第07讲 化学反应的方向与调控（复习讲义）（上海专用）2027年高考化学一轮复习讲练测

该高中化学高考复习讲义聚焦化学反应的方向与调控核心考点，涵盖自发反应、熵变及复合判据，工业合成氨条件选择与反应调控等内容，按考情分析、知识框架构建、考点精讲、真题训练的教学流程，帮助学生系统梳理知识脉络，突破自发性判断、工业条件选择等难点。 资料以化学观念和科学思维为指导，通过复合判据应用模型、合成氨条件选择思维流程等创新设计，结合真题溯源与变式训练，培养学生分析推理能力。设置基础巩固与能力提升分层练习，确保高效复习，为教师把控复习节奏、提升学生应考能力提供有力支持。

第07讲 化学反应的方向与调控 内容导航 命题透视·考情前瞻 对标素养，研判高考命题趋势 02 思维建模·脉络梳理 搭建知识框架，构建系统思维 03 考点精讲·靶向突破 拆解核心考点，归纳解题范式 考点一 化学反应的方向 知识解构 知识点1 自发反应 ∣ 知识点2 化学反应的方向 考向破译 考向1 化学反应自发性的判断 解题妙招1 判断化学反应自发性的方法 考点二 化学反应的调控 知识解构 知识点1 工业上合成氨 ∣ 知识点2 工业生产中反应条件的选择 考向破译 考向1 工业生产中反应条件的选择 解题妙招1 化学反应适宜条件选择的思维流程 0401 真题溯源·考向感知 溯源真题逻辑，感知高考考向 命题透视·考情前瞻 ——对标素养，研判高考命题趋势 考情梳理--三年真题 考向梳理 核心考点 2026年 2025年 2024年 化学反应自发性的判断 三（3） 一（4） 五（2） 工业生产中反应条件的选择 四（5） 考向解读--洞悉趋势 精准预判 ►命题解码： 近几年高考，化学反应自发性的考查往往以文字叙述或图像形式出现，结合化学反应原理综合题进行考查，重点通过自由能判断反应能否自发、反应的自发与温度的关系等；反应条件的控制的考查一般在工艺流程题中出现，结合其他知识点进行考查。 ►复习目标： 1．了解熵、熵变的含义，会用复合判据判断反应进行的方向。 2．了解化学反应的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。 思维建模·脉络梳理 ——搭建知识框架，构建系统思维 考点精讲·靶向突破 ——拆解核心考点，归纳解题范式 考点一 化学平反应的方向 知●识●解●构 知识点1 自发反应 1．自发反应和自发过程 (1)自发过程 概念：在一定条件下，不需借助外力就能__________的过程。 ②特点：自发过程有一定的_____性。 (2)自发反应 ①概念：在给定的条件下，能“_____”进行的化学反应。 ②特点： a．具有方向性，即反应的某个方向在一定条件下是自发的，则其逆反应在该条件下肯定_______。 b．体系趋向于从______状态转变为______状态。 c．体系趋向于从_____体系转变为_____体系。 2．判断方法 (1)根据条件判断：不是看是否需要条件，而是看是否需要______施加外力(如加热等)。 (2)根据其逆向过程是否自发判断：若逆向过程自发，则正向过程一定______；若逆向过程不自发，则正向过程一定______。 3．应用 (1)可被用来完成有用功。如：H2燃烧可设计成原电池。 (2)非自发过程要想发生，必须对它______。如：通电将水分解为H2和O2。 得分速记 (1)自发反应不是在任何条件下都自发，而是“在给定的条件下”的自发，即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。 (2)自发反应的“一定的条件”，可以是一定的温度和压强，可以是“点燃、光照、加热、高温”等给反应物提供能量的条件，“外界帮助”指通电、放电等，如氢气的燃烧是自发的通过需点燃才能发生。 (3)非自发反应在一定条件下也能发生，如NaCl在通电条件可分解生成Na和Cl2。 (4)判断某反应是否自发，只是判断反应的方向，与是否会发生、反应的快慢无关。 (5)自发过程可以是物理过程，不一定是自发反应，而自发反应一定是自发过程。 (6)不能认为自发反应应用普通，非自发反应没有应用价值。将电能、热能转化为化学能的许多非自发反应是制备物质的重要反应，如电解法去冶炼钠、镁、铝和制取氯气等。 知识点2 化学反应的方向 1．熵和熵变 (1)熵、熵变的概念 ①熵：描述系统的______或______程度的物理量，符号为_____。 ②熵变：变化前后熵的差值，符号为______，单位为____________。 ③化学反应的熵变：△S =S(生成物)-S(反应物)。 △S>0为______反应；△S<0为______反应。 (2)熵和熵变的规律 ①同种物质的S(g)______S(l)______S(s)； ②同类物质的摩尔质量越大，熵______；如甲烷的熵______乙烷。 ③对于有气体参加的反应，反应前后气体分子数增加，则△S____0，反应前后气体分子数减小，则△S____0，反应前后气体分子数不变，△S变化______。 4．焓变和熵变对反应方向的共同影响 (1)化学反应方向的判据 在温度、压强一定的条件下，对于除了体积功以外不做其他功的化学反应，把焓变、熵变以能量的形式组合在一起，以ΔH－TΔS为判据。 ΔH－TΔS<0　反应____________； ΔH－TΔS＝0　反应____________； ΔH－TΔS>0　反应____________。 (2)对“ΔH－TΔS”的讨论： ①ΔH < 0，ΔS>0的反应，任何温度下都_____自发进行； ②ΔH>0，ΔS<0的反应，任何温度下都_____自发进行； ③ΔH和ΔS的作用相反，且相差不大时，温度对反应的方向起决定性作用。 a．当ΔH<0，ΔS<0时，______下反应能自发进行； b．当ΔH>0，ΔS>0时，______下反应能自发进行。  ④当反应的焓变和熵变的影响相反时，且大小相差悬殊时，某一因素可能占主导地位。 a．常温下的放热反应，______对反应方向起决定性作用。 b．常温下的吸热反应，______对反应方向起决定性作用。 得分速记 (1)同一物质在不同状态下熵值规律是S(g)>S(l)>S(s)。 (2)在用判据ΔH－TΔS判断时要注意ΔH与ΔS的单位的差别，需要转换。 (3)不能错误认为“自发反应”不需要任何条件。 (4)复合判据ΔH－TΔS<0的反应不一定能够实际发生，只是指出了在该条件下化学反应自发进行的趋势，还要考虑化学反应的快慢问题。 考●向●破●译 考向1 化学反应自发性的判断 例1下列判断正确的是(　　) A．一定温度下，反应2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)能自发进行，该反应的ΔH<0 B．反应4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s)常温下可自发进行，该反应为吸热反应 C．反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的ΔH<0，ΔS>0 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 解题妙招 判断化学反应自发性的方法 (1)复合判据 体系能量降低和混乱度增大都有促使反应自发进行的倾向。判断反应的自发性必须综合考虑反应的焓变和熵变。 ①ΔH-TΔS<0 反应能自发进行 ②ΔH-TΔS=0 反应达到平衡状态 ③ΔH-TΔS>0 反应不能自发进行 (2)对反应自发性的理解 ①ΔH-TΔS只能应用于温度、压强一定的条件下的化学反应，不能用于其他条件。 ②过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确定过程是否一定会发生和过程发生的速率。 ③在讨论过程的方向时，指的是没有外界干扰的体系。如果允许外界对体系施加某种作用，就可能出现相反的结果。如高温下石灰石分解，高温高压下石墨转化为金刚石，实现的先决条件是要向体系中输入能量，该过程本质仍然是非直发的。 ④反应的自发性也受外界条件的影响。如常温下石灰石分解是非自发的，但在1273K时，这一反应是自发的。 【变式1·变考法】实现“节能减排”和“低碳经济”的一项重要课题就是如何将CO2转化为可利用的资源。目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。一定条件下发生反应：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，如图表示该反应过程中能量(单位为kJ·mol－1)的变化： 下列关于该反应的说法中，正确的是( ) A．ΔH>0，ΔS>0 B.ΔH>0，ΔS<0 C．ΔH<0，ΔS<0 D.ΔH<0，ΔS>0 【变式2·变题型】（25-26高三下·上海浦东新·阶段检测）(5)催化氧化的产物与温度相关，反应如下： ：  ； ：  。 ：  ，计算________。 (6)随温度变化的趋势有几种情况(见下图)，反应(ⅰ)对应的是________。 A．① B．② C．③ D．④ 考点二 化学反应的调控 知●识●解●构 知识点1 工业上合成氨 1．合成氨适宜生产条件的选择 (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 自发性 常温(298 K)下，ΔH－TΔS_____0，_____自发进行 可逆性 反应为______反应 焓变 ΔH＜0，是放热反应 体积变化(熵变) ΔS＜0，正反应是气体体积______的反应 (2)工业合成氨的适宜条件 压强 原理分析 ①从理论上讲，合成氨时的压强______越好。 ②在实际生产中，压强越大，需要的动力______，对材料的强度和设备的制造要求也______，这将会大大增加生产的成本，降低综合效益。 选用条件 目前我国的合成氨一般采用的压强是20 ～ 50 MPa。 温度 原理分析 ①温度升高，能______合成氨的反应速率，但会______平衡混合物中氨的含量。 ②温度过低，化学反应速率______，需要很长时间才能达到平衡状态。 ③在选择某反应的温度时，还应考虑催化剂的______温度，以便最大限度地发挥催化剂的作用。 选用条件 为了工业合成氨有______的反应速率，必须在铁催化剂活性______的温度下进行，为此合成氨反应一般选择在500℃左右的温度下进行。 催化剂 原理分析 找到了合适的催化剂，降低了反应的活化能，使合成氨反应拥有较快的反应速率。 合成氨工业要求催化剂具有活性强、机械强度高、不易中 毒、容易制备、价格低廉等特点。 选用条件 目前公认的最适当的催化剂是以____为主体的多成分催化剂。 浓度 原理分析 ①将氨______分离后的原料气循环使用，并及时补充____________，使反应物保持一定的浓度，有利于合成氨反应。 ②从化学平衡角度讲，氢气和氮气的物质的量之比为______时，平衡混合物中氨的百分含量最大。 采取措施 实际生产中维持氢氮比为2.8 ～ 2.9。 2．合成氨的工艺流程 (1)造气 ①氮气来自空气，从空气中获得氮气通常有两种方法：一是将空气______、______，分离出氮气；二是将空气中的氧气跟碳作用生成二氧化碳，再除去二氧化碳，即得到氮气。 ②氢气用__________________等为原料制得。如以天然气为原料制取氢气，反应可简单表示为： H2O + CH4CO +3H2 H2O+COCO2 +H2 (2)净化 在制取原料气的过程中，常混有一些杂质气体，其中如 H2S、CO 等杂质会使合成氨所用的催化剂______，所以必须除去。 (3)合成 净化后的原料气经过压缩机压缩至高压，加压后的H2、N2，需加热到催化剂的______温度后才能进入氨合成塔中的催化区，在催化剂表面反应生成氨。 从合成塔出来的混合气体中氨含量为10%~ 20%，需要将产品氨与未反应的H2、N2分离，将未反应的 H2、N2作为循环气再返回合成塔。 合成氨反应为放热反应，可通过热交换器有效利用此反应热来预热反应前的H2、N2，降低合成氨的成本。 知识点2 工业生产中反应条件的选择 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，又不能过慢 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 从原料利用率分析 增加廉价易得原料，提高高价难得原料的利用率，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 注意催化剂的活性对温度的限制 2．平衡类问题需考虑的几个方面 (1)原料的来源、除杂，尤其考虑杂质对平衡的影响。 (2)原料的循环利用。 (3)产物的污染处理。 (4)产物的酸碱性对反应的影响。 (5)参加反应的物质的压强对平衡造成的影响。 (6)改变外界条件对多平衡体系的影响。 考●向●破●译 考向1 工业生产中反应条件的选择 例1某工业生产中发生反应：2A(g)＋B(g)M(g)　ΔH<0。下列有关该工业生产的说法正确的是(　　) 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B廉价易得，工业上一般采用加入过量的B以提高A和B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，因为生产中使用催化剂可提高M的日产量 解题妙招 化学反应适宜条件选择的思维流程 【变式1·变载体】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20MPa以节省设备成本 D．由于在空气中含量高，因此直接将空气与氢气混合通入反应炉 【变式2·变题型】】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_________________________________。 真题溯源·考向感知 ——溯源真题逻辑，感知高考考向 1．（上海卷·2024，五）（2）已知CaCO3(s，文石)CaCO3(s，方解石)，该反应的ΔH-TΔS随温度变化趋势如下图所示。 关于该反应的ΔH和ΔS判断正确的是___________。 A. ΔH>0，ΔS>0 B. ΔH<0，ΔS>0 C. ΔH>0，ΔS<0 D. ΔH<0，ΔS<0 2. （上海卷·2025，一）碳酸丙烯酯()简称PC，是一种重要的有机化合物，具有多种工业通途。 已知：反应①：(g)+CO2(g) (l) （4）下列关于反应①的随温度T的变化趋势正确的是_______。 3. （上海卷·2025，四）（5）在不同温度下，使用不同浓度的真空还原时，元素的萃出率如下图所示。由此判断，真空还原采用的最佳温度及浓度分别为_______。 A. ，2.5% B. ，5.0% C. ，2.5% D. ，2.5% 4. （上海卷·2026，四）（3）②在298 K时，反应的则在该条件下，在溶液中___________(填“能”或“不能”)大量存在。理由是___________。 2 / 3 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第07讲 化学反应的方向与调控 内容导航 命题透视·考情前瞻 对标素养，研判高考命题趋势 02 思维建模·脉络梳理 搭建知识框架，构建系统思维 03 考点精讲·靶向突破 拆解核心考点，归纳解题范式 考点一 化学反应的方向 知识解构 知识点1 自发反应 ∣ 知识点2 化学反应的方向 考向破译 考向1 化学反应自发性的判断 解题妙招1 判断化学反应自发性的方法 考点二 化学反应的调控 知识解构 知识点1 工业上合成氨 ∣ 知识点2 工业生产中反应条件的选择 考向破译 考向1 工业生产中反应条件的选择 解题妙招1 化学反应适宜条件选择的思维流程 0401 真题溯源·考向感知 溯源真题逻辑，感知高考考向 命题透视·考情前瞻 ——对标素养，研判高考命题趋势 考情梳理--三年真题 考向梳理 核心考点 2026年 2025年 2024年 化学反应自发性的判断 三（3） 一（4） 五（2） 工业生产中反应条件的选择 四（5） 考向解读--洞悉趋势 精准预判 ►命题解码： 近几年高考，化学反应自发性的考查往往以文字叙述或图像形式出现，结合化学反应原理综合题进行考查，重点通过自由能判断反应能否自发、反应的自发与温度的关系等；反应条件的控制的考查一般在工艺流程题中出现，结合其他知识点进行考查。 ►复习目标： 1．了解熵、熵变的含义，会用复合判据判断反应进行的方向。 2．了解化学反应的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。 思维建模·脉络梳理 ——搭建知识框架，构建系统思维 考点精讲·靶向突破 ——拆解核心考点，归纳解题范式 考点一 化学平反应的方向 知●识●解●构 知识点1 自发反应 1．自发反应和自发过程 (1)自发过程 概念：在一定条件下，不需借助外力就能自发进行的过程。 ②特点：自发过程有一定的方向性。 (2)自发反应 ①概念：在给定的条件下，能“自己”进行的化学反应。 ②特点： a．具有方向性，即反应的某个方向在一定条件下是自发的，则其逆反应在该条件下肯定不自发。 b．体系趋向于从高能量状态转变为低能量状态。 c．体系趋向于从有序体系转变为无序体系。 2．判断方法 (1)根据条件判断：不是看是否需要条件，而是看是否需要持续施加外力(如加热等)。 (2)根据其逆向过程是否自发判断：若逆向过程自发，则正向过程一定不自发；若逆向过程不自发，则正向过程一定自发。 3．应用 (1)可被用来完成有用功。如：H2燃烧可设计成原电池。 (2)非自发过程要想发生，必须对它做功。如：通电将水分解为H2和O2。 得分速记 (1)自发反应不是在任何条件下都自发，而是“在给定的条件下”的自发，即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。 (2)自发反应的“一定的条件”，可以是一定的温度和压强，可以是“点燃、光照、加热、高温”等给反应物提供能量的条件，“外界帮助”指通电、放电等，如氢气的燃烧是自发的通过需点燃才能发生。 (3)非自发反应在一定条件下也能发生，如NaCl在通电条件可分解生成Na和Cl2。 (4)判断某反应是否自发，只是判断反应的方向，与是否会发生、反应的快慢无关。 (5)自发过程可以是物理过程，不一定是自发反应，而自发反应一定是自发过程。 (6)不能认为自发反应应用普通，非自发反应没有应用价值。将电能、热能转化为化学能的许多非自发反应是制备物质的重要反应，如电解法去冶炼钠、镁、铝和制取氯气等。 知识点2 化学反应的方向 1．熵和熵变 (1)熵、熵变的概念 ①熵：描述系统的混乱或无序程度的物理量，符号为S。 ②熵变：变化前后熵的差值，符号为△S，单位为J·mol－1·K－1。 ③化学反应的熵变：△S =S(生成物)-S(反应物)。 △S>0为熵增反应；△S<0为熵减反应。 (2)熵和熵变的规律 ①同种物质的S(g)＞S(l)＞S(s)； ②同类物质的摩尔质量越大，熵越大；如甲烷的熵小于乙烷。 ③对于有气体参加的反应，反应前后气体分子数增加，则△S>0，反应前后气体分子数减小，则△S<0，反应前后气体分子数不变，△S变化很小。 4．焓变和熵变对反应方向的共同影响 (1)化学反应方向的判据 在温度、压强一定的条件下，对于除了体积功以外不做其他功的化学反应，把焓变、熵变以能量的形式组合在一起，以ΔH－TΔS为判据。 ΔH－TΔS<0　反应能自发进行； ΔH－TΔS＝0　反应达到平衡状态； ΔH－TΔS>0　反应不能自发进行。 (2)对“ΔH－TΔS”的讨论： ①ΔH < 0，ΔS>0的反应，任何温度下都能自发进行； ②ΔH>0，ΔS<0的反应，任何温度下都不能自发进行； ③ΔH和ΔS的作用相反，且相差不大时，温度对反应的方向起决定性作用。 a．当ΔH<0，ΔS<0时，低温下反应能自发进行； b．当ΔH>0，ΔS>0时，高温下反应能自发进行。  ④当反应的焓变和熵变的影响相反时，且大小相差悬殊时，某一因素可能占主导地位。 a．常温下的放热反应，焓变对反应方向起决定性作用。 b．常温下的吸热反应，熵变对反应方向起决定性作用。 得分速记 (1)同一物质在不同状态下熵值规律是S(g)>S(l)>S(s)。 (2)在用判据ΔH－TΔS判断时要注意ΔH与ΔS的单位的差别，需要转换。 (3)不能错误认为“自发反应”不需要任何条件。 (4)复合判据ΔH－TΔS<0的反应不一定能够实际发生，只是指出了在该条件下化学反应自发进行的趋势，还要考虑化学反应的快慢问题。 考●向●破●译 考向1 化学反应自发性的判断 例1下列判断正确的是(　　) A．一定温度下，反应2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)能自发进行，该反应的ΔH<0 B．反应4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s)常温下可自发进行，该反应为吸热反应 C．反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的ΔH<0，ΔS>0 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】A、B、D中反应均为熵减反应，且在一定温度下均能自发进行，根据ΔH－TΔS<0可知，这三个反应均属于放热反应，故A项正确，B、D项错误；C中反应为熵减反应， ΔS<0，C项错误。 解题妙招 判断化学反应自发性的方法 (1)复合判据 体系能量降低和混乱度增大都有促使反应自发进行的倾向。判断反应的自发性必须综合考虑反应的焓变和熵变。 ①ΔH-TΔS<0 反应能自发进行 ②ΔH-TΔS=0 反应达到平衡状态 ③ΔH-TΔS>0 反应不能自发进行 (2)对反应自发性的理解 ①ΔH-TΔS只能应用于温度、压强一定的条件下的化学反应，不能用于其他条件。 ②过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确定过程是否一定会发生和过程发生的速率。 ③在讨论过程的方向时，指的是没有外界干扰的体系。如果允许外界对体系施加某种作用，就可能出现相反的结果。如高温下石灰石分解，高温高压下石墨转化为金刚石，实现的先决条件是要向体系中输入能量，该过程本质仍然是非直发的。 ④反应的自发性也受外界条件的影响。如常温下石灰石分解是非自发的，但在1273K时，这一反应是自发的。 【变式1·变考法】实现“节能减排”和“低碳经济”的一项重要课题就是如何将CO2转化为可利用的资源。目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。一定条件下发生反应：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，如图表示该反应过程中能量(单位为kJ·mol－1)的变化： 下列关于该反应的说法中，正确的是( ) A．ΔH>0，ΔS>0 B.ΔH>0，ΔS<0 C．ΔH<0，ΔS<0 D.ΔH<0，ΔS>0 【答案】C 【解析】根据反应过程中能量变化的情况可知反应物的总能量大于生成物的总能量，反应放热，ΔH<0；该反应发生后气体的物质的量减小，ΔS<0。 【变式2·变题型】（25-26高三下·上海浦东新·阶段检测）(5)催化氧化的产物与温度相关，反应如下： ：  ； ：  。 ：  ，计算________。 (6)随温度变化的趋势有几种情况(见下图)，反应(ⅰ)对应的是________。 A．① B．② C．③ D．④ 【答案】(5) (6)D 【解析】（5）根据盖斯定律，反应，故。 （6）反应i：，反应后气体物质的量增大，故。，斜率为，时，即斜率为负、截距为负，对应曲线④。 考点二 化学反应的调控 知●识●解●构 知识点1 工业上合成氨 1．合成氨适宜生产条件的选择 (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 自发性 常温(298 K)下，ΔH－TΔS＜0，能自发进行 可逆性 反应为可逆反应 焓变 ΔH＜0，是放热反应 体积变化(熵变) ΔS＜0，正反应是气体体积缩小的反应 (2)工业合成氨的适宜条件 压强 原理分析 ①从理论上讲，合成氨时的压强越大越好。 ②在实际生产中，压强越大，需要的动力越大，对材料的强度和设备的制造要求也越高，这将会大大增加生产的成本，降低综合效益。 选用条件 目前我国的合成氨一般采用的压强是20 ～ 50 MPa。 温度 原理分析 ①温度升高，能增大合成氨的反应速率，但会降低平衡混合物中氨的含量。 ②温度过低，化学反应速率较小，需要很长时间才能达到平衡状态。 ③在选择某反应的温度时，还应考虑催化剂的活性温度，以便最大限度地发挥催化剂的作用。 选用条件 为了工业合成氨有较快的反应速率，必须在铁催化剂活性较高的温度下进行，为此合成氨反应一般选择在500℃左右的温度下进行。 催化剂 原理分析 找到了合适的催化剂，降低了反应的活化能，使合成氨反应拥有较快的反应速率。 合成氨工业要求催化剂具有活性强、机械强度高、不易中 毒、容易制备、价格低廉等特点。 选用条件 目前公认的最适当的催化剂是以铁为主体的多成分催化剂。 浓度 原理分析 ①将氨液化分离后的原料气循环使用，并及时补充氮气和氢气，使反应物保持一定的浓度，有利于合成氨反应。 ②从化学平衡角度讲，氢气和氮气的物质的量之比为3 ∶ 1时，平衡混合物中氨的百分含量最大。 采取措施 实际生产中维持氢氮比为2.8 ～ 2.9。 2．合成氨的工艺流程 (1)造气 ①氮气来自空气，从空气中获得氮气通常有两种方法：一是将空气液化、蒸发，分离出氮气；二是将空气中的氧气跟碳作用生成二氧化碳，再除去二氧化碳，即得到氮气。 ②氢气用水、煤、天然气、石油等为原料制得。如以天然气为原料制取氢气，反应可简单表示为： H2O + CH4CO +3H2 H2O+COCO2 +H2 (2)净化 在制取原料气的过程中，常混有一些杂质气体，其中如 H2S、CO 等杂质会使合成氨所用的催化剂中毒，所以必须除去。 (3)合成 净化后的原料气经过压缩机压缩至高压，加压后的H2、N2，需加热到催化剂的活性温度后才能进入氨合成塔中的催化区，在催化剂表面反应生成氨。 从合成塔出来的混合气体中氨含量为10%~ 20%，需要将产品氨与未反应的H2、N2分离，将未反应的 H2、N2作为循环气再返回合成塔。 合成氨反应为放热反应，可通过热交换器有效利用此反应热来预热反应前的H2、N2，降低合成氨的成本。 知识点2 工业生产中反应条件的选择 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，又不能过慢 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 从原料利用率分析 增加廉价易得原料，提高高价难得原料的利用率，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 注意催化剂的活性对温度的限制 2．平衡类问题需考虑的几个方面 (1)原料的来源、除杂，尤其考虑杂质对平衡的影响。 (2)原料的循环利用。 (3)产物的污染处理。 (4)产物的酸碱性对反应的影响。 (5)参加反应的物质的压强对平衡造成的影响。 (6)改变外界条件对多平衡体系的影响。 考●向●破●译 考向1 工业生产中反应条件的选择 例1某工业生产中发生反应：2A(g)＋B(g)M(g)　ΔH<0。下列有关该工业生产的说法正确的是(　　) 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B廉价易得，工业上一般采用加入过量的B以提高A和B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，因为生产中使用催化剂可提高M的日产量 【答案】D 【解析】加入过量B只能提高A的转化率，B的转化率降低；温度升高，平衡逆向移动，反应物的转化率降低；使用催化剂可降低反应的活化能，提高反应速率。 解题妙招 化学反应适宜条件选择的思维流程 【变式1·变载体】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20MPa以节省设备成本 D．由于在空气中含量高，因此直接将空气与氢气混合通入反应炉 【答案】C 【解析】A．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．及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．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20MPa左右可节省设备成本，C正确；D．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；故答案选C。 【变式2·变题型】】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】(1)450 ℃、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，平衡能向右移动，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) 真题溯源·考向感知 ——溯源真题逻辑，感知高考考向 1．（上海卷·2024，五）（2）已知CaCO3(s，文石)CaCO3(s，方解石)，该反应的ΔH-TΔS随温度变化趋势如下图所示。 关于该反应的ΔH和ΔS判断正确的是___________。 A. ΔH>0，ΔS>0 B. ΔH<0，ΔS>0 C. ΔH>0，ΔS<0 D. ΔH<0，ΔS<0 【答案】（2）A 【解析】的反应能自发进行，由图，低温下该反应不能进行，而高温下可以进行，则反应为吸热的熵增反应，故选A。 2. （上海卷·2025，一）碳酸丙烯酯()简称PC，是一种重要的有机化合物，具有多种工业通途。 已知：反应①：(g)+CO2(g) (l) （4）下列关于反应①的随温度T的变化趋势正确的是_______。 【答案】C 【解析】反应Ⅰ中，，（）随温度T/(K)的变化是一次函数的变化，斜率，与y轴的截距，故答案选C。 3. （上海卷·2025，四）（5）在不同温度下，使用不同浓度的真空还原时，元素的萃出率如下图所示。由此判断，真空还原采用的最佳温度及浓度分别为_______。 A. ，2.5% B. ，5.0% C. ，2.5% D. ，2.5% 4. （上海卷·2026，四）（3）②在298 K时，反应的则在该条件下，在溶液中___________(填“能”或“不能”)大量存在。理由是___________。 【答案】不能 该温度下反应的，歧化反应正向自发，会转化为和 【解析】(2) 298K时，反应的吉布斯自由能ΔG=ΔH-TΔS=875kJ·mol-1-298K×（-0.418kJ·mol-1·K-1）≈919.1kJ·mol-1>0，说明歧化反应在该条件下正向自发进行，故在溶液中不能大量存在。 2 / 3 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $