2.3 化学反应的方向与调控 学案 -2026-2027学年高二上学期化学人教版选择性必修一

该高中化学导学案围绕“化学反应的方向与调控”展开，涵盖自发过程与反应、焓变熵变及自由能判据，结合合成氨案例讲解反应调控。通过生活实例导入，衔接反应速率与平衡知识，搭建从基础概念到工业应用的学习支架。 资料以易错辨析表格梳理判据应用，即时训练分题型强化理解，结合合成氨实际条件分析，培养学生科学思维与化学观念。习题设计兼顾概念辨析与实际应用，助力学生掌握学科方法，提升解决真实问题的能力。

化学反应的方向与调控 第1部分 基础知识 知识点1 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 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，体系有从有序自发转变为无序的倾向( 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。 知识点2 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 越大，体系的熵值就越大。 ②同一种物质的熵值： ；同一条件下，不同物质的熵值 。 (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 交换也没有 交换的 体系或 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 ，单位为 。 (2)自由能变化与焓变、熵变的关系 ΔG＝ 。ΔG不仅与焓变和熵变有关，还与 有关。 4.总结化学反应方向的判断的三个判据： 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=ΔH-TΔS。 ΔG<0的反应 ，ΔG=0的反应 ，ΔG>0的反应 知识点3 化学反应的调控 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 2.控制反应条件的基本措施 (1)控制化学反应速率的措施 通过改变反应体系的 、溶液的 、气体的 (或浓度)、固体的 以及使用 等途径调控反应速率。 (2)提高转化率的措施 通过改变可逆反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强(或浓度)等改变可逆反应的限度，从而提高转化率。 3. 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。 4. 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 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。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 ，降低反应的 ，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 ，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 大量实验证明，合成氨反应中当n(N2)∶n(H2)＝ 时，氨的 最大。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。  第2部分 易错辨析 易错点1 化学反应是否自发进行的判断依据 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 易错点2 合成氨的生产流程示意图 为了提高产率采取的措施： （1） 采取迅速冷却的方法，使气态氨变成液态氨后及时从平衡混合物中分离出来，以促进平衡正向进行； （2） 将氨气分离后的原料气循环使用，并及时补充氮气和氢气，使反应物保持一定浓度，以利于合成氨反应。 第3部分 即时训练 题型1 自发过程与自发反应 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 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 3.化学与生活息息相关。下列不属于自发进行的变化是 A．水从高处往低处流 B．蔗糖在水中溶解 C．天然气的燃烧 D．水在室温结为冰 4．下列说法中错误的是 A．凡是放热且熵增加的反应，易自发进行 B．对于同一物质在不同状态时的熵值：气态>液态>固态 C．平衡常数K值越大，则可逆反应进行得越完全，反应物的转化率越大 D．凡是能量达到活化能的分子发生的碰撞均为有效碰撞 5.下列关于自发反应的叙述中，正确的是 A．所有放热反应都能自发进行 B．自发过程必然是自发反应 C．常温下，，即常温下水的分解是自发反应 D．反应在常温下可自发，则反应的ΔH＜0 题型2 化学反应方向判断的判据 1.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 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 3.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) 4.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 5.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 6.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3 工业合成氨的适宜条件 1.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 2.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 3.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 4.合成氨工业中原料气进入合成塔前需经过铜氨溶液“净化”，除去其中的CO，原理为 ΔH<0，下列说法正确的是 A．该反应在任何温度下均能自发进行 B．降低温度有利于吸收CO C．增大压强有利于铜氨溶液再生 D．为节约成本，原料气可以不进行净化 5.工业上通常采用铁触媒、在400~500℃和10MPa~30MPa的条件下合成氨，合成氨的反应为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ∆H=-92.4kJ·mol−1   ΔS=-200 J·K−1·mol−1。下列说法正确的是 A．采用10MPa~30MPa的高压能促进反应正向进行，增大反应的平衡常数 B．采用400-500℃的高温有利于提高单位时间反应物的转化率和氨气产率 C．使用铁触媒可以提高反应速率，但不改变反应热 D．该反应在常温下不能自发 题型4 化学反应的调控 1.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 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 3.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SO2的转化率数据。下列相关叙述正确的是 温度/℃ 平衡时SO2的转化率/% 0.1 MPa 1 MPa 10 MPa 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O2可增大该反应的平衡常数 C．回收并循环使用尾气中的SO2可提高其转化率 D．低温、高压条件下有利于提高SO2的反应速率 4.工业水煤气“液化反应”是在催化剂作用下，由CO2和H2可制得( )其主要反应如下： 主反应： 副反应： 下列说法错误的是 A．升高温度，副反应平衡正向移动 B．选择合适的催化剂可以降低反应的活化能 C．选择高压条件一定能够提高经济效益 D．选择合适的温度能够提高单位时间内产品的产量 5.向2 L恒容密闭容器中加入2 mol和6 mol，在催化剂作用下发生反应： i．； ii．。 平衡时和CO的选择性[CO的选择性=]及的产率随温度的变化如图所示。下列说法正确的是 A．曲线①代表CO的选择性 B．300℃之后以反应i为主 C．某温度下平衡后，向该容器中充入1 molAr，乙醇的平衡转化率会增大 D．乙醇的平衡转化率为80%、CO的选择性为60%时， 学科网（北京）股份有限公司 $ 化学反应的方向与调控 第1部分 基础知识 知识点1 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。 知识点2 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。 4.总结化学反应方向的判断的三个判据： 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=ΔH-TΔS。 ΔG<0的反应可自发进行，ΔG=0的反应处于平衡状态，ΔG>0的反应不能自发进行。 知识点3 化学反应的调控 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 2.控制反应条件的基本措施 (1)控制化学反应速率的措施 通过改变反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强(或浓度)、固体的表面积以及使用催化剂等途径调控反应速率。 (2)提高转化率的措施 通过改变可逆反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强(或浓度)等改变可逆反应的限度，从而提高转化率。 3. 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。 4. 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 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。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 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。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。  第2部分 易错辨析 易错点1 化学反应是否自发进行的判断依据 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 易错点2 合成氨的生产流程示意图 为了提高产率采取的措施： （1） 采取迅速冷却的方法，使气态氨变成液态氨后及时从平衡混合物中分离出来，以促进平衡正向进行； （2） 将氨气分离后的原料气循环使用，并及时补充氮气和氢气，使反应物保持一定浓度，以利于合成氨反应。 第3部分 即时训练 题型1 自发过程与自发反应 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。 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。 3.化学与生活息息相关。下列不属于自发进行的变化是 A．水从高处往低处流 B．蔗糖在水中溶解 C．天然气的燃烧 D．水在室温结为冰 【答案】D 【解析】自发过程的判断依据是吉布斯自由能变（ΔG=ΔH-TΔS）。 A．水从高处流向低处，重力势能降低，无需外界做功，属于自发过程，故不选A；蔗糖溶解是熵增过程，属于自发过程，故不选B；天然气燃烧剧烈放热，ΔH＜0、△S＜0，ΔH-T△S＜0，是自发反应，故不选C；室温下水结成冰是温度降低作用下的变化，不是自发进行的过程，故选D；故选D。 4．下列说法中错误的是 A．凡是放热且熵增加的反应，易自发进行 B．对于同一物质在不同状态时的熵值：气态>液态>固态 C．平衡常数K值越大，则可逆反应进行得越完全，反应物的转化率越大 D．凡是能量达到活化能的分子发生的碰撞均为有效碰撞 【答案】D 【解析】放热且熵增的反应，ΔH＜0且ΔS＞0，根据ΔG=ΔH-TΔS，此时ΔG＜0，反应易自发，A正确；物质混乱度越大，熵越大，同一物质的熵值随状态变化规律为：气态＞液态＞固态，B正确；平衡常数K值越大，反应正向进行的程度越大，反应物转化率越高，C正确；有效碰撞需满足能量≥活化能且取向合适，仅能量达标但取向不合适的碰撞不是有效碰撞，D错误；故选D。 5.下列关于自发反应的叙述中，正确的是 A．所有放热反应都能自发进行 B．自发过程必然是自发反应 C．常温下，，即常温下水的分解是自发反应 D．反应在常温下可自发，则反应的ΔH＜0 【答案】D 【解析】并非所有放热反应都能自发进行，还需考虑熵变和温度的影响，例如高温下某些放热反应可能因熵减而不自发，A错误；自发过程不一定是化学反应（如冰融化是物理过程），B错误；水的分解需通电，说明该反应在常温下不自发（ΔG＞0），与自发反应的定义矛盾，C错误；NH3与HCl反应生成NH4Cl为熵减过程（ΔS＜0），若常温下自发（ΔG＜0），则ΔH＜0，D正确；故选D。 题型2 化学反应方向判断的判据 1.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。 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。 3.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。 4.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。 5.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。 6.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3 工业合成氨的适宜条件 1.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。 2.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。 3.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。 4.合成氨工业中原料气进入合成塔前需经过铜氨溶液“净化”，除去其中的CO，原理为 ΔH<0，下列说法正确的是 A．该反应在任何温度下均能自发进行 B．降低温度有利于吸收CO C．增大压强有利于铜氨溶液再生 D．为节约成本，原料气可以不进行净化 【答案】B 【解析】该反应ΔH < 0，反应后气体分子数减少ΔS < 0，根据ΔG = ΔH - TΔS，低温时ΔG < 0反应自发，故A错误；该反应ΔH < 0，降低温度时，平衡正向移动，有利于CO的吸收，故B正确；反应后气体分子数减少，增大压强，平衡正向移动，不利于铜氨溶液再生，故C错误；CO会使合成氨催化剂中毒，影响生产效率，必须进行净化处理，故D错误；故选B。 5.工业上通常采用铁触媒、在400~500℃和10MPa~30MPa的条件下合成氨，合成氨的反应为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ∆H=-92.4kJ·mol−1   ΔS=-200 J·K−1·mol−1。下列说法正确的是 A．采用10MPa~30MPa的高压能促进反应正向进行，增大反应的平衡常数 B．采用400-500℃的高温有利于提高单位时间反应物的转化率和氨气产率 C．使用铁触媒可以提高反应速率，但不改变反应热 D．该反应在常温下不能自发 【答案】C 【解析】高压促进反应正向移动，但平衡常数与温度有关，温度不变则平衡常数不变，A错误；高温加快反应速率、有利于提高单位时间反应物的转化率，但使平衡逆向移动，降低氨气的产率，B错误；催化剂降低活化能，加快反应速率，但不影响ΔH，反应热不变，C正确；该反应的，，根据时能自发，得到该反应在常温下的，反应常温下能自发进行，D错误；故选C。 题型4 化学反应的调控 1.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。 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。 3.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SO2的转化率数据。下列相关叙述正确的是 温度/℃ 平衡时SO2的转化率/% 0.1 MPa 1 MPa 10 MPa 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O2可增大该反应的平衡常数 C．回收并循环使用尾气中的SO2可提高其转化率 D．低温、高压条件下有利于提高SO2的反应速率 【答案】C 【解析】由表可知，1 MPa时二氧化硫的转化率已接近100%，实际生产中采用50 MPa高压会导致生产设备成本过高、能源消耗过大，所以实际生产中不需要采用高压，A错误；平衡常数仅与温度有关，通入过量O2不影响K值，B错误；回收并循环使用尾气中的二氧化硫，可以提高原料的利用率，增大二氧化硫的转化率，C正确；低温会降低反应速率，高压虽能提高速率但低温的负面影响更显著，D错误；故选C。 4.工业水煤气“液化反应”是在催化剂作用下，由CO2和H2可制得( )其主要反应如下： 主反应： 副反应： 下列说法错误的是 A．升高温度，副反应平衡正向移动 B．选择合适的催化剂可以降低反应的活化能 C．选择高压条件一定能够提高经济效益 D．选择合适的温度能够提高单位时间内产品的产量 【答案】C 【解析】副反应的，为吸热反应，升高温度平衡正向移动，A正确；催化剂通过降低活化能加快反应速率，B正确；主反应气体体积减小，高压利于主反应正向移动，但是高压会增加生产成本，经济效益未必提高，C错误；选择合适的温度可以加快反应速率，可提高单位时间内产品的产量，D正确；故选C。 5.向2 L恒容密闭容器中加入2 mol和6 mol，在催化剂作用下发生反应： i．； ii．。 平衡时和CO的选择性[CO的选择性=]及的产率随温度的变化如图所示。下列说法正确的是 A．曲线①代表CO的选择性 B．300℃之后以反应i为主 C．某温度下平衡后，向该容器中充入1 molAr，乙醇的平衡转化率会增大 D．乙醇的平衡转化率为80%、CO的选择性为60%时， 【答案】D 【分析】反应①、②均为吸热反应，升高温度均有利于平衡正向移动，但平衡时CO2和CO的选择性之和为100%，故平衡时CO2和CO的选择性的变化趋势相反，升高温度，平衡均正向移动，反应ii会将反应i的产物转化为，故温度越高，的选择性越大，故曲线③表示CO的选择性随温度的变化，曲线②表示平衡时H2的产率随温度的变化，曲线①表示CO2的选择性随温度的变化，据此作答。 【解析】由分析可知，曲线①为选择性，A错误；由图可知，300℃之后CO2的选择性减小、CO的选择性增大，则以反应ⅱ为主，B错误；容器是恒容的，充入1 molAr，各物质的浓度不变，平衡不移动，乙醇的平衡转化率不变，C错误；乙醇的平衡转化率为80%，则反应乙醇1.6mol，的选择性为60%，根据碳元素守恒可知，生成一氧化碳1.6mol×2×60%=1.92mol、二氧化碳1.6mol×2×(1-60%)=1.28mol；，D正确；故选D。 学科网（北京）股份有限公司 $