 反应焓变与反应方向 【典例2】下列关于化学反应的焓变的叙述正确的是(　　) A.化学反应的焓变与反应的方向无关 B.化学反应的焓变直接决定了反应的方向 C.焓变为正的反应都是吸热反应 D.焓变为正的反应都能自发进行 【答案】C 【解析】焓变与反应的方向有关，A项错误；化学反应的焓变不能直接决定化学反应的方向，还要结合熵变等条件，B、D项错误。 【变式2-1】下列自发反应可用焓判据来解释的是(　　) A.2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g) ΔH＝+56.7 kJ·mol-1 B.(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)+NH3(g) ΔH＝+74.9 kJ·mol-1 C.2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH＝-571.6 kJ·mol-1 D.CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g) ΔH＝+178.2 kJ·mol-1 【答案】C 【解析】从焓变的角度分析，化学反应由高能状态向低能状态转化，有使体系能量降低的趋势，表现为放热反应较易进行。 【变式2-2】下列对于化学反应方向说法正确的是(　　) A.常温下，反应C(s)＋CO2(g)===2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH>0 B.4Fe(OH)2(s)＋O2(g)＋2H2O(g)===4Fe(OH)3(s)的ΔH<0，常温常压下能自发进行，对该反应的方向起决定作用的是温度 C.反应2Mg(s)＋CO2(g)===C(s)＋2MgO(s)在一定条件下能自发进行，则该反应的ΔH>0 D.一定温度下，反应2NaCl(s)===2Na(s)＋Cl2(g)的ΔH<0，ΔS>0 【答案】B 【解析】反应的ΔS＞0，常温下反应不能自发进行，则ΔH＜0或＞0，A错误；该反应为熵减的反应，ΔH<0，常温常压下能自发进行，故对该反应的方向起决定作用的是温度，B正确；反应的ΔS＜0，由ΔG＝ΔH－T·ΔS＜0时，反应可自发进行可知，ΔH＜0，C错误；反应的ΔS＞0，ΔH＞0，D错误。 题型03 反应熵变与反应方向 【典例3】下列对熵的理解错误的是(　　) A.同种物质气态时熵值最大，固态时熵值最小 B.体系越有序，熵值越小；越混乱，熵值越大 C.与外界隔离的体系，自发过程将导致体系的熵减小 D.25 ℃、1.01×105 Pa时，2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g)是熵增反应 【答案】C 【解析】C项，体系都有从有序自发转变为无序的倾向，此过程为熵增过程，错误。 方｜法｜点｜拨 常见的熵增过程和熵增反应 (1)常见的熵增过程：固体的溶解，气体的扩散，水的汽化等。 (2)常见的熵增反应：产生气体的反应，气体物质的量增大的反应。 【变式3-1】下列变化过程为熵增的是(　　) A.2NH4NO3(s)===2N2(g)+4H2O(g)+O2(g) B.CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g) C.2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) D.3O2(g)===2O3(g) 【答案】A 【解析】反应CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g)有气体参与反应，但反应前后气体分子数没有变化，熵没有增加，B错误；C、D项反应中均有气体参与反应，反应后气体分子数减少，变化过程为熵减，错误。 【变式3-2】下列对熵的理解错误的是(　　) A．同种物质气态时熵值最大，固态时熵值最小 B．体系越有序，熵值越小；越混乱，熵值越大 C．与外界隔离的体系，自发过程将导致体系的熵减小 D．25 ℃、1.01×105 Pa时，2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)是熵增反应 【答案】C 【解析】C项，体系都有从有序自发转变为无序的倾向，此过程为熵增过程，错误。 题型04 自由能与反应进行方向的判断 【典例4】关于反应CO(g)+2H2(g)===CH3OH(g) ΔH<0。下列说法正确的是(　　) A.该反应是熵增大的反应(即ΔS>0) B.该反应在低温条件下能较快发生 C.该反应是放热反应，能在任何温度下自发进行 D.反应是否自发要综合考虑焓变和熵变两个因素 【答案】D 【解析】该反应反应前后气体的物质的量减小，是熵减小的反应，A错误；ΔH-TΔS<0的反应可自发进行，该反应的ΔH<0、ΔS<0，即该反应在低温时可自发进行，但反应速率较慢，B、C错误；反应是否自发要综合考虑焓变和熵变两个因素，D正确。 方｜法｜点｜拨 利用自由能公式计算反应自发进行的最低温度 若题目提供了ΔH和ΔS的数据，可利用ΔG＝ΔH－TΔS<0，来计算反应自发进行的最低温度。计算时要注意以下两点： (1)给出的ΔH的单位通常为kJ/mol，ΔS的单位通常为J/(mol·K)，进行计算时要将二者的单位统一，即将ΔS的单位换算为kJ/(mol·K)或将ΔH的单位换算为J/mol，再代入数值进行计算。 (2)温度用绝对温度K，而不能用℃，其中T＝(273＋t) K。 【变式4-1】氮化硼(BN)是重要的无机材料，可通过下面两个反应制得： 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常温下能自发进行，反应Ⅱ常温下不能自发进行。下列说法错误的是(　　) A.常温下反应Ⅰ的ΔG<0，但无法判断化学反应速率快慢 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.反应Ⅱ中有极性键的断裂与生成 【答案】C 【解析】常温下反应Ⅰ的ΔG<0，说明反应可以自发进行，但不能判断化学反应速率的快慢，A正确；2B(s)+N2(g)===2BN(s)是熵减的反应，ΔS<0，该反应常温下能自发进行，则ΔH<0，B正确；反应Ⅱ在常温下不能自发进行，催化剂不能使不能自发进行的反应变为能自发进行的反应，C错误；反应Ⅱ中有N—H的断裂及O—H的生成，故反应Ⅱ中有极性键的断裂与生成，D正确。 【变式4-2】下列叙述不正确的是(　　) A．混乱度减小的吸热反应一定不能自发进行 B．在温度、压强一定条件下，自发反应总是向ΔG＝ΔH－TΔS＜0的方向进行 C．碳酸氢钠加热可以分解，因为升高温度利于熵增的方向自发进行 D．水结冰的过程不能自发进行的原因是熵减的过程，改变条件也不可能自发进行 【答案】D 【解析】混乱度减小的吸热反应是ΔS＜0、ΔH>0的反应，该反应的ΔH－TΔS>0，一定不能自发进行，故A正确；自发反应有向ΔG＜0的方向进行的趋势，即温度、压强一定时，ΔG＝ΔH－TΔS＜0的反应可自发进行，故B正确；碳酸氢钠加热可以分解，即升高温度反应能自发进行，由于该反应生成的气体增多，ΔS>0，所以升高温度利于熵增的方向自发进行，故C正确；水结冰的过程是熵减的放热过程，通常情况下不能自发进行，但降温时该过程能自发进行，故D错误。 题型05 工业合成氨的适宜条件 【典例5】合成氨对人类生存和发展有着重要意义，1909年哈伯在实验室中首次利用氮气与氢气反应合成氨，实现了人工固氮，其合成原理为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0。符合工业合成氨生产实际的是(　　) A.V2O5作催化剂 B.反应温度由催化剂决定 C.将N2和H2液化 D.NH3由吸收塔吸收 【答案】B 【解析】工业合成氨的催化剂是铁触媒，A错误；催化剂在特定温度下活性最大，催化效率最高，反应温度由催化剂决定，B正确；将N2和H2液化分离平衡逆向移动，不利于合成氨，C错误；合成氨的生产设备中没有吸收塔，D错误。 【变式5-1】工业合成氨的流程如图所示，下列有关说法错误的是(　　) A.步骤①中“净化”可以防止催化剂中毒 B.步骤②中“加压”既可以提高原料的平衡转化率，又可以加快反应速率 C.步骤③、④、⑤均有利于提高原料的平衡转化率 D.产品液氨除可用来生产化肥外，还可用作制冷剂 【答案】C 【解析】合成氨使用铁触媒催化剂，为防止催化剂中毒，必须将原料“净化”处理，A项正确；步骤②中“加压”，可加快合成氨反应速率，又能使平衡右移，提高原料的平衡转化率，B项正确；步骤③不能提高原料的平衡转化率，C项错误；产品液氨可用酸吸收生产铵态氮肥，液氨汽化时会吸收大量热，可用作制冷剂，D项正确。 【变式5-2】合成氨问题，关乎世界化工发展和粮食安全问题。下列对合成氨工业的叙述不正确的是(　　) A.高压条件比常压条件更有利于合成氨的反应 B.合成氨时采用循环操作，可以提高原料利用率 C.工业生产采用500 ℃而不采用常温，是为了提高合成氨的转化率 D.铁触媒的使用有利于提高合成氨的生产效率 【答案】C 【解析】合成氨的反应为气体分子数减小的反应，增大压强有利于反应正向进行，A正确；合成氨的反应为可逆反应，原料不能完全反应，采用循环操作，可以提高原料利用率，B正确；合成氨的反应为放热反应，升温会使平衡逆向移动，工业生产采用500 ℃而不采用常温，是为了提高反应速率，C错误；铁触媒为催化剂，可以大大提高反应速率，有利于提高合成氨的生产效率，D正确。 题型06 化学反应的调控 【典例6】下列关于化学反应调控措施的说法不正确的是(　　) A.硫酸工业中，为提高SO2的转化率，通入过量的空气 B.工业上增加炼铁高炉的高度可以有效降低尾气中CO的含量 C.合成氨工业中，从生产实际条件考虑，不盲目增大反应压强 D.工业以CO和H2为原料合成甲醇，为提高原料的利用率采用循环操作 【答案】B 【解析】硫酸工业中涉及反应：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，通入过量空气，平衡正向移动，SO2转化率提高，A正确；高炉炼铁时发生反应：Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)，增加高炉的高度不能降低尾气中CO的含量，B错误；工业合成氨中，若压强过大，不仅会增大能源消耗，还会增大动力消耗，对设备的要求也高，C正确；工业合成甲醇，采用原料循环操作可提高原料的利用率，D正确。 方｜法｜点｜拨 选择化工生产适宜条件的分析角度 分析角度 原则要求 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、高压的能力等 从催化剂的使用活性分析 注意催化剂的活性对温度的限制 【变式6-1】某化工厂生产硝酸的流程如图1所示；其他条件相同时，装置③中催化剂铂网的成分、温度与氧化率的关系如图2所示。下列说法不正确的是(　　) A.该流程中，①③④发生了氧化还原反应 B.②中利用氨易液化的性质实现反应物和生成物的分离 C.③中最佳反应条件是铂网成分为纯铂、温度为900 ℃ D.④中通入过量空气可以提高硝酸的产率 【答案】C 【解析】该流程中，①中发生N2、H2合成氨的反应，③中存在氨的催化氧化反应，④中氮的氧化物被氧化成HNO3，因此均发生了氧化还原反应，A正确；②中利用氨易液化的性质实现反应物和生成物的分离，B正确；③中最佳反应条件是铂网成分为含10%铑的铂、温度为900 ℃，C错误；④中通入过量空气，可使氮的氧化物充分反应，可以提高硝酸的产率，D正确。 【变式6-2】纳米钴常用于CO加氢反应的催化剂：CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)　ΔH<0，下列说法正确的是(　　) A.纳米技术的应用，优化了催化剂的性能，提高了反应物的转化率 B.缩小容器体积，平衡向正反应方向移动，CO的浓度增大 C.从平衡体系中分离出H2O(g)能加快正反应速率 D.工业生产中采用高温条件下进行，其目的是提高CO的平衡转化率 【答案】B 【解析】催化剂的优化不影响平衡的移动，不能提高反应物的转化率，A项错误；缩小容器体积即增大压强，平衡向气体体积减小的方向即正向移动，体系中各组分浓度均增大，B项正确；减小c(H2O)时正反应速率瞬间不变，v逆减小，平衡正向移动，C项错误；升高温度，平衡逆向移动，CO的平衡转化率降低，D项错误。 期末基础通关练（测试时间：15分钟） 1．（25-26高二上·北京·期中）下列说法中，正确的是 A．室温下，冰自动熔化成水及水自动挥发成水蒸气均是熵增的过程 B．的反应均是自发进行的反应 C．活化分子发生的碰撞均是有效碰撞 D．能够自发进行的反应均是熵增的过程 【答案】A 【解析】冰熔化（固态→液态）和水挥发（液态→气态）均为分子混乱度增加的过程，熵值增大，属于熵增过程，A正确；ΔH＜0（放热）仅是判断反应自发性的因素之一，还需结合熵变（ΔS）和温度（T），例如：ΔS＜0的反应高温可能不自发，B错误；活化分子碰撞需满足能量和合适取向才能成为有效碰撞，仅活化分子碰撞不一定是有效的，C错误；自发反应可能由ΔH主导（如放热且熵减的低温反应），并非一定熵增，例如水结冰（熵减）在低温下自发，D错误；故选A。 2．（25-26高二上·河北邯郸·期中）已知分解放出的热，在含少量的溶液中，的分解机理为：①(慢)，②(快)。下列说法中错误的是 A．该反应的速率主要由步骤①决定 B．反应的速率与的浓度无关 C．①的活化能大于②的活化能且该反应的逆反应活化能大于 D．该反应在通常条件下可自发进行，是因为， 【答案】B 【解析】反应速率由最慢步骤（步骤①）决定，故A正确；步骤①的速率与I⁻浓度相关，总速率也与之相关，故B错误；慢反应活化能更高，逆反应活化能=正反应活化能+98 kJ/mol，必然大于98 kJ/mol，故C正确； ΔH < 0且ΔS > 0时，ΔG恒为负，反应自发，故D正确。故选B。 3．（25-26高二上·广东深圳·期中）下列说法正确的是 A．水在室温下自动蒸发成水蒸气，这是熵减的过程 B．当，时，反应能自发进行 C．反应在高温下能自发进行，则该反应的 D．反应在室温下可自发进行，则该反应的 【答案】C 【解析】水蒸发成水蒸气，由液态变为气态，混乱度增大，属于熵增过程，A错误；当ΔH>0且ΔS<0时，ΔG=ΔH-TΔS>0，反应不能自发进行，B错误；反应CaCO3分解生成CO2气体，ΔS>0。高温下自发需ΔG<0，即高温满足ΔH-TΔS<0，因ΔS>0，故ΔH必须>0才能使高温时TΔS足够大，C正确；反应生成液态水，气体减少，ΔS<0。室温下自发说明ΔH足够负（ΔH-TΔS<0），但ΔS本身为负，D错误；故选C。 4．（25-26高二上·天津南开·月考）关于化学反应进行的方向，下列叙述正确的是 A．反应常温下不能自发进行，说明该反应的 B．液态水凝结成冰的过程中，， C．自由能变化的化学反应一定能迅速进行 D．常温常压下和混合无明显现象，则在该条件下不自发 【答案】B 【解析】反应CaCO3分解在常温下ΔG>0，因生成气体ΔS>0，故ΔH必须为正才能在低温下不自发，A错误；液态水→冰为放热，ΔH<0，且熵减，ΔS<0，B正确；ΔG<0仅说明反应自发，与反应速率无关，C错误；H2和O2生成H2O在常温下ΔG<0，为自发反应，无明显现象因反应速率慢，D错误；故选B。 5．（25-26高二上·天津河西·期中）下列变化中，属于熵减的是 A．干冰的升华 B．蔗糖在水中溶解 C．受热分解 D．乙烯聚合为聚乙烯 【答案】D 【解析】干冰升华是固体变为气体，混乱度升高，属于熵增变化，A不符合题意；蔗糖溶解后分散为溶液中的分子，混乱度增大，属于熵增变化，B不符合题意；NaHCO3分解生成Na2CO3、CO2和H2O（气态），气体增多导致熵增，C不符合题意；乙烯聚合为聚乙烯时，小分子变为长链大分子，气体转化为固体，有序性增强，混乱度降低，属于熵减，D符合题意；故选D。 6．（25-26高二上·黑龙江齐齐哈尔·期中）固态碘单质升华变成碘蒸气的过程中焓变和熵变均正确的是 A．， B．， C．， D．， 【答案】B 【解析】固态碘升华，碘单质由固态变为气态，能量升高，是吸热过程,），且气体分子混乱度显著高于固体，熵增大,，故B正确。 7．（25-26高二上·广东惠州·月考）对于处于平衡状态的可逆反应：  下列叙述正确的是 A．增大A的浓度，正反应速率增大，逆反应速度减小，平衡正向移动 B．恒容状态下，充入Ar，平衡正向移动 C．使用催化剂，不改变，平衡不移动，但可缩短达到平衡所需时间 D．该反应在高温下可自发进行 【答案】C 【解析】增大A的浓度，正反应速率瞬间增大，瞬间逆反应速率不变，后正反应速率在瞬间增大的基础上减小、逆反应速率逐渐增大，平衡正向移动，A错误；恒容状态下，充入Ar，压强增大，但各组分浓度未变，平衡不移动，B错误；使用催化剂，不变，正、逆反应速率同等程度的增大，平衡不移动，但可缩短达到平衡所需时间，C正确；该反应，正反应为气体分子数减小的反应，因此，要使反应自发进行则要小于0，根据、可知，该反应在低温下可自发进行，D错误；故选C。 8．（25-26高二上·江苏苏州·期中）下列说法正确的是 A．液态水凝结成冰的过程，， B．固体溶解于水过程一定是，的变化不确定 C．室温下不能自发进行，说明该反应的 D．  能自发反应，则a只可能等于1 【答案】D 【解析】同种物质，液态的能量大于固态，则水凝结成冰的过程是放热过程，即，液态时的熵大于固态时的熵，则水凝结成冰的过程是熵减小的过程，即，故A错误；当固体物质在水中溶解时，粒子从有序排列转变为自由运动，这一变化 增加了熵。然而，由于水分子在溶质粒子周围形成了更为有序的排列，这又导致了熵的减小。由于水分子的溶剂化作用非常显著，因此整个溶解过程可能是熵增加的，也可能是熵减小的，故固体溶解于水过程不一定是，如溶于水，由于溶剂水分子被有序地束缚在水合离子周围，导致体系的熵减小，即，固体溶于水可能是放热也可能是吸热，故、的变化均不确定，故B错误；的，室温下不能自发进行，说明该反应，则，故C错误； ，满足了焓判据，题干没有限定是高温自发还是低温自发，则认定该反应能在任何温度下自发进行，则，则a只能等于1，故D正确；故选D。 9．（25-26高二上·辽宁阜新·期中）有关工业合成氨的说法正确的是 A．使用铁催化剂可提高反应物的平衡转化率 B．将氨气液化分离后，可提高氨气的产率 C．升高温度有利于向合成氨反应方向进行 D．增大压强有利于加快反应速率，所以压强越大越好 【答案】B 【解析】催化剂只能加快反应速率，不影响化学平衡，因此无法提高平衡转化率，A错误；将氨气液化分离后，减少了生成物浓度，促使平衡向正反应方向移动，从而提高氨气产率，B正确；合成氨是放热反应，升高温度会使平衡逆向移动，不利于合成氨反应的进行，C错误；增大压强虽加快反应速率且有利于合成氨，但过高的压强对设备要求苛刻、且增加动力，实际生产中需综合考虑成本和安全，并非越大越好，D错误；故选B。 10．（25-26高二上·海南省·月考）下列关于化学反应方向和调控的说法不正确的是 A．ΔH<0，ΔS>0时，反应自发进行，如金属钠和水的反应 B．硫酸工业中，为提高SO2的转化率，通入的空气越多越好 C．硝酸工业中，氨的氧化使用催化剂是为了增大反应速率，提高生产效率 D．合成氨工业中，为提高氮气和氢气的利用率，采用分离液氨并循环利用原料气的方法 【答案】B 【解析】ΔH<0、ΔS>0时，ΔG始终小于0，反应在任何温度下均自发进行，钠与水反应符合该条件，A正确；硫酸工业中，虽然增加O2浓度可提高SO2转化率，但过量空气会稀释反应物浓度，降低反应速率，且增加能耗，并非“越多越好”，B错误；催化剂通过降低活化能加快反应速率，缩短达到平衡的时间，从而提高生产效率，C正确；分离液氨使平衡正向移动，未反应的N2和H2循环利用以提高利用率，D正确；故选B。 期末重难突破练（测试时间：25分钟） 11．（25-26高二上·黑龙江大庆·期中）下列与化学反应进行方向有关的叙述中错误的是 A．体系的熵增越大、焓变越小，化学反应速率越快 B．能量越低，混乱度越大，体系越稳定 C．绝热状态下体系会自发趋向混乱度增大方向进行 D．  能否自发进行与温度有关 【答案】A 【解析】熵增和焓变是热力学参数，影响反应方向而非速率；化学反应速率由活化能等因素决定，与ΔH和ΔS无关，A错误；放热反应易发生、熵增反应易发生，能量越低，混乱度越大，体系越稳定，B正确；绝热体系可视为孤立体系，自发过程遵循熵增原理，趋向混乱度增大方向，C正确；该反应ΔH>0（吸热）且ΔS>0（生成气体），高温时可能大于ΔH，使，反应自发，故能否自发进行与温度有关，D正确；故选A。 12．（25-26高二上·山西太原·月考）下列说法正确的是 A．常温下，若反应不能自发进行，则该反应的 B．已知2KClO3(s)=2KCl(s)+3O2(g)  ΔH= -78.03 kJ·mol-1，此反应只有在高温下才能自发进行 C．熵增的反应都是自发的，自发反应的现象一定非常明显 D．已知 ，该反应吸热，一定不能自发进行 【答案】A 【解析】反应A(s)+B(g)→C(g)+D(g)的气体物质的量增加，ΔS>0。常温下不能自发，说明ΔG=ΔH-TΔS>0。由于ΔS>0，ΔH必须大于TΔS，而常温下温度较低，因此ΔH>0，A正确；反应2KClO3(s)→2KCl(s)+3O2(g)的ΔH<0（放热），ΔS>0（气体生成）。根据ΔG=ΔH-TΔS，当ΔH<0且ΔS>0时，ΔG在任何温度下均<0，反应均能自发，B错误；熵增仅是自发性的一个因素，还需考虑焓变，例如ΔH>0且ΔS>0时，高温下可能自发，但低温下不自发。此外，自发反应的现象未必明显（如缓慢氧化），C错误；反应C(s)+CO2(g)→2CO(g)的ΔH>0，ΔS>0，高温时TΔS可能超过ΔH，使ΔG<0，反应自发，因此该反应在高温下可自发，D错误； 答案选A。 13．（25-26高二上·陕西商洛·期中）下列对于反应的预测正确的是 选项 化学反应方程式 已知条件 预测 A 室温下不能自发进行 ΔH<0 B ΔH>0 不能自发进行 C ΔH<0，低温下自发反应 x可能等于3 D ΔH<0，能自发反应 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【解析】该反应生成气体，属于熵增（ΔS>0）反应，室温下不能自发说明ΔH-TΔS>0，因TΔS为正，故ΔH必须大于TΔS，即ΔH>0，预测ΔH<0错误；A错误；该反应生成气体导致ΔS>0，已知ΔH>0，当ΔH-TΔS<0时反应可以自发进行，即高温下该反应可能自发进行，预测“不能自发”不成立；B错误；若x=3，反应为气体分子数减少，即熵减（ΔS<0）的反应，已知ΔH<0，低温下ΔH主导，满足ΔG<0，则预测的x可以等于3正确，C正确；已知该反应ΔH<0，反应能自发进行，即ΔH-TΔS<0成立，若ΔS>0，反应在所有温度下均能自发，若ΔS<0，则在低温时反应也自发进行，两种情况均符合“能自发反应”的条件，故无法断定ΔS<0，预测错误，D错误；答案选C。 14．（25-26高二上·河北邯郸·月考）已知：某反应为  ，下列有关正反应自发性判断正确的是。 选项 条件 判断 A ， 较低温度下能自发进行 B ， 较高温度下能自发进行 C ， 任何温度下都不能自发进行 D ， 任何温度下都能自发进行 A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【解析】a+b>c时，正向气体的物质的量减少，熵减（ΔS<0）；结合ΔH>0（吸热反应）知，ΔG=ΔH−TΔS始终为正，任何温度下都不能自发，A错误；a+b>c时，ΔS<0，ΔH<0（放热反应），低温下ΔG可能为负，高温时ΔG转为正，故应在低温下自发，B错误；a+b<c时，熵增（ΔS>0），ΔH>0（吸热反应），高温下可使ΔG=ΔH−TΔS <0，故高温下能自发，C错误；a+b<c时，熵增（ΔS>0），ΔH<0（放热反应），无论温度如何，ΔG=ΔH−TΔS始终为负，任何温度下均能自发，D正确；故选D。 15．（25-26高二上·北京房山·期中）工业制硫酸中的重要步骤之一是：  下列措施中，主要目的是为了提高平衡转化率的是 A．采用常压而非高压 B．采用400～500℃而非低温 C．加入作为催化剂 D．及时分离出 【答案】D 【解析】工业生产采用常压是考虑转化率（常压转化率已经很高了）以及设备等因素，该反应是气体体积减小的反应，高压可提高SO2转化率，故A错误；高温使放热反应的平衡逆向移动，降低SO2转化率，工业选择高温是为了提高反应速率（催化剂活性），而非平衡转化率，故B错误；催化剂仅加快反应速率，不影响平衡状态，无法提高平衡转化率，故C错误；及时分离SO3，减少生成物浓度，促使平衡正向移动，从而提高SO2平衡转化率，故D正确；故选D。 16．（25-26高二上·广东佛山·期中）已知反应：  kJ· mol-1。在一定条件下，该反应达到平衡状态，下列说法正确的是 A．降温，可提高反应物的转化率 B．此时反应不再发生 C．使用催化剂，可以使反应速率增大，平衡向正反应方向移动 D．保持容器内压强不变，向容器中通入氮气，平衡不发生移动 【答案】A 【解析】降温使平衡向放热反应方向移动，该反应正反应放热（ΔH < 0），故平衡正向移动，反应物转化率提高，A正确；达到平衡时，正逆反应速率相等，但反应仍在进行（动态平衡），并非不再发生，B错误；使用催化剂能同等程度增大正逆反应速率，缩短达到平衡的时间，但不影响平衡移动，故平衡不向正反应方向移动，C错误；保持容器内压强不变，向容器中通入氮气，为维持压强不变，容器体积必然增大，导致体系中各组分的分压减小，平衡向气体分子数增大的方向（即逆反应方向）移动。因此平衡发生移动，D错误 答案选A。 17．（25-26高二上·甘肃兰州·期中）在硫酸工业中，  。下表为在不同温度和压强条件下，该反应达到平衡时的转化率数据。下列相关叙述正确的是 温度 /℃ 平衡时的转化率/% 0.1MPa 1MPa 10MPa 450 97.5 99.2 99.7 550 85.6 94.9 98.3 A．实际生产中应采用50 MPa高压 B．通入过量可增大反应的平衡常数 C．回收并循环使用尾气中的可提高其转化率 D．正反应的活化能大于逆反应的活化能 【答案】C 【解析】实际生产中采用50 MPa高压会导致设备成本和能耗过高，工业生产中常采用常压，A错误；平衡常数仅由温度决定，通入过量不影响平衡常数，B错误；回收并循环利用可提高其利用率，多次反应，从而提高总转化率，C正确；该反应为放热反应，正反应活化能小于逆反应活化能（），D错误；故选C。 18．（25-26高二上·甘肃兰州·月考）一定温度下，在两个容积相等的密闭容器中加入一定量的反应物发生反应：  ，有关数据如下。下列说法错误的是 容器编号 起始时各物质的物质的量/mol 达到平衡的时间/min 达到平衡时体系能量的变化 CO ① 1 4 0 0 放出热量：32.8 kJ ② 2 8 0 0 放出热量：Q A．容器①中的转化率为80% B．容器②中反应的平衡常数 C．若不考虑热量损失，则 kJ D．平衡反应速率：容器②>容器① 【答案】C 【解析】根据放热量32.8kJ计算，消耗CO为0.8mol，转化率80%，A正确；容器①平衡时，，mol。反应前后气体分子数不变的反应，且容器①和容器②温度相同，平衡常数只与温度有关，因此①②两容器的平衡常数相等。平衡常数，B正确；容器②起始量为①的两倍且比例相同，等效平衡下CO转化率仍为80%，因此CO消耗1.6mol，Q=1.6mol×41mol∙L-1=65.6kJ，C错误；容器②起始浓度更高，平衡时各物质浓度更大，反应速率更快，故平衡反应速率：容器②>容器①，D正确；故选C。 19．（25-26高二上·黑龙江大庆·期中）下图所示为工业合成氨的流程图。有关说法错误的是 A．步骤①中“净化”可以防止催化剂中毒 B．步骤②中“加压”既可以加快反应速率，也可以增大平衡常数 C．步骤④、⑤均有利于提高原料的平衡转化率 D．步骤⑤的目的是将未反应的和循环再利用 【答案】B 【解析】工业合成氨中，原料气含有的杂质（如硫化物等）会导致催化剂中毒，步骤①“净化”可除去杂质，防止催化剂中毒，A正确；加压能增大反应物浓度，加快反应速率；但平衡常数仅与温度有关，与压强无关，加压不能增大平衡常数，B错误；步骤④液化分离NH3，减小生成物浓度使平衡正向移动，提高原料的平衡转化率；步骤⑤循环利用未反应的N2和H2，提高原料的利用率，均有利于提高原料的平衡转化率，C正确；步骤⑤将未反应的N2和H2重新返回反应系统，目的是循环再利用，D正确；故选B。 20．（25-26高二上·河南郑州·期中）用于制备海绵钛和钛白粉。一定条件下，可利用金红石()、和反应制得，涉及主要反应如下： Ⅰ.     Ⅱ.     Ⅲ.     若在下，足量的、和发生上述反应，达到平衡后，气相中、和摩尔分数随温度的变化关系如图所示。 下列说法正确的是 A．反应Ⅰ在较高温度下才能自发进行 B．由图可知，实际生产中反应温度最好选择 C．时，若向平衡体系中再通入少量，的平衡转化率不变 D．时，反应Ⅰ的平衡常数 【答案】C 【分析】根据盖斯定律，反应Ⅰ的 ，为放热反应，反应Ⅱ的，温度升高，反应Ⅰ、反应Ⅱ平衡均逆移，摩尔分数减小，而反应Ⅲ，度升高，平衡正移，摩尔分数增大、摩尔分数减小，即图中，随温度升高而增大的曲线表示摩尔分数。 【解析】根据盖斯定律，反应Ⅰ的 ，为放热反应，，且气体分子数增加（2→3，），则始终<0，任何温度均自发，A错误；实际生产需摩尔分数最高，图像显示低温时（如）摩尔分数高于，且温度较高耗能较大，实际生产不选择，B错误；根据上述分析，时，摩尔分数为0，只发生反应Ⅱ，平衡体系中通入少量（反应物只有1种气体），反应Ⅱ正向进行，但不变，反应Ⅱ为气体物质的量不变的反应，总压强不变，各气体分压不变，则各气体摩尔分数不变，说明自身平衡转化率不变，C正确；时，气相含、、、，摩尔分数总和为1。由图知摩尔分数为0.36、CO（图中，随温度升高而增大的曲线）摩尔分数0.40、摩尔分数0.20，摩尔分数，总压100 kPa，反应Ⅰ的平衡常数 ，D错误；故选C。 1 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $