第04讲 化学反应的方向与调控（复习讲义）（黑吉辽蒙专用）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方向与调控核心考点，涵盖自发过程、焓变熵变、自由能判据及合成氨条件调控等内容，按“概念原理-工业应用”逻辑构建知识框架，通过考点精讲、考向破译、真题溯源等环节，帮助学生系统梳理知识脉络，突破判断依据与条件选择难点。 讲义以“变化观念与平衡思想”为指导，创新采用思维建模与考向分类策略，如通过ΔG=ΔH-TΔS判据分析反应方向，结合合成氨工艺流程实例培养科学思维。设置基础例题、变式训练及真题演练分层练习，确保高效突破高频考点，助力学生提升综合应用能力，为教师把控复习节奏提供清晰路径。

第04讲 化学反应的方向与调控 内容导航 ( 01 ) ( 命题透视·考情前瞻 ) ( 对标素养，研判高考命题趋势 ) ( 0 2 ) ( 思维建模·脉络梳理 ) ( 搭建知识框架，构建系统思维 ) ( 0 3 ) ( 考点精讲·靶向突破 ) ( 拆解核心考点，归纳解题范式 ) ( 考点一 化学反应进行的方向 知识解构 知识点1 自发过程 ∣ 知识点2 化学反应方向的判断 考向破译 考向1 考查熵变与焓变∣ 考向2 考查化学反应方向的判据 考点二 化学反应的调控 知识解构 知识点1 工业合成氨的条件调控∣ 知识点2 化工生产适宜条件选择的一般原则 知识点3 合成氨的工艺流程 考向破译 考向1 考查合成氨反应适宜条件的选择∣ 考向2 考查工业上选择适宜生产条件的原则 ) ( 0 4 ) ( 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 2023年 2022年 化学反应的 方向与调控 黑吉辽蒙卷T18，3分 黑吉辽蒙卷T18， 3分 黑吉辽蒙卷T18，3分 辽宁卷 T18，3分 辽宁卷T16，3分 考向解读--洞悉趋势 精准预判 ►命题解码： 1．从考查题型和内容上看，考查内容主要有以下三个方面：（1）化学反应自发性的判断依据——吉布斯自由能判据（ΔG=ΔH-TΔS）的理解与应用；（2）焓变（ΔH）、熵变（ΔS）对反应方向的影响及综合判断；（3）化学反应的调控——运用勒夏特列原理和速率理论综合选择反应条件（温度、压强、催化剂等）。此外，反应方向的定性判断（如高温自发、低温自发等）也常作为考查切入点。 2．从命题思路上看，通常以非选择题（原理综合题）中的某一设问形式呈现，分值一般为2～3分。试题常结合工业生产实际（如合成氨、费托合成等）创设情境，综合考查学生运用ΔG判据判断反应方向以及运用平衡移动原理和速率理论优化反应条件的能力。从命题趋势来看，2027年将更注重反应方向判断与化学平衡、热力学数据的综合考查，强化“变化观念与平衡思想”核心素养的测评。 ►复习目标： 1．理解焓变（ΔH）和熵变（ΔS）对化学反应方向的影响，掌握吉布斯自由能判据（ΔG=ΔH-TΔS），能判断不同温度下反应的自发性。 2．能综合ΔH和ΔS的符号判断反应在高温或低温下能否自发进行，理解“焓减熵增”反应在任何温度下均自发等基本规律。 3．理解化学平衡移动原理与化学反应速率理论在工业条件调控中的综合应用，能运用勒夏特列原理和速率影响因素分析工业生产中温度、压强、催化剂等条件的选择依据。 4．认识化学反应方向与限度（平衡常数）的关系，能运用ΔG与平衡常数的关系（ΔG=-RTlnK）进行相关分析。 5．体会化学反应方向与调控理论在合成氨、费托合成等实际工业生产中的重要应用价值。 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 化学反应进行的方向 知●识●解●构 知识点1 自发过程 1.自发过程 含义 在一定条件下，不需要借助光、电等外力作用就能自动进行的过程 特点 放热过程可能自发进行 混乱度小转变为混乱度大的过程可能自发进行 2.熵和熵变的含义 (1)熵的含义 度量体系混乱程度的物理量，符号为S。熵值越大，体系混乱度越大。同一条件下，不同物质有不同的熵值；同一种物质在不同状态下熵值也不同，一般规律是S(g)>S(l)>S(s)。 (2)熵变的含义 ΔS=S(生成物)-S(反应物)。化学反应的ΔS越大，越有利于反应自发进行。 知识点2 化学反应方向的判断 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 自由能的 变化(ΔG)<0 ΔG=ΔH-TΔS，ΔG<0时，反应能自发进行；ΔG=0时，反应处于平衡状态；ΔG>0时，反应不能自发进行 考●向●破●译 考向1 考查熵变与焓变 例1 (2026·内蒙古·一模)已知体系自由能变化ΔG=ΔH-TΔS，ΔG<0时反应能自发进行，两个氢化反应的ΔG与温度的关系如图所示，下列说法正确的是(　　) A.反应①的ΔS<0 B.反应②在600 ℃时的反应速率很快 C.温度大于1 000 ℃时，反应①能自发进行 D.反应②的ΔH>0 【答案】C 【解析】反应①随温度的升高，ΔG逐渐减小，则ΔS>0，故A错误；该题可以推测自发反应时的温度，但无法推测具体温度的反应速率快慢，故B错误；反应①在温度大于1 000 ℃时ΔG<0，故此时反应①能自发进行，故C正确；根据图像和数学知识可知，反应②的ΔH<0，故D错误。 【变式1·变载体】(2026·辽宁鞍山·一模)下列有关说法不正确的是(　　) A.反应H2S(g)+ZnO(s)===H2O(g)+ZnS(s)在一定条件下可自发进行，且ΔS<0，则ΔH<0 B.某吸热反应能自发进行，因此该反应一定是熵增反应 C.反应NH3(g)+HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的ΔH<0 D.通常情况下，一个放热且熵增的反应也有可能非自发进行 【答案】D 【解析】反应H2S(g)+ZnO(s)===H2O(g)+ZnS(s)在一定条件下可自发进行，且ΔS<0，根据ΔH-TΔS<0，可知ΔH<0，故A正确；某吸热反应能自发进行，根据ΔH-TΔS<0，可知ΔS>0，因此该反应一定是熵增反应，故B正确；反应NH3(g)+HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可自发进行，正反应气体物质的量减少，ΔS<0，根据ΔH-TΔS<0，则该反应的ΔH<0，故C正确；通常情况下，一个放热且熵增的反应ΔH-TΔS<0，所以一定能自发进行，故D错误。 【变式2】【新情境】(2026·吉林长春·一模)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 【答案】D 【解析】有的强电解质溶于水放热，如硫酸铜等；有的吸热，如碳酸氢钠等，所以在水中溶解对应的ΔH可能大于零或小于零。熵表示系统混乱程度，体系越混乱，则熵越大。AB型强电解质固体溶于水，存在熵的变化，固体转化为离子，混乱度是增加的，但离子在水中存在水合过程，这样会引发水的混乱度的变化，会让水分子更加规则，即水的混乱度下降，所以整个溶解过程的熵变ΔS取决于固体转化为离子的熵增与水合过程的熵减两个作用的相对大小关系，若是前者占主导，则整个溶解过程的ΔS>0，反之ΔS<0。 考向2 考查化学反应方向的判据 例2（25-26高三上·黑龙江哈尔滨·期末）氮化镓(GaN)是一种重要的半导体材料，广泛应用于光电信息材料等领域，可利用反应制备。反应历程(TS代表过渡态)如下： 下列说法错误的是 A．反应ⅱ中脱去步骤的活化能为2.69eV B．反应ⅲ在高温条件下自发 C．改用更高效的催化剂，提高的平衡转化率 D．总反应的决速步包含在反应ⅲ中 【答案】C 【解析】反应ⅱ中因脱去步骤需要经过TS5，则活化能为0.70eV与TS5的相对能量差，即3.39eV-0.70eV=2.69eV，A正确；反应iii为，反应生成气体，是熵增（）的过程，从能量图可知，该反应的生成物能量高于反应物，为吸热反应（），根据吉布斯自由能判据，高温下项占主导，，反应可自发进行，B正确；改用更高效的催化剂，能增大反应速率，但的平衡转化率不变，C错误；反应ⅲ由生成经历过渡态TS6、TS7，TS7的活化能为，活化能最大，为总反应的决速步，D正确；故选C。 【变式1·变载体】(2026·辽宁大连·模拟)下列说法正确的是 A．常温常压下和混合无明显现象，则反应在该条件下不自发 B．，则正反应的活化能小于逆反应的活化能 C．，升高温度，平衡会逆移，则工业生产应在较低温度下进行 D．，则 【答案】B 【解析】根据复合判据ΔG=ΔH-TΔS，该反应ΔH<0、ΔS<0，温度较低时ΔG<0，故低温能自发进行，A错误；该反应为放热反应，则，则正反应的活化能小于逆反应的活化能，B正确；该反应为放热反应，升高温度，平衡逆移，但温度太低反应速率小不利于工业生产，且常用催化剂铁触媒在500摄氏度左右活性最大，C错误；，根据盖斯定律，反应①-反应②得到目标反应Na(s)+Cl2(g)=Na+(g)+Cl−(g)，则ΔH=，由于不能明确相对大小，则ΔH不能确定，D错误；故选B。 【变式2】【新情境】（25-26高三上·内蒙古赤峰·期末）目前，汽车尾气系统中均安装了催化转化器，在催化剂(铂、钯)作用下发生反应：  ，。一定温度下，在2L恒容密闭容器中加入2mol CO和2mol NO发生上述反应，部分物质的体积分数随时间的变化曲线如图所示。下列说法错误的是 A．该反应在低温下能自发进行 B．增大铂、钯的表面积可提高化学反应速率 C．曲线Ⅱ表示随时间的变化 D．内的平均反应速率 【答案】C 【分析】由图知曲线I代表反应物体积分数随时间的变化曲线，曲线II代表生成物体积分数随时间的变化曲线，达平衡解得，，，，据此分析解题。 【解析】反应自发进行的判据是，，，因此只有低温下较小，，反应能自发进行，A正确；铂、钯是催化剂，增大催化剂的表面积，可以增大反应物与催化剂的接触面积，提高反应速率，B正确；由分析计算知，因此曲线Ⅱ表示随时间的变化，C错误；由分析计算知转化的物质的量，容器体积为，，平均反应速率，D正确；故选C。 考点二 化学反应的调控 知●识●解●构 知识点1 工业合成氨的条件调控 反应原理 N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)　ΔH=-92.4 kJ·mol-1 理论 分析 根据反应特点可知合成氨反应速率增大的措施有升高温度、增大压强、增大N2、H2浓度和使用催化剂；提高平衡混合物中NH3的含量的措施有降低温度、增大压强、增大反应物浓度 合成氨 条件的调控 压强 10~30 MPa的压强。压强越大，转化率越大，但对材料设备的要求越高，需要的动力也越大，增大了生产投资，降低了经济效益 温度 400~500 ℃的温度。温度要适宜，既要考虑速率又要考虑反应转化率，同时还要考虑催化剂的活性 催化剂 使用催化剂可提高反应速率，且不同的催化剂有不同的活性和选择性 浓度 迅速冷却NH3，减少c(NH3)，使平衡右移 循环操作 将分离出NH3的原料循环使用，提高原料利用率 知识点2 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，尽可能使化学平衡向生成所需产物的方向移动 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，循环利用从而降低生产成本 从实际生产能力分析 既要注意理论上的需要，又要考虑实际生产(如设备条件、安全操作、经济成本等)的可能性 从催化剂的使用分析 ①防止催化剂中毒，增加乳化装置；②温度对催化剂活性的影响；③应用催化剂的选择性，控制副反应，提高产率，降低生产成本 知识点3 合成氨的工艺流程 考●向●破●译 考向1 考查合成氨反应适宜条件的选择 例1 （2026·北京朝阳·二模）合成氨 生产流程示意图如下。 下列说法不正确的是 A．气体温度的大小：①<②<③ B．将原料气进行压缩、升温的目的；提高原料气的平衡转化率 C．冷却能分离出的原因：分子间可形成氢键，沸点远高于和，易液化 D．合成氨能耗较高的原因：分子中存在氮氮三键，键能大，破坏它需要较大的能量 【答案】B 【分析】干燥净化的氮气和氢气经过压缩机加压，目的是使后面的反应速率加快、平衡正向移动，提高反应物的转化率，经过热交换装置提高进入氮气和氢气的温度，从而降低生成氨气的温度，冷却混合气体，节省能源，从热交换器出来的氮气和氢气进入铁触媒发生合成氨反应，温度进一步提高，生成的氨气等混合气体进入热交换器进行热量交换，之后冷却使氨气液化分离，氮气和氢气循环使用。 【解析】根据分析可知①②③温度逐步提高，A正确；将原料气进行压缩目的是提高原料气的平衡转化率、加快反应速率，该反应为放热反应，升温时平衡逆向移动，原料气的平衡转化率降低，升温的目的是提高化学反应速率，B错误；分子间可形成氢键，沸点远高于和，易液化，故能冷却分离出NH3，C正确；分子中存在氮氮三键，键能大，破坏它需要较大的能量，所以合成氨能耗较高，D正确；故选B。 【变式1·变载体】（2026·海南省直辖县级单位·模拟预测）合成氨是人类科学技术的重大突破，反应原理为  ，工业合成氨的简化流程如图所示： 下列说法错误的是 A．净化的目的是防止催化剂中毒 B．提高原料气中比例，平衡时的体积分数一定会提高 C．③中采用500℃，综合考虑了反应速率、平衡转化率以及催化剂活性 D．采用更高压强虽可提高反应速率和平衡转化率，但成本更高 【答案】B 【解析】净化的目的是除去无关杂质气体，防止催化剂中毒，A项正确；提高原料气中比例，平衡正向移动，但平衡时的体积分数不一定会提高(如若氮气极大过量，可能导致平衡时氨气的体积分数减小)，B项错误；③中温度太高，平衡转化率低，温度太低，速率太慢，而且催化剂活性在500℃较高，C项正确；采用更高压强虽可提高反应速率和平衡转化率，但对动力、材料、设备的要求更高，即成本更高，D项正确；故选B。 【变式2】【新情境】（2026·湖北黄冈·模拟预测）针对合成氨反应中反应速率与平衡产率的矛盾，提出一种解决方案，采取双温-双控-双催化剂条件下合成，使用的双催化剂，通过光辐射产生温差(如体系温度为时，的温度为，而的温度为)。采用不同催化剂合成氨对比如下图： 下列说法正确的是 A．氨气在“冷Ti”表面生成，不利于提高氨的平衡产率 B．在“热Fe”表面断裂，有利于提高合成氨反应速率 C．“热Fe”高于体系温度，有利于提高氨的平衡产率 D．“冷Ti”低于体系温度，有利于提高合成氨反应速率 【答案】B 【解析】合成氨反应是放热反应，氨气在“冷Ti”表面生成，平衡正向移动，有利于提高氨的平衡产率，A错误；在“热Fe”表面断裂，即升温有利于提高合成氨反应速率，B正确；“热Fe”高于体系温度，相当于升温，平衡逆向移动，不利于提高氨的平衡产率，C错误；“冷Ti”低于体系温度，相当于降温，不利于提高合成氨反应速率，D错误；故选B。 考向2 考查工业上选择适宜生产条件的原则 例2 (2026·吉林·二模）硝酸是重要的化工原料。下图为制硝酸的流程示意图。 下列说法正确的是 A．流程中，、和NO作反应物时，均作还原剂 B．合成塔中高温、高压的反应条件均是为了提高的平衡产率 C．吸收塔中通入空气的目的是提高NO的转化率 D．可选用铜作为盛装液氨和浓硝酸的罐体材料 【答案】C 【分析】氮气和氢气在合成塔中发生反应生成，在氧化炉中发生反应生成NO，NO与空气在吸收塔中发生2NO+O2=2NO2、3NO2+H2O=2HNO3+NO反应制得硝酸，据此回答。 【解析】在合成氨反应中，N2中氮元素化合价从0价降低到-3价，N2作氧化剂；在氧化炉中发生反应 ，中氮元素化合价升高，作还原剂；NO在吸收塔中发生反应2NO+O2=2NO2，NO中氮元素化合价升高，NO作还原剂，A错误；合成氨的正反应是放热反应，高温会使平衡逆向移动，降低的平衡产率；高压使平衡正向移动，能提高的平衡产率，B错误；吸收塔中发生反应2NO+O2=2NO2、3NO2+H2O=2HNO3+NO，通入空气，提供O2，使NO能充分反应，提高NO的转化率，C正确；浓硝酸具有强氧化性，能与铜反应，不能用铜作为盛装浓硝酸的罐体材料，D错误；故选C。 【变式1·变载体】(2026·黑龙江·一模)中国是世界上最大的合成氨生产国之一，合成氨反应流程如图所示。下列说法错误的是 A．净化的目的是除去原料气中的杂质气体，防止催化剂中毒 B．理论上合成塔中增加充入的的量，可提高的转化率 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、高压的条件提高氨产率 【答案】D 【解析】原料气中含有CO等杂质气体，在净化过程中除去杂质气体可防止催化剂中毒，A正确；合成塔中增加的投加量相当于增大浓度，使平衡向正反应方向移动，提高转化率，B正确；及时分离出液氨相当于降低反应器内浓度，使平衡向正反应方向移动，提高原料的转化率和利用率，C正确；为提高合成氨的综合效益，实际生产中，通常采用适宜高温和适宜高压的条件，保证产率的同时提高反应速率，而非低温、高压条件，D错误；故选D。 【变式2】【新情境】（2026·云南昭通·模拟预测）硫酸是重要化工原料，工业生产制取硫酸的原理示意图如图。 下列说法不正确的是 A．能与稀硝酸发生氧化还原反应 B．Ⅱ中的反应条件都是为了提高平衡转化率 C．将黄铁矿换成硫黄可以减少废渣的产生 D．Ⅲ中用98.3%的浓硫酸吸收SO3可避免形成酸雾 【答案】B 【分析】工业生产硫酸的流程为：将黄铁矿在空气中加热，产物为等和，将净化、干燥后，通入催化反应室，与空气在催化剂作用下发生反应生成，在吸收塔中用98.3%浓硫酸吸收，最后得到硫酸。 【解析】中含有+2价铁元素，稀硝酸具有强氧化性，可将+2价铁氧化为+3价，发生氧化还原反应，A正确；催化氧化反应中：催化剂只改变化学反应速率，不影响平衡移动，不能提高的平衡转化率；该反应正反应放热，升高温度平衡逆向移动，会降低平衡转化率，选择是为了保证催化剂活性、加快反应速率，B错误；黄铁矿煅烧会生成铁的氧化物固体废渣，硫磺燃烧只生成，无固体废渣，因此将黄铁矿换成硫磺可以减少废渣产生，C正确；若用水直接吸收，反应放热易形成酸雾，吸收效率低；用的浓硫酸吸收可避免形成酸雾，D正确；故选B。 真题溯源·考向感知 ——溯源真题逻辑，感知高考考向 18．（2026·黑吉辽蒙卷）低碳烯烃（烯）用途广泛，可由合成气（）经费托反应催化直接合成。 (1)烃类产物碳链增长的部分历程如下（：催化剂，：活性碳氢物质）： 按此历程，产品中低碳烯烃产率不高的原因是________________________________（答出一条即可）。 (2)合成丙烯的费托反应主要为： ①　 ②　 ③　 ④　 则______，基于化学平衡分析，合成丙烯的条件应为______（填标号）。 A．低温高压    B．低温低压    C．高温低压    D．高温高压 (3)传统费托合成低碳烯烃收率低。我国科研工作者研发出转化率和选择性均优异的催化剂。图1中抑制副反应的最适宜催化剂为__________（填“”、“”或“”）。时，的选择性为32%，根据图2，此时低碳烯烃的最大收率为_________（写出计算式即可）。 [已知：收率转化为总烃的转化率低碳烯烃选择性、、] (4)若费托反应只发生③和④，且反应③已快速平衡而④未平衡。恒压、初始投料、选择性为或时，转化率与温度的关系如图3所示，则_____（填“>”、“=”或“<”，下同），反应③的_______。 (5)若采取某种措施抑制生成，此时费托反应只发生②和④，、恒压、初始投料时，的转化率为50%，丙烯的选择性为90%，则_________；反应②的反应商______（用分压代替浓度计算，分压总压物质的量分数，保留两位有效数字）。 【答案】(1)有副反应发生生成烷烃（或生成高碳烷烃） (2)-497 A (3) (4)＞ ＜ (5)0.3 【解析】（1）根据题干给出的反应历程图，中间体既可以继续与反应使碳链增长，也可以结合 +H 发生加成反应生成甲烷；同理，碳链增长过程中的中间体也可以结合 +H 生成乙烷、丙烷等烷烃。此外，碳链也有可能继续增长生成及以上的高碳烃。这些副反应的存在消耗了反应物，降低了目标产物低碳烯烃的产率。 （2）根据盖斯定律，目标反应 ① 可以由3×反应③ + 反应④得到，因此。 反应①是放热、气体分子数减少的反应，低温有利于放热反应平衡正向移动，高压有利于气体分子数减少的反应平衡正向移动，因此选低温高压A。 （3）由图 1 可知，在相同的温度下，使用催化剂时丙烯的转化率最低。由于丙烯是我们期望的目标产物，其转化（消耗）属于副反应，因此是抑制该副反应的最适宜催化剂。根据定义：收率转化为总烃的CO转化率低碳烯烃选择性；选择性为，说明总消耗CO中用于生成总烃；由图2可知，要使收率最大，需要找到乘积最大的组合。观察图 2 中三种催化剂的数据，对应的总转化率为，低碳烯烃选择性为，此时收率最大，因此收率计算式为。 （4）反应 ③为放热反应。在图 3 中的水平虚线（固定 CO 转化率为 60%），该线与实线（a%）相交于点 M（温度较低），与实线（b%）相交于点 N（温度较高）。在相同 CO 转化率下（即反应 ④ 生成量基本相同），温度越高，放热的反应 ③ 平衡越向左移动，生成的 越少，导致选择性越低。因此，高温对应的线b% 的选择性低于低温对应的线a%，即a＞b； 由于反应3已经快速平衡，所以在任意时刻正逆反应速率相等，即=、=。题目要求比较和，本质上就是比较M点和N点的正反应速率。点N的温度远高于点M，温度升高会使反应速率常数k显著增大；此外，点N的CO2选择性更低，意味着更少的H2O被消耗，反应体系中H2O的浓度更高。在更高的温度和更高的反应物浓度双重作用下，N点的反应速率必然大于M点。因此，＜。 （5）设初始，： 转化率为，故转化的为，剩余； 丙烯选择性，故最终生成丙烯消耗为，得，分压比等于物质的量比，因此； 反应②为，反应商，代入分压化简得： ，平衡时：、、、，，，，计算得： 。 2.（2025·辽宁卷节选）乙二醇是一种重要化工原料，以合成气为原料合成乙二醇具有重要意义。 Ⅰ．直接合成法：，不同温度下平衡常数如下表所示。 温度 298K 355K 400K 平衡常数 1.0 （3）实验表明，在500K时，即使压强(34MPa)很高乙二醇产率(7%)也很低，可能的原因是_______(答出1条即可)。 Ⅱ．间接合成法：用合成气和制备的DMO合成乙二醇，发生如下3个均放热的连续反应，其中MG生成乙二醇的反应为可逆反应。 （4）在2MPa、催化、固定流速条件下，发生上述反应，初始氢酯比，出口处检测到DMO的实际转化率及MG、乙二醇、乙醇的选择性随温度的变化曲线如图所示[某物质的选择性]。 ①已知曲线Ⅱ表示乙二醇的选择性，则曲线_______(填图中标号，下同)表示DMO的转化率，曲线_______表示MG的选择性。 ②有利于提高A点DMO转化率的措施有_______(填标号)。 A．降低温度 B．增大压强 C．减小初始氢酯比 D．延长原料与催化剂的接触时间 【答案】 （3）温度过高，反应平衡常数较小导致产率过低(或温度过高，催化剂的催化活性下降导致产率过低) （4）I IV BD 【解析】 （3）根据表格中的平衡常数，反应温度在500K时，平衡常数K<，此时平衡常数过小，导致乙二醇产率过低；或温度过高，催化剂的催化活性下降，导致乙二醇打标产率过低。 （4）根据图示的曲线，随着反应的温度升高I曲线的变化趋势为上升后逐渐平衡，此时说明DMO的转化率区域恒定，故I曲线为DMO的实际转化率曲线；又已知II为乙二醇的选择性曲线，观察曲线II和曲线IV可知，随着反应的进行MG逐渐转化为乙二醇，故曲线IV为MG的选择性曲线，因此曲线III为乙醇的选择性曲线。 ①根据上述分析，曲线I为DMO的实际转化率曲线；曲线IV为MG的选择性曲线； ②根据图示，降低温度，DMO的转化率降低，A不符合题意；增大压强，反应体系中的活化分子数增加，化学反应速率加快，DMO的转化率增大，B符合题意；减小初始的氢酯比导致体系中氢含量下降，DMO的转化率降低，C不符合题意；A点时DMO的转化率为80%，升高温度后转化率持续上升说明A点时反应未平衡，延长原料和催化剂的反应时间可以促进反应的继续进行，增大DMO的转化率，D符合题意；故选BD。 3.(2024·黑吉辽卷节选)为实现氯资源循环利用，工业上采用RuO2催化氧化法处理HCl废气：2HCl(g)＋O2(g)Cl2(g)＋H2O(g)　ΔH1＝－57.2 kJ·mol－1　ΔS　K。将HCl和O2分别以不同起始流速通入反应器中，在360 ℃、400 ℃和440 ℃下反应，通过检测流出气成分绘制HCl转化率(α)曲线，如下图所示(较低流速下转化率可近似为平衡转化率)。 回答下列问题： (1)ΔS　　　　0(填“＞”或“＜”)；T3＝　　　　℃。 (2)下列措施可提高M点HCl转化率的是　　　　(填字母)。 A.增大HCl的流速 B.将温度升高40 ℃ C.增大n(HCl)∶n(O2) D.使用更高效的催化剂 (3)图中较高流速时，α(T3)小于α(T2)和α(T1)，原因是　　　　　　　　　　　　　。 【答案】(1)＜　360　(2)BD　(3)流速过快，反应物分子来不及在催化剂表面接触而发生反应，导致转化率下降，同时，T3温度低，反应速率低，故单位时间内氯化氢的转化率低 【解析】(1)反应2HCl(g)＋O2(g)Cl2(g)＋H2O(g)前后的气体分子数目减小，所以该反应ΔS ＜0，该反应为放热反应，由于在流速较低时的转化率视为平衡转化率，由题图可知在流速低的时候，温度越高，HCl的转化率越小，故T1代表的温度为440 ℃，T3为360 ℃。(2)A项，增大HCl的流速，由题图1可知，HCl的转化率在减小，不符合题意；B项，M点对应温度为360 ℃，由题图1可知，升高温度，HCl的转化率增大，符合题意；C项，由题图1和2可知，增大n(HCl)∶n(O2)，HCl的转化率减小，不符合题意；D项，M点未处于平衡状态，使用高效催化剂，可以增加该温度下的反应速率，使M点HCl的转化率增加，符合题意。(3)图中在较高流速下，T3温度下的转化率低于温度较高的T1和T2，主要是流速过快，反应物分子来不及在催化剂表面接触而发生反应，导致转化率下降，同时，T3温度低，反应速率低，故单位时间内氯化氢的转化率低。 4.(2023·辽宁卷节选)接触法制硫酸的关键反应为SO2的催化氧化： SO2(g)＋O2(g)⥫⥬SO3(g) ΔH＝－98.9 kJ·mol－1 (1)为寻求固定投料比下不同反应阶段的最佳生产温度，绘制相应转化率(α)下反应速率(数值已略去)与温度的关系如图甲所示，下列说法正确的是　　　　(填字母)。 a.温度越高，反应速率越大 b.α＝0.88的曲线代表平衡转化率 c.α越大，反应速率最大值对应温度越低 d.可根据不同α下的最大速率，选择最佳生产温度 (2)为提高钒催化剂的综合性能，我国科学家对其进行了改良。不同催化剂下，温度和转化率关系如图乙所示，催化性能最佳的是　　　　(填字母)。 【答案】(1)cd　(2)d 【解析】(1)根据不同转化率下的反应速率曲线可以看出，随着温度的升高反应速率先加快后减慢，a错误；从题图甲中所给出的速率曲线可以看出，相同温度下，转化率越低反应速率越快，但在转化率小于88％时的反应速率图像并没有给出，无法判断α＝0.88的条件下是平衡转化率，b错误；从题图甲可以看出随着转化率的增大，最大反应速率不断减小，最大反应速率出现的温度也逐渐降低，c正确；从题图甲可以看出随着转化率的增大，最大反应速率出现的温度逐渐降低，这时可以根据不同转化率选择合适的反应温度以减少能源的消耗，d正确。(2)从题图乙中可以看出标号为d的催化剂V-K-Cs-Ce对SO2的催化效果最好。 5.（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： 回答下列问题： （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。 针对反应速率与平衡产率的矛盾，我国科学家提出了两种解决方案。 （3）方案二：复合催化剂。 下列说法正确的是___________。 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 【答案】 （2） 高 低 （3）a 【解析】 （2）其他条件一定时，升高温度，可以提供更高的能量，使活化分子百分数增大，反应速率加快；合成氨反应是放热反应，要提高平衡转化率，即使反应平衡正向移动，应降低温度；故答案为：高、低； （3）由题图可知，300℃时，复合催化剂催化时合成氨反应的反应速率比单-催化剂催化时大很多，说明300℃时复合催化剂比单-催化剂效率更高，a正确；同温同压下，复合催化剂能提高反应速率，但不能使平衡发生移动，故不能提高氨的平衡产率，b错误；温度过高，复合催化剂可能会失去活性，催化效率反而降低，c错误；故选a； 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04讲 化学反应的方向与调控 内容导航 ( 01 ) ( 命题透视·考情前瞻 ) ( 对标素养，研判高考命题趋势 ) ( 0 2 ) ( 思维建模·脉络梳理 ) ( 搭建知识框架，构建系统思维 ) ( 0 3 ) ( 考点精讲·靶向突破 ) ( 拆解核心考点，归纳解题范式 ) ( 考点一 化学反应进行的方向 知识解构 知识点1 自发过程 ∣ 知识点2 化学反应方向的判断 考向破译 考向1 考查熵变与焓变∣ 考向2 考查化学反应方向的判据 考点二 化学反应的调控 知识解构 知识点1 工业合成氨的条件调控∣ 知识点2 化工生产适宜条件选择的一般原则 知识点3 合成氨的工艺流程 考向破译 考向1 考查合成氨反应适宜条件的选择∣ 考向2 考查工业上选择适宜生产条件的原则 ) ( 0 4 ) ( 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 2023年 2022年 化学反应的 方向与调控 黑吉辽蒙卷T18，3分 黑吉辽蒙卷T18， 3分 黑吉辽蒙卷T18，3分 辽宁卷 T18，3分 辽宁卷T16，3分 考向解读--洞悉趋势 精准预判 ►命题解码： 1．从考查题型和内容上看，考查内容主要有以下三个方面：（1）化学反应自发性的判断依据——吉布斯自由能判据（ΔG=ΔH-TΔS）的理解与应用；（2）焓变（ΔH）、熵变（ΔS）对反应方向的影响及综合判断；（3）化学反应的调控——运用勒夏特列原理和速率理论综合选择反应条件（温度、压强、催化剂等）。此外，反应方向的定性判断（如高温自发、低温自发等）也常作为考查切入点。 2．从命题思路上看，通常以非选择题（原理综合题）中的某一设问形式呈现，分值一般为2～3分。试题常结合工业生产实际（如合成氨、费托合成等）创设情境，综合考查学生运用ΔG判据判断反应方向以及运用平衡移动原理和速率理论优化反应条件的能力。从命题趋势来看，2027年将更注重反应方向判断与化学平衡、热力学数据的综合考查，强化“变化观念与平衡思想”核心素养的测评。 ►复习目标： 1．理解焓变（ΔH）和熵变（ΔS）对化学反应方向的影响，掌握吉布斯自由能判据（ΔG=ΔH-TΔS），能判断不同温度下反应的自发性。 2．能综合ΔH和ΔS的符号判断反应在高温或低温下能否自发进行，理解“焓减熵增”反应在任何温度下均自发等基本规律。 3．理解化学平衡移动原理与化学反应速率理论在工业条件调控中的综合应用，能运用勒夏特列原理和速率影响因素分析工业生产中温度、压强、催化剂等条件的选择依据。 4．认识化学反应方向与限度（平衡常数）的关系，能运用ΔG与平衡常数的关系（ΔG=-RTlnK）进行相关分析。 5．体会化学反应方向与调控理论在合成氨、费托合成等实际工业生产中的重要应用价值。 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 化学反应进行的方向 知●识●解●构 知识点1 自发过程 1.自发过程 含义 在一定条件下，不需要借助光、电等外力作用就能 的过程 特点 放热过程可能 混乱度小转变为混乱度大的过程可能 2.熵和熵变的含义 (1)熵的含义 度量体系混乱程度的物理量，符号为S。熵值越大，体系 越大。同一条件下，不同物质有不同的熵值；同一种物质在不同状态下熵值也不同，一般规律是 。 (2)熵变的含义 ΔS=S(生成物)-S(反应物)。化学反应的ΔS ，越有利于反应 。 知识点2 化学反应方向的判断 焓变 (ΔH)<0 有自发进行的倾向，但有些ΔH>0的反应也可 ，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 ，熵变判断反应进行的方向不全面 自由能的 变化(ΔG)<0 ΔG=ΔH-TΔS，ΔG<0时，反应能 ；ΔG=0时，反应处于平衡状态；ΔG>0时，反应不能 考●向●破●译 考向1 考查熵变与焓变 例1 (2026·内蒙古·一模)已知体系自由能变化ΔG=ΔH-TΔS，ΔG<0时反应能自发进行，两个氢化反应的ΔG与温度的关系如图所示，下列说法正确的是(　　) A.反应①的ΔS<0 B.反应②在600 ℃时的反应速率很快 C.温度大于1 000 ℃时，反应①能自发进行 D.反应②的ΔH>0 【变式1·变载体】(2026·辽宁鞍山·一模)下列有关说法不正确的是(　　) A.反应H2S(g)+ZnO(s)===H2O(g)+ZnS(s)在一定条件下可自发进行，且ΔS<0，则ΔH<0 B.某吸热反应能自发进行，因此该反应一定是熵增反应 C.反应NH3(g)+HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的ΔH<0 D.通常情况下，一个放热且熵增的反应也有可能非自发进行 【变式2】【新情境】(2026·吉林长春·一模)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 考向2 考查化学反应方向的判据 例2（25-26高三上·黑龙江哈尔滨·期末）氮化镓(GaN)是一种重要的半导体材料，广泛应用于光电信息材料等领域，可利用反应制备。反应历程(TS代表过渡态)如下： 下列说法错误的是 A．反应ⅱ中脱去步骤的活化能为2.69eV B．反应ⅲ在高温条件下自发 C．改用更高效的催化剂，提高的平衡转化率 D．总反应的决速步包含在反应ⅲ中 【变式1·变载体】(2026·辽宁大连·模拟)下列说法正确的是 A．常温常压下和混合无明显现象，则反应在该条件下不自发 B．，则正反应的活化能小于逆反应的活化能 C．，升高温度，平衡会逆移，则工业生产应在较低温度下进行 D．，则 【变式2】【新情境】（25-26高三上·内蒙古赤峰·期末）目前，汽车尾气系统中均安装了催化转化器，在催化剂(铂、钯)作用下发生反应：  ，。一定温度下，在2L恒容密闭容器中加入2mol CO和2mol NO发生上述反应，部分物质的体积分数随时间的变化曲线如图所示。下列说法错误的是 A．该反应在低温下能自发进行 B．增大铂、钯的表面积可提高化学反应速率 C．曲线Ⅱ表示随时间的变化 D．内的平均反应速率 考点二 化学反应的调控 知●识●解●构 知识点1 工业合成氨的条件调控 反应原理 N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)　ΔH=-92.4 kJ·mol-1 理论 分析 根据反应特点可知合成氨反应速率增大的措施有 、 、增大N2、H2浓度和使用 ；提高平衡混合物中NH3的含量的措施有降低温度、增大压强、增大反应物浓度 合成氨 条件的调控 压强 10~30 MPa的压强。压强越大，转化率 ，但对材料设备的要求越高，需要的动力也越大，增大了生产投资，降低了经济效益 温度 400~500 ℃的温度。温度要适宜，既要考虑速率又要考虑反应 ，同时还要考虑 的活性 催化剂 使用催化剂可提高 ，且不同的催化剂有不同的活性和选择性 浓度 迅速冷却NH3，减少c(NH3)，使平衡右移 循环操作 将分离出NH3的原料循环使用，提高原料利用率 知识点2 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 ，又要注意二者影响的 ，尽可能使化学平衡向生成所需产物的方向移动 从原料的利用率分析 增加易得 ，提高难得高价原料的 ，循环利用从而降低生产成本 从实际生产能力分析 既要注意理论上的需要，又要考虑 (如设备条件、安全操作、经济成本等)的可能性 从催化剂的使用分析 ①防止 ，增加乳化装置；② 对催化剂活性的影响；③应用催化剂的选择性，控制副反应，提高产率，降低生产成本 知识点3 合成氨的工艺流程 考●向●破●译 考向1 考查合成氨反应适宜条件的选择 例1 （2026·北京朝阳·二模）合成氨 生产流程示意图如下。 下列说法不正确的是 A．气体温度的大小：①<②<③ B．将原料气进行压缩、升温的目的；提高原料气的平衡转化率 C．冷却能分离出的原因：分子间可形成氢键，沸点远高于和，易液化 D．合成氨能耗较高的原因：分子中存在氮氮三键，键能大，破坏它需要较大的能量 【变式1·变载体】（2026·海南省直辖县级单位·模拟预测）合成氨是人类科学技术的重大突破，反应原理为  ，工业合成氨的简化流程如图所示： 下列说法错误的是 A．净化的目的是防止催化剂中毒 B．提高原料气中比例，平衡时的体积分数一定会提高 C．③中采用500℃，综合考虑了反应速率、平衡转化率以及催化剂活性 D．采用更高压强虽可提高反应速率和平衡转化率，但成本更高 【变式2】【新情境】（2026·湖北黄冈·模拟预测）针对合成氨反应中反应速率与平衡产率的矛盾，提出一种解决方案，采取双温-双控-双催化剂条件下合成，使用的双催化剂，通过光辐射产生温差(如体系温度为时，的温度为，而的温度为)。采用不同催化剂合成氨对比如下图： 下列说法正确的是 A．氨气在“冷Ti”表面生成，不利于提高氨的平衡产率 B．在“热Fe”表面断裂，有利于提高合成氨反应速率 C．“热Fe”高于体系温度，有利于提高氨的平衡产率 D．“冷Ti”低于体系温度，有利于提高合成氨反应速率 考向2 考查工业上选择适宜生产条件的原则 例2 (2026·吉林·二模）硝酸是重要的化工原料。下图为制硝酸的流程示意图。 下列说法正确的是 A．流程中，、和NO作反应物时，均作还原剂 B．合成塔中高温、高压的反应条件均是为了提高的平衡产率 C．吸收塔中通入空气的目的是提高NO的转化率 D．可选用铜作为盛装液氨和浓硝酸的罐体材料 【变式1·变载体】(2026·黑龙江·一模)中国是世界上最大的合成氨生产国之一，合成氨反应流程如图所示。下列说法错误的是 A．净化的目的是除去原料气中的杂质气体，防止催化剂中毒 B．理论上合成塔中增加充入的的量，可提高的转化率 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、高压的条件提高氨产率 【变式2】【新情境】（2026·云南昭通·模拟预测）硫酸是重要化工原料，工业生产制取硫酸的原理示意图如图。 下列说法不正确的是 A．能与稀硝酸发生氧化还原反应 B．Ⅱ中的反应条件都是为了提高平衡转化率 C．将黄铁矿换成硫黄可以减少废渣的产生 D．Ⅲ中用98.3%的浓硫酸吸收SO3可避免形成酸雾 真题溯源·考向感知 ——溯源真题逻辑，感知高考考向 1．（2026·黑吉辽蒙卷）低碳烯烃（烯）用途广泛，可由合成气（）经费托反应催化直接合成。 (1)烃类产物碳链增长的部分历程如下（：催化剂，：活性碳氢物质）： 按此历程，产品中低碳烯烃产率不高的原因是________________________________（答出一条即可）。 (2)合成丙烯的费托反应主要为： ①　 ②　 ③　 ④　 则______，基于化学平衡分析，合成丙烯的条件应为______（填标号）。 A．低温高压    B．低温低压    C．高温低压    D．高温高压 (3)传统费托合成低碳烯烃收率低。我国科研工作者研发出转化率和选择性均优异的催化剂。图1中抑制副反应的最适宜催化剂为__________（填“”、“”或“”）。时，的选择性为32%，根据图2，此时低碳烯烃的最大收率为_________（写出计算式即可）。 [已知：收率转化为总烃的转化率低碳烯烃选择性、、] (4)若费托反应只发生③和④，且反应③已快速平衡而④未平衡。恒压、初始投料、选择性为或时，转化率与温度的关系如图3所示，则_____（填“>”、“=”或“<”，下同），反应③的_______。 (5)若采取某种措施抑制生成，此时费托反应只发生②和④，、恒压、初始投料时，的转化率为50%，丙烯的选择性为90%，则_________；反应②的反应商______（用分压代替浓度计算，分压总压物质的量分数，保留两位有效数字）。 2.（2025·辽宁卷节选）乙二醇是一种重要化工原料，以合成气为原料合成乙二醇具有重要意义。 Ⅰ．直接合成法：，不同温度下平衡常数如下表所示。 温度 298K 355K 400K 平衡常数 1.0 （3）实验表明，在500K时，即使压强(34MPa)很高乙二醇产率(7%)也很低，可能的原因是_______(答出1条即可)。 Ⅱ．间接合成法：用合成气和制备的DMO合成乙二醇，发生如下3个均放热的连续反应，其中MG生成乙二醇的反应为可逆反应。 （4）在2MPa、催化、固定流速条件下，发生上述反应，初始氢酯比，出口处检测到DMO的实际转化率及MG、乙二醇、乙醇的选择性随温度的变化曲线如图所示[某物质的选择性]。 ①已知曲线Ⅱ表示乙二醇的选择性，则曲线_______(填图中标号，下同)表示DMO的转化率，曲线_______表示MG的选择性。 ②有利于提高A点DMO转化率的措施有_______(填标号)。 A．降低温度 B．增大压强 C．减小初始氢酯比 D．延长原料与催化剂的接触时间 3.(2024·黑吉辽卷节选)为实现氯资源循环利用，工业上采用RuO2催化氧化法处理HCl废气：2HCl(g)＋O2(g)Cl2(g)＋H2O(g)　ΔH1＝－57.2 kJ·mol－1　ΔS　K。将HCl和O2分别以不同起始流速通入反应器中，在360 ℃、400 ℃和440 ℃下反应，通过检测流出气成分绘制HCl转化率(α)曲线，如下图所示(较低流速下转化率可近似为平衡转化率)。 回答下列问题： (1)ΔS　　　　0(填“＞”或“＜”)；T3＝　　　　℃。 (2)下列措施可提高M点HCl转化率的是　　　　(填字母)。 A.增大HCl的流速 B.将温度升高40 ℃ C.增大n(HCl)∶n(O2) D.使用更高效的催化剂 (3)图中较高流速时，α(T3)小于α(T2)和α(T1)，原因是　　　　　　　　　　　　　。 4.(2023·辽宁卷节选)接触法制硫酸的关键反应为SO2的催化氧化： SO2(g)＋O2(g)⥫⥬SO3(g) ΔH＝－98.9 kJ·mol－1 (1)为寻求固定投料比下不同反应阶段的最佳生产温度，绘制相应转化率(α)下反应速率(数值已略去)与温度的关系如图甲所示，下列说法正确的是　　　　(填字母)。 a.温度越高，反应速率越大 b.α＝0.88的曲线代表平衡转化率 c.α越大，反应速率最大值对应温度越低 d.可根据不同α下的最大速率，选择最佳生产温度 (2)为提高钒催化剂的综合性能，我国科学家对其进行了改良。不同催化剂下，温度和转化率关系如图乙所示，催化性能最佳的是　　　　(填字母)。 5.（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： 回答下列问题： （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。 针对反应速率与平衡产率的矛盾，我国科学家提出了两种解决方案。 （3）方案二：复合催化剂。 下列说法正确的是___________。 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 2 / 3 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $