2.3 化学反应的方向、 化学反应的调控 讲义-2026-2027学年高二上学期人教版选择性必修1

本讲义聚焦化学反应的方向与调控核心知识点，先系统梳理自发过程特征、熵变与焓变影响因素，再通过自由能判据整合反应方向判断原理，最后以合成氨反应为例，分析浓度、温度等条件对反应速率和平衡的影响，构建“概念原理—实际应用”的学习支架。 该资料以合成氨工业案例为载体，通过表格对比不同条件对反应的影响，培养学生基于证据推理的科学思维，强化物质变化与能量变化的化学观念。课中辅助教师理论联系实际教学，课后作业结合实例设计，帮助学生巩固知识、查漏补缺，提升解决实际问题的能力。

2.3 化学反应的方向、 化学反应的调控 一、化学反应的方向 1、自发过程 (1)含义 在一定条件下，不需要借助外力作用就能自动进行的过程。 (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，体系有从有序自发地转变为无序的倾向性(无序体系更加稳定)。 2、自发反应 (1)定义：在给定条件下，可以自发地进行到显著程度的化学反应。 (2)自发反应的特征 ①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。 ②体系趋向于从高能量状态转变为低能量状态。 ③体系趋向于从有序体系转变为无序体系。 3、自发过程和自发反应的比较 自发过程 自发反应 含义 在一定条件下， 不用借助外力 ，就能自发进行的过程。 在给定的条件下，可以 自发 进行到显著程度的化学反应。 特征 具有 方向性 ，即过程的某个方向在一定条件下自发进行，而该过程逆方向在该条件下肯定不能自发进行 。 举例 高山流水，自由落体，冰雪融化 钢铁生锈 应用 可被用来完成有用功。如H2燃烧可设计成 原电池 。 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 。 4、化学反应的方向与熵变的关系 (1)熵的含义 自发过程的体系趋向于由有序转变为无序，体系的混乱度增大。体系的混乱度常用熵来描述，熵的概念是表示体系的混乱或无序程度的物理量，其符号为S。熵值越大，体系的混乱度越大。 (2)影响熵大小的因素 ①同一条件下，不同的物质熵值不同。 ②同一物质的熵与其聚集状态及外界条件有关，如对同一种物质不同状态时熵值大小为S(g)>S(l)>S(s)。 ③物质的量越大，分子数越多，熵值越大。 ④物质由固态到液态、由液态到气态或由固态到气态的过程，熵变为正值，是熵增加的过程。 ⑤气体体积增大的反应，熵变通常都是正值，是熵增加的反应。 ⑥气体体积减小的反应，熵变通常都是负值，是熵减小的反应。 (3)反应熵变与反应方向 ①二者关系 — ②结论：不能仅用反应熵变来判断反应能否自发进行。 4、反应熵变是与反应进行的方向有关的因素之一，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。 （1）焓变与反应的方向 放热反应过程中体系能量 降低 ，因此具有 自发 进行的倾向，科学家提出用 焓变 来判断反应进行的方向，这就是 焓判据 。 ①多数放热反应是自发进行的。例如燃烧反应、中和反应等。②有些吸热反应也可以自发进行。 （2）熵变与反应的方向 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。 （3） 熵判据：体系有自发地向混乱度 增加 (即熵增)的方向转变的倾向，因此可用 熵变 来判断反应进行的方向。 5、自由能与化学反应的方向 （1）自由能：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 有关，还与 温度有关 。 （3）反应方向与自由能的关系 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 。 二、 化学反应的调控 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．浓度、温度、压强、催化剂对反应速率和氨的含量的影响 根据合成氨反应的特点，利用我们学过的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，请填写下表。 对合成氨反应的影响 影响因素 浓度 温度 压强 催化剂 增大合成氨的反应速率反应速率 增大反应物浓度 升高温度 增大压强 使用 提高平衡混合物中中氨的含量 增大反应物浓度， 降低生成物浓度 降低温度 增大压强 无影响 3．数据分析 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。 4．工业合成氨的适宜条件 压强 原理分析 ①增大压强既可以增大反应速率，又能使平衡正向向移动，压强越大越好 ②压强越大，对设备的要求越高，压缩H2和N2所需的动力越大，会增加生产投资，并可能降低综合经济效益 选用条件 目前，我国合成氨厂一般采用的压强为10～30MPa 温度 原理分析 ①降低温度有利于提高平衡混合物中氨的含量 ②温度越低，反应速率越小，达到平衡所需时间越长，故温度不宜过低 ③催化剂的活性在一定温度下下最大 选用条件 目前，在实际生产中一般采用的温度为400～500℃(此温度下催化剂的活性最大) 催化剂 原理分析 即使在高温、高压下，N2和H2的反应速率仍然很慢。 使用催化剂在较低温度时能较快进行反应 选用条件 通常采用加入以铁为主体的多成分催化剂，又称铁触媒 (为了防止混有的杂质使催化剂“中毒”，原料气必须经过净化) 浓度 原理分析 在500 ℃和30 MPa时，平衡混合物中NH3的体积分数及平衡时N2和H2的转化率仍较低 采取措施 采取迅速冷却的方法，使气态氨变成液氨后及时从平衡混合物中分离出去 将NH3分离后的原料气循环使用，并及时补充N2和H2，使反应物保持一定的浓度(既提高了原料的利用率，又提高了反应速率，有利于合成氨反应) 5．工业合成氨的适宜条件 外部条件 工业合成氨的适宜条件 压强 10～30 MPa 温度 400～500 ℃ 催化剂 使用铁触媒作催化剂 浓度 氨及时从混合气中分离出去，剩余气体循环使用；及时补充N2和H2 【课后作业】 1．正确判断反应自发进行的方向对于生产实践具有重要的意义。下列说法正确的是 A．水凝结成冰的过程中ΔH<0，ΔS>0 B．ΔG不仅与焓变和熵变有关，还与温度有关 C．ΔH<0的反应均为自发进行的反应 D．能够自发进行的反应一定是熵增的过程 【答案】B 【详解】A．水凝结成冰是放热过程(ΔH<0)，但液态变为固态时混乱度降低，熵变ΔS<0，因此A错误； B．根据ΔG=ΔH-TΔS，ΔG与焓变、熵变和温度有关，B正确； C．ΔH<0仅是自发性的一个因素，若ΔS<0且温度较高，ΔG可能>0，反应不自发，C错误； D．自发反应可能熵减(如低温下水结冰)，只要ΔG<0即可，D错误； 答案选B。 2．下列说法错误的是 A．等质量的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．发生吸热反应时，周围环境的能量减少；发生反应的物质能量增加，温度升高 D．的反应在任何温度下都可自发进行 【答案】C 【详解】A．同一物质的气态相比固态和液态具有更高的混乱度，因此熵值最大，固态熵值最小，A正确； B．熵值反映体系混乱程度，有序度越高熵越小，混乱度越大熵越大，B正确； C．吸热反应中，环境的能量转移至反应体系，导致环境能量降低，而反应体系吸收能量后自身能量增加，但温度不一定升高（例如冰的熔化，体系吸收热量但温度不变），C错误； D．（放热）且（熵增）时，恒小于0，反应在任何温度下均自发，D正确； 故答案选C。 3．已知：，当，反应能自发进行，反应不能自发进行。下列说法中正确的是 A．非自发反应在任何条件下都不能发生 B．熵增加且放热的反应一定是自发反应 C．自发反应一定是熵增加的反应，非自发反应一定是熵减小或不变的反应 D．凡是放热反应都是能自发进行的反应，而吸热反应都是非自发进行的反应 【答案】B 【详解】A．非自发反应(ΔG>0)通过改变条件可进行，如Cu与稀硫酸电解下反应，A错误； B．熵增加(即ΔS＞0)且放热(即ΔH＜0)，始终有，反应能自发进行，即熵增加且放热的反应一定是自发反应，B正确； C．自发反应不一定是熵增加的反应，比如ΔH<0、ΔS<0的反应在低温下可能使ΔG<0，反应能自发进行；非自发反应也不一定是熵减小或不变的反应，比如ΔH>0、ΔS>0的反应在低温下可能使ΔG>0，反应不能自发进行，C错误； D．放热反应(即ΔH<0)，若ΔS<0，在高温下可能使ΔG>0，反应不能自发进行；吸热反应(即ΔH>0)，若ΔS>0，在高温下可能使ΔG<0，反应能自发进行。所以放热反应不一定都是自发进行的反应，而吸热反应也不一定都是非自发进行的反应，D错误； 故选B。 4．化学与生产、生活密切相关。下列生产或生活中的过程属于熵减变化的是 A．干冰的升华 B．白糖溶于白开水 C．石灰石分解 D．人工合成氨 【答案】D 【分析】熵减指体系混乱度降低。 【详解】A．干冰的升华，固态→气态，混乱度升高，属于熵增变化，A错误； B．白糖溶于白开水，固体→溶液，混乱度升高，属于熵增变化，B错误； C．石灰石分解，固体生成气体，混乱度升高，属于熵增变化，C错误； D．合成氨反应（），气体总物质的量减少，混乱度降低，属于熵减变化，D正确； 故答案选D。 5．已知(设、不随温度而变化)，当时反应能自发进行。关于反应  ，。下列说法正确的是 A．低温下能自发进行 B．任意温度下都不能自发进行 C．高温下能自发进行 D．任意温度下都能自发进行 【答案】C 【详解】A．该反应，低温中较小，导致，反应不能自发，A错误； B．当温度足够高时，，反应能自发，因此并非任意温度都不能自发，B错误； C．高温下增大，使，反应能自发进行，C正确； D．低温时，较小，使，反应无法自发，因此并非任意温度都能自发，D错误； 故答案选C。 6．在一容积可变密闭容器中，发生反应，达平衡后，保持温度不变，将容器体积增加一倍，当达到新平衡时，B的浓度由原来的0.2mol/L减小为0.15mol/L。则下列说法正确的是 A．物质A的转化率减小了 B．平衡向正反应方向移动了 C．物质B的质量分数减小了 D．化学计量数关系 【答案】B 【分析】保持温度不变，将容器体积增加一倍，若平衡不移动，B的浓度为0.1mol/L，由题意可知，达到新平衡时，B的浓度为0.15 mol/L，说明减小压强平衡向生成B的正反应方向移动，则该反应为气体体积增大的反应，即。 【详解】A．由分析可知，保持温度不变，将容器体积增加一倍，平衡向正反应方向移动，A的转化率增大，A错误； B．由分析可知，保持温度不变，将容器体积增加一倍，平衡向正反应方向移动，B正确； C．由分析可知，保持温度不变，将容器体积增加一倍，平衡向正反应方向移动，B的质量分数增大，C错误； D．由分析可知，化学计量数关系为，D错误； 故选B。 7．室温下，溶液中存在如下平衡：  。下列叙述正确的是 A．加水稀释，平衡正向移动 B．加适量固体，平衡正向移动 C．加入足量还原铁粉，溶液颜色不改变 D．加热溶液，可观察到溶液由蓝色变为黄色 【答案】B 【详解】A．稀释时，反应物（和）和产物（）浓度均降低，但左边总离子数更多，平衡逆向移动，A错误； B．增加浓度（反应物），平衡正向移动，B正确； C．足量将+2价铜离子还原，铁被氧化为Fe2+，Fe2+的溶液呈浅绿色，即溶液颜色会改变，C错误； D．该反应，是吸热反应，加热溶液，平衡正向移动，比例增大，溶液变为黄绿色，D错误； 故答案选B。 8．一定温度下，向容积为的密闭容器中通入一定量的，发生反应：，各组分浓度随时间的变化如下表。 0 20 40 60 80 0.100 0.062 0.048 0.040 0.040 0 0.076 0.104 0.120 0.120 下列说法正确的是 A．的平均反应速率为 B．升高温度，反应的化学平衡常数值减小 C．时，再充入各，平衡不移动 D．时，将容器的容积改为，达到新平衡后，混合气体的颜色比原平衡的浅 【答案】C 【详解】A．由表格数据可知，60s 时，四氧化二氮的浓度为0.040 mol/L，则0~60s内，四氧化二氮的平均反应速率为：v==0.060 mol/(L·min)， A错误； B．该反应为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，反应的平衡常数增大，B错误； C．由图可知，60s 时反应达到平衡，反应的平衡常数K==0.36mol/L，80s时再充入0.12 mol 二氧化氮和0.12 mol 四氧化二氮，反应的浓度熵Qc==0.36mol/L=K，则反应的平衡不移动，C正确； D．该反应是气体体积增大的反应，增大压强，平衡向逆反应方向移动，所以80s时，增大压强，容器中混合气体的颜色先变深后变浅，但新平衡混合气体的颜色比原平衡深，D错误； 故选C。 9．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．将氨气液化分离可提高氨气的产率 C．升高温度有利于反应向正方向进行 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 【详解】A．催化剂只能加快反应速率，不影响平衡转化率，对转化率无影响，A错误； B．液化分离氨气使平衡右移，提高产率，B正确； C．合成氨放热，升温使平衡左移，不利于反应向正方向进行，C错误； D．压强增大虽加快速率，但压强越大，对设备的要求越高，成本越高，因此压强不是越大越好，D错误； 故选B。 10．哈伯工业合成氨的流程如图，为提高原料平衡转化率采取的措施是 A．①②③④⑤ B．②③④⑤ C．②④⑤ D．②③④ 【答案】C 【详解】A．①净化干燥的目的是去除原料气中的杂质，防止催化剂中毒，保证反应正常进行，不影响化学平衡，无法提高原料平衡转化率，A错误； B．②加压：合成氨反应为气体分子数减少的反应（），增大压强平衡正向移动，提高原料转化率；③催化反应中，催化剂只加快反应速率，不影响平衡，500℃高温因正反应放热，反而会使平衡逆向移动，降低转化率，故③不能提高平衡转化率，B错误； C．②加压使平衡正向移动，提高转化率；④液化分离NH3，减小生成物浓度，平衡正向移动，提高转化率；⑤N2和H2再循环，让未反应原料重新参与反应，提高原料总转化率，C正确； D．③催化反应中催化剂不影响平衡，高温降低转化率，故③不符合题意，D错误； 11．中国是世界上最大的合成氨生产国之一，合成氨反应原理： ΔH=-92.4 kJ·mol-1及反应流程如图所示。下列说法正确的是 A．合成塔中充入的N2越多，N2的转化率越大 B．使用催化剂，可提高合成氨的生成速率和平衡产率 C．及时分离出液氨，可提高原料的利用率 D．实际生产中，常采用低温、超高压的条件提高氨产率 【答案】C 【分析】制取原料气主要含有N2、H2，以及CO等杂质气体，净化时，除去杂质气体，防止催化剂中毒，将N2、H2经压缩机压缩成高压气体，在合成塔中发生反应：，及时分离出液氨，促进平衡正向移动，据此分析解题。 【详解】A．合成塔中充入的氮气越多相当于增大氮气浓度，平衡向正反应方向移动，但氮气的转化率减小，故A错误； B．使用催化剂，化学反应速率加快，但平衡不移动，氨气的平衡产率不变，故B错误； C．及时分离出液氨，生成物氨气的浓度减小，平衡向正反应方向移动，反应物的转化率增大，原料的利用率增大，故C正确； D．为提高合成氨的综合效益，实际生产中，常采用适宜高温、适宜高压的条件提高氨产率，故D错误； 选C。 12．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 【详解】A．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； B．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； C．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； D．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； 故答案为D。 13．下列有关焓判据和熵判据的叙述正确的是 A．的反应使体系能量升高，不能自发进行 B．的反应使体系能量降低，无需加热便能自发进行 C．反应能自发进行，原因是体系有自发向混乱度增大的方向转变的倾向 D．熵增原理说明过程在任何条件下都不能自发进行 【答案】C 【详解】A．ΔH>0的反应虽然使体系能量升高，根据，若熵增足够大，高温下仍可能自发进行，因此不能仅凭ΔH>0判断反应不自发，A错误； B．ΔH<0的反应虽有利于自发，但可能需要加热以克服活化能，且熵减时高温下可能不自发，因此无需加热便能自发的说法不准确，B错误； C．分解为气体导致熵增显著，尽管ΔH>0，但高温下TΔS的贡献可能使ΔG<0，反应自发，自发原因是熵增主导，C正确； D．ΔS<0的过程在低温且ΔH足够负时仍可能自发，因此“任何条件都不能自发”的说法错误，D错误； 故选C。 14．氨是一种重要的化工原料，工业合成氨的流程如下图所示。下列有关生产条件的调控作用分析不正确的是 A．步骤①中“净化”可以防止催化剂中毒 B．步骤②“加压”可以加快反应速率，氨的产率也会升高，工业生产中压强越高越好 C．步骤③一般选择控制反应温度为，因为在该温度下催化剂的活性最大 D．步骤④可采用迅速冷却的方法将氨液化分离 【答案】B 【详解】A．工业合成氨的原料气中可能含有杂质（如硫化物等），这些杂质会导致催化剂中毒失去活性，步骤①“净化”可去除杂质，防止催化剂中毒，A正确； B．合成氨反应为气体体积减小的反应，加压能加快反应速率且使平衡正向移动提高氨的产率，但压强过高会显著增加设备成本和能耗，工业生产中需综合考虑选择适宜压强（如题目中），并非越高越好，B错误； C．合成氨使用的铁触媒在时活性最大，步骤③控制此温度主要是为保证催化剂活性，C正确； D．氨易液化，而、难液化，步骤④通过迅速冷却可将氨液化分离，促使平衡正向移动，D正确； 故B选项错误。 学科网（北京）股份有限公司 $ 2.3 化学反应的方向、 化学反应的调控 一、化学反应的方向 1、自发过程 (1)含义 在一定条件下，不需要 就能自动进行的过程。 (2)特点 ①体系趋向于从高能状态转变为 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 自发地转变为 的倾向性(无序体系更加稳定)。 2、自发反应 (1)定义：在给定条件下，可以 地进行到显著程度的化学反应。 (2)自发反应的特征 ①具有 ，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。 ②体系趋向于从 状态转变为 状态。 ③体系趋向于从 转变为无序体系。 3、自发过程和自发反应的比较 自发过程 自发反应 含义 在一定条件下， ，就能自发进行的过程。 在给定的条件下，可以 进行到显著程度的化学反应。 特征 具有 ，即过程的某个方向在一定条件下自发进行，而该过程逆方向在该条件下肯定 。 举例 高山流水，自由落体，冰雪融化 钢铁生锈 应用 可被用来完成有用功。如H2燃烧可设计成 。 非自发过程要想发生，必须对它做功。如通电将水分解为 。 4、化学反应的方向与熵变的关系 (1)熵的含义 自发过程的体系趋向于由有序转变为无序，体系的混乱度增大。体系的混乱度常用熵来描述，熵的概念是表示体系的 程度的物理量，其符号为S。熵值越大，体系的混乱度越大。 (2)影响熵大小的因素 ①同一条件下，不同的物质熵值不同。 ②同一物质的熵与其聚集状态及外界条件有关，如对同一种物质不同状态时熵值大小为S(g)>S(l)>S(s)。 ③物质的量越大，分子数越多，熵值 。 ④物质由固态到液态、由液态到气态或由固态到气态的过程，熵变为正值，是熵 的过程。 ⑤气体体积增大的反应，熵变通常都是正值，是熵 的反应。 ⑥气体体积减小的反应，熵变通常都是负值，是熵 的反应。 (3)反应熵变与反应方向 ①二者关系 — ②结论：不能仅用反应 来判断反应能否自发进行。 4、反应熵变是与反应进行的方向有关的因素之一，但不是决定反应能否 进行的唯一因素。 （1）焓变与反应的方向 放热反应过程中体系能量 ，因此具有 进行的倾向，科学家提出用 来判断反应进行的方向，这就是 。 ①多数放热反应是自发进行的。例如燃烧反应、中和反应等。②有些吸热反应也可以自发进行。 （2）熵变与反应的方向 ①体系的熵值：体系的 越大，体系的熵值就 。 ②同一物质的熵值：S(g)＞S(l)＞S(s)，同一条件下，不同物质的 不同。 （3） 熵判据：体系有自发地向混乱度 (即熵增)的方向转变的倾向，因此可用 来判断反应进行的方向。 5、自由能与化学反应的方向 （1）自由能：符号为 ，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 有关，还与 。 （3）反应方向与自由能的关系 ①当ΔG＜0时，反应 ； ②当ΔG＝0时，反应 ； ③当ΔG＞0时，反应 。 二、 化学反应的调控 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 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，正反应是气体体积缩小的反应 2．浓度、温度、压强、催化剂对反应速率和氨的含量的影响 根据合成氨反应的特点，利用我们学过的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，请填写下表。 对合成氨反应的影响 影响因素 浓度 温度 压强 催化剂 增大合成氨的反应速率反应速率 增大反应物浓度 升高温度 增大压强 使用 提高平衡混合物中中氨的含量 增大反应物浓度， 降低生成物浓度 降低温度 增大压强 无影响 3．数据分析 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。 4．工业合成氨的适宜条件 压强 原理分析 ①增大压强既可以增大反应速率，又能使平衡正向向移动，压强越大越好 ②压强越大，对设备的要求越高，压缩H2和N2所需的动力越大，会增加生产投资，并可能降低综合经济效益 选用条件 目前，我国合成氨厂一般采用的压强为10～30MPa 温度 原理分析 ①降低温度有利于提高平衡混合物中氨的含量 ②温度越低，反应速率越小，达到平衡所需时间越长，故温度不宜过低 ③催化剂的活性在一定温度下下最大 选用条件 目前，在实际生产中一般采用的温度为400～500℃(此温度下催化剂的活性最大) 催化剂 原理分析 即使在高温、高压下，N2和H2的反应速率仍然很慢。 使用催化剂在较低温度时能较快进行反应 选用条件 通常采用加入以铁为主体的多成分催化剂，又称铁触媒 (为了防止混有的杂质使催化剂“中毒”，原料气必须经过净化) 浓度 原理分析 在500 ℃和30 MPa时，平衡混合物中NH3的体积分数及平衡时N2和H2的转化率仍较低 采取措施 采取迅速冷却的方法，使气态氨变成液氨后及时从平衡混合物中分离出去 将NH3分离后的原料气循环使用，并及时补充N2和H2，使反应物保持一定的浓度(既提高了原料的利用率，又提高了反应速率，有利于合成氨反应) 5．工业合成氨的适宜条件 外部条件 工业合成氨的适宜条件 压强 10～30 MPa 温度 400～500 ℃ 催化剂 使用铁触媒作催化剂 浓度 氨及时从混合气中分离出去，剩余气体循环使用；及时补充N2和H2 【课后作业】 1．正确判断反应自发进行的方向对于生产实践具有重要的意义。下列说法正确的是 A．水凝结成冰的过程中ΔH<0，ΔS>0 B．ΔG不仅与焓变和熵变有关，还与温度有关 C．ΔH<0的反应均为自发进行的反应 D．能够自发进行的反应一定是熵增的过程 2．下列说法错误的是 A．等质量的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．发生吸热反应时，周围环境的能量减少；发生反应的物质能量增加，温度升高 D．的反应在任何温度下都可自发进行 3．已知：，当，反应能自发进行，反应不能自发进行。下列说法中正确的是 A．非自发反应在任何条件下都不能发生 B．熵增加且放热的反应一定是自发反应 C．自发反应一定是熵增加的反应，非自发反应一定是熵减小或不变的反应 D．凡是放热反应都是能自发进行的反应，而吸热反应都是非自发进行的反应 4．化学与生产、生活密切相关。下列生产或生活中的过程属于熵减变化的是 A．干冰的升华 B．白糖溶于白开水 C．石灰石分解 D．人工合成氨 5．已知(设、不随温度而变化)，当时反应能自发进行。关于反应  ，。下列说法正确的是 A．低温下能自发进行 B．任意温度下都不能自发进行 C．高温下能自发进行 D．任意温度下都能自发进行 6．在一容积可变密闭容器中，发生反应，达平衡后，保持温度不变，将容器体积增加一倍，当达到新平衡时，B的浓度由原来的0.2mol/L减小为0.15mol/L。则下列说法正确的是 A．物质A的转化率减小了 B．平衡向正反应方向移动了 C．物质B的质量分数减小了 D．化学计量数关系 7．室温下，溶液中存在如下平衡：  。下列叙述正确的是 A．加水稀释，平衡正向移动 B．加适量固体，平衡正向移动 C．加入足量还原铁粉，溶液颜色不改变 D．加热溶液，可观察到溶液由蓝色变为黄色 8．一定温度下，向容积为的密闭容器中通入一定量的，发生反应：，各组分浓度随时间的变化如下表。 0 20 40 60 80 0.100 0.062 0.048 0.040 0.040 0 0.076 0.104 0.120 0.120 下列说法正确的是 A．的平均反应速率为 B．升高温度，反应的化学平衡常数值减小 C．时，再充入各，平衡不移动 D．时，将容器的容积改为，达到新平衡后，混合气体的颜色比原平衡的浅 9．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．将氨气液化分离可提高氨气的产率 C．升高温度有利于反应向正方向进行 D．增大压强有利于加快反应速率；所以压强越大越好 10．哈伯工业合成氨的流程如图，为提高原料平衡转化率采取的措施是 A．①②③④⑤ B．②③④⑤ C．②④⑤ D．②③④ D．③催化反应中催化剂不影响平衡，高温降低转化率，故③不符合题意，D错误； 11．中国是世界上最大的合成氨生产国之一，合成氨反应原理： ΔH=-92.4 kJ·mol-1及反应流程如图所示。下列说法正确的是 A．合成塔中充入的N2越多，N2的转化率越大 B．使用催化剂，可提高合成氨的生成速率和平衡产率 C．及时分离出液氨，可提高原料的利用率 D．实际生产中，常采用低温、超高压的条件提高氨产率 12．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 13．下列有关焓判据和熵判据的叙述正确的是 A．的反应使体系能量升高，不能自发进行 B．的反应使体系能量降低，无需加热便能自发进行 C．反应能自发进行，原因是体系有自发向混乱度增大的方向转变的倾向 D．熵增原理说明过程在任何条件下都不能自发进行 14．氨是一种重要的化工原料，工业合成氨的流程如下图所示。下列有关生产条件的调控作用分析不正确的是 A．步骤①中“净化”可以防止催化剂中毒 B．步骤②“加压”可以加快反应速率，氨的产率也会升高，工业生产中压强越高越好 C．步骤③一般选择控制反应温度为，因为在该温度下催化剂的活性最大 D．步骤④可采用迅速冷却的方法将氨液化分离 学科网（北京）股份有限公司 $