第04讲 化学反应的方向与调控（复习讲义）（北京专用）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，涵盖自发过程与反应、焓变熵变影响、复合判据等反应方向内容，以及合成氨反应原理、工业适宜条件选择、催化剂作用等调控知识，按“命题透视-思维建模-考点精讲-真题溯源”逻辑架构知识网络，通过考点梳理、方法指导、真题训练等环节，帮助学生构建系统思维，突破综合应用难点。 讲义以工业真实情境（如合成氨、废气治理）为载体，采用“原理分析-条件选择-实际应用”探究流程，如合成氨条件选择中引导学生权衡速率与平衡，培养科学思维和证据推理能力。设置分层考向变式题和真题溯源训练，配合解题妙招总结，确保高效突破考点，为教师精准把控复习节奏、提升学生应考能力提供有力支持。

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 化学反应的方向 知识解构 知识点1 自发过程与自发反应 ∣ 知识点2 焓变、熵变对化学反应方向影响 知识点3 化学反应方向的复合判据 考向破译 考向1 考查自发过程和自发反应的概念 ∣ 考向2 考查化学反应方向的判据 解题妙招1 化学反应方向的判据 思维方式 考点二 化学反应的 调控 知识解构 知识点1 合成氨反应的原理分析 ∣ 知识点2 工业合成氨的适宜条件 知识点3 工业合成适宜条件的选择 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 考向 3 考查 催化剂在化学反应调控中的作用分析 解题妙招1 合成氨反应适宜条件的选择 解题妙招 2 化学反应适宜条件选择的思维流程 ) ( 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--五年真题 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 T12（A） 化学反应的调控 T16(2) 考向解读--洞悉趋势 精准预判 ►命题解码：(1) 依托工业合成、废气治理、资源转化等化工生产素材与陌生可逆反应情境，以焓变△H、熵变△S为核心，考查反应自发性的判断；融合速率、平衡移动、QcK判据分析，侧重变化观念与平衡思想核心素养。常结合工艺流程设问，区分温度、压强、浓度对反应方向、反应速率、平衡限度的不同影响，厘清：焓变、熵变单一判据均不充分，温度是调控反应自发方向的关键条件。 (2) 以新型催化工艺、能源转化、环境治理等前沿科技与工业真实背景，围绕反应自发性判断、工业适宜条件选择、多反应竞争体系设置选择题、工艺流程填空；突出速率与平衡限度的矛盾权衡，强化新情境下表格、图像数据提取，要求兼顾动力学（反应快慢）与热力学（反应方向、限度）双维度进行综合分析，考查化学建模与证据推理能力。 (3) 依托化学实验、生活中化学变化等现实素材，结合实验条件调控探究，考查方案评价、原因解释；落实北京高考素养导向，依托陌生反应，要求结合△H、△S、平衡常数综合解释反应能否发生、条件如何调控，辨析 “反应自发” 与 “反应实际能否发生（速率）” 的区别，解释工业条件取舍的综合逻辑。 ►复习目标： 1.明晰焓变△H、熵变△S、的含义，掌握复合判据△G=△H-T△S判断反应自发方向；明确焓判据、熵判据的局限性，理解温度对反应自发方向的调控作用，区分反应自发（热力学）和反应速率（动力学）两个不同层面问题。 2.熟练整合反应速率、化学平衡知识模型，能够分析温度、压强、浓度、催化剂对反应方向、反应速率、平衡转化率、产物选择性的综合影响；可以针对工业真实体系，权衡速率与限度矛盾，分析、评价、选择化工适宜生产条件，会结合Qc与K的相对大小辅助分析条件改变对反应体系的影响。 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 化学反应的方向 知●识●解●构 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。 得分速记 （1）自发反应具有方向性，即反应的某个方向在一定条件下自发进行，而该反应的逆方向在该条件下肯定不能自发进行。 （2）自发≠迅速发生；自发≠不需任何条件；自发性只判断反应趋势，与反应速率无关。 （3）不要混淆“自发进行”和“常温自发”；自发反应依然可能需要启动条件（如点燃）。 知识点2 焓变、熵变对化学反应方向影响 1．熵与熵变 （1）熵的含义：熵是衡量一个体系混乱度的物理量，即表示体系的不规则或无序状态程度的物理量。混乱度越大，体系越无序，体系的熵就越大。用符号S表示。同一条件下，不同物质有不同的熵值，同一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：熵变是反应前后体系熵的变化，用ΔS表示，化学反应的ΔS越大，越有利于反应自发进行。 2．化学反应的方向与能量的关系 能量变化是一个与反应能否自发进行有关的因素，但不是决定反应能否自发进行的惟一因素。 （1）多数能自发进行的化学反应是放热反应。 例如：在常温、常压下，氢氧化亚铁被氧化为氢氧化铁的反应是自发的，反应放热： 4Fe(OH)2(s)＋2H2O（1）＋O2(g)===4Fe(OH)3(s) ΔH(298 K)＝－444.3 kJ/mol （2）有不少吸热反应也能自发进行。 例如：NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)===CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O（1） ΔH(298 K)＝＋37.30 kJ/mol （3）有一些吸热反应在室温条件下不能自发进行，但在较高温度下则能自发进行。 例如：在室温下和较高温度下均为吸热过程的CaCO3的分解反应。 CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g) ΔH(298 K)＝＋178.2 kJ/mol ΔH(1 200 K)＝＋176.5 kJ/mol 结论：研究表明，对于化学反应而言，绝大多数放热反应都能自发进行，且反应放出的热量越多，体系能量降低得也越多，反应越完全。可见，反应的焓变是制约化学反应能否自发进行的因素之一。 注意：①反应能量判据不是决定反应能否自发进行的惟一因素。②有些吸热反应也能自发进行。 3．化学反应的方向与熵变的关系 化学反应中要发生物质的变化或物质状态的变化，因此存在着熵变。反应的熵变ΔS为反应产物总熵与反应物总熵之差。对于确定的化学反应，在一定条件下具有确定的熵变。 （1）许多熵增加的反应在常温、常压下可以自发进行。产生气体的反应，气体物质的物质的量增大的反应，熵变通常都是正值，为熵增反应。 例如：2H2O2(aq)===2H2O(l)＋O2(g)；NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)===CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(l)； （2）有些熵增的反应在常温、常压下不能自发进行，但在较高温度下可以自发进行。 例如：CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)；C(石墨，s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)； （3）铝热反应是熵减的反应，它在一定条件下也可以自发进行。 例如：2Al(s)＋Fe2O3(s)===Al2O3(s)＋2Fe(s)； 结论：研究表明，除了热效应外，决定化学反应能否自发进行的另一个因素是体系的混乱度，大多数自发反应有趋向于体系混乱度增大的倾向。 得分速记 1.少数熵减少的反应在一定条件下也可以自发进行，如NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)。 2.孤立体系或绝热体系的自发过程才向着熵增的方向进行。 知识点3 化学反应方向的复合判据 1．复合判据：ΔH－TΔS＜0，反应正向自发进行 （1）适用条件：恒温恒压 （2）局限性：只能判断反应发生的可能性，不能判断反应是否实际发生 2．温度对反应方向的影响 （1）当ΔH＜0，ΔS＞0时，ΔG＜0，反应自发进行。 （2）当ΔH＞0，ΔS＜0时，ΔG＞0，反应不能自发进行。 （3）当ΔH＞0，ΔS＞0或ΔH＜0，ΔS＜0时，反应是否自发进行与温度有关，在一定温度下可使ΔG＝0，即反应达平衡状态。 （4）ΔH<0、ΔS<0时，则ΔH-TΔS在较低温度时可能小于零，所以低温有利于反应自发进行。图解如下： 3．反应自发进行的最低或最高温度的计算 （1）计算依据：△H－T△S≤0 ①若△S＞0，则T≥，为最低温度 ②若△S＜0，则T≤，为最高温度 （2）注意单位的换算 ①△S的单位为：J·mol－1·K－1 ②△H的单位为：kJ·mol－1 ③T的单位为：K 4．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。 （1）不能片面地用焓判据、熵判据孤立判断。 （2）不能忽视温度在大多数化学反应方向判断中的作用。 （3）不能错误认为“自发反应”不需要任何条件。 （4）不能忽视ΔH、T、ΔS单位的协调一致。 得分速记 （1）根据ΔH－TΔS＜0判断的只是反应能否自发进行的可能性，具体的反应能否实际发生，还涉及到化学反应速率的问题。 （2）自发反应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)；有的需要一定条件引发反应，一旦反应后即可自发进行。如：碳的燃烧需要点燃。 （3）一般的，如果一个过程是自发的，则其逆过程就是非自发的。非自发过程要想发生，则必须对它做功，如利用水泵可将水从低处抽向高出，通电可将水分解生成氢气和氧气。 考●向●破●译 考向1 考查自发过程和自发反应的概念 例1（25-26高二上·北京通州·期末）依据下列事实进行的推测正确的是 事实 推测 A 酸性： 酸性： B 难溶于盐酸，可作“钡餐”使用 可代替作“钡餐” C 常温常压下，和混合无明显现象 在该条件下不自发 D 的沸点高于 的稳定性高于 A．A B．B C．C D．D 【答案】A 【详解】A．电负性：Cl＞Br，所以吸电子效应：Cl＞Br，则Cl-C的极性大于Br-C键的极性，使CH2ClCOOH的羧基中的羟基极性更大，更容易电离出氢离子，所以CH2BrCOOH的酸性弱于CH2ClCOOH，A正确； B．BaCO3可溶于盐酸生成有毒Ba2+，不能作“钡餐”，B错误； C．反应2H2(g) + O2(g) = 2H2O(l)的ΔG < 0，热力学自发，但动力学受阻导致无明显现象，C错误； D．HF沸点高因分子间氢键，稳定性高因H-F键能大，两者无直接因果关系，依据沸点推测稳定性不合理，D错误； 故选A。 【变式1·变载体】下列说法正确的是 A．放热反应一定是自发反应 B．熵增的反应不一定是自发反应 C．固体溶解一定是熵减小的过程 D．非自发反应在任何条件下都一定不能发生 【答案】B 【详解】A．放热反应（）不一定是自发反应。例如， 是放热反应，但在高温下， 会导致 ，反应不能自发进行，A 错误； B．熵增的反应（）不一定是自发反应。例如， 是熵增反应，但在常温下 且数值较大，会导致 ，反应不能自发进行；只有在高温下， 足够大时， 才会小于 0，反应才能自发进行，B 正确； C．固体溶解时，粒子从有序的晶体状态变为分散在溶剂中的无序状态，熵是增大的过程。例如， 固体溶于水，，C 错误； D．非自发反应（）在改变条件（如温度、压强）后可能变为自发反应。例如，水分解为氢气和氧气在常温下非自发，但在通电条件下可以发生电解反应，D 错误； 故答案选B。 【变式2】下列关于反应自发性的说法正确的是 A．△H＜0、△S＞0的反应，有利于自发进行 B．化合反应都是放热反应，分解反应都是吸热反应 C．凡是放热反应都是自发的，吸热反应都是非自发的 D．自发反应在任何条件下都能自动进行，现象明显 【答案】A 【详解】A．△H<0，△S>0，所有温度下△H-T△S<0，反应自发进行，选项A正确；B．大多数化合反应是放热反应，如C+CO2 2CO是吸热反应，大多数分解反应是吸热反应，尿素分解是放热反应，选项B错误；C．不能单独用焓判据或熵判据判断反应的自发性，所以吸热反应不一定是非自发反应，熵增大的反应不一定是自发反应，选项C错误；D．自发反应是在一定条件下进行的，选项D错误。答案选A。 点睛：本题考查了反应自发进行的判断依据，反应自发进行是焓变、熵变和温度共同决定，依据△H-T△S是否小于0即可解答，化学反应自发进行的判断依据是依据焓变和熵变温度一起决定，当△H-T△S<0，反应自发进行，据此解答。 【变式3】（2025·北京昌平·二模）固体硫化物电池在回收过程中产生大量气体，以下是几种工业处理的方式。 资料：是硫单质的一种形式，化学性质与S相似。 Ⅰ．甲烷硫化氢转化法：　ΔH (1)已知： ①　 ②　 可求出ΔH=_____。 (2)从能量角度说明该反应用于工业生产的弊端_____。 Ⅱ．电化学循环法：采用溶液吸收处理，并通过电解池实现“吸收液”的再生，同时制取氢气，其原理如图所示。 (3)写出反应器内发生反应的离子方程式_____。 (4)结合电极反应式说明“吸收液”在电解池中是如何再生的_____。 Ⅲ．克劳斯法：　△H<0。 (5)一定条件下，将和按的比例向反应容器内投料，相同时间内，产率随温度的变化如图所示。解释随温度升高，产率先增大后减小的原因_____。 (6)其他条件相同时，某温度下，产率随值的变化如图所示。该温度是_____℃。值过高不利于提高产率的原因是_____。 【答案】(1)＋234 (2)反应需吸收大量热，不易自发 (3) (4)反应器中产生的和HCl溶液进入电解池的阳极区，阳极式：，阳极区得到溶液，吸收液得以再生 (5)低于200℃时，升高温度，反应速率增大，因此相同时间内的产率增大；高于200℃时，若该时间内反应达到平衡，由于该反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，的产率减小，若该时间内反应未达平衡，可能由于催化剂失活，造成反应速率下降，的产率减小。 (6)200℃ 当>0.5时，过量，生成的继续被氧化成，导致产率减小 【详解】（1）观察知，反应可由反应①+反应②得到，根据盖斯定律，==+234。 （2）从能量角度来看，该反应属于吸热反应，反应过程中需吸收大量热，不易自发，这是该反应用于工业生产的弊端。 （3）结合原理图可知，和发生氧化还原反应生成S2沉淀，被还原为，根据化合价升降守恒、电荷守恒、原子守恒可确定反应器内发生反应的离子方程式：。 （4）图中，反应器中产生的和HCl溶液进入电解池的阳极区，阳极式：，阳极区得到溶液，吸收液得以再生，通过质子交换膜转移到阴极区，在阴极被还原为氢气，阴极式：。 （5）随温度升高，产率先增大后减小的原因：低于200℃时，升高温度，反应速率增大，因此相同时间内的产率增大；高于200℃时，若该时间内反应达到平衡，由于该反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，的产率减小，若该时间内反应未达平衡，可能由于催化剂失活，造成反应速率下降，的产率减小。 （6）结合上一问可知，当按照投料，温度为200℃时对应的产率最大。值过高不利于提高产率的原因：>0.5时，过量，生成的继续被氧化成，导致产率减小。 考向2 考查化学反应方向的判据 例2（2026·北京·模拟预测）依据图示关系，下列说法不正确的是 A．反应①是吸热反应 B．△H3=△H1+△H2 C．反应③是一个熵增的反应 D．数据表明：V2O5(s)的能量比V2O4(s)低，更稳定 【答案】D 【详解】A．根据反应①的>0，可知反应①是吸热反应，故A正确； B．根据盖斯定律，反应③可由反应①和反应②之和得到，则△H3=△H1+△H2，故B正确； C．反应③是固体生成气体的反应，是一个熵增的反应，故C正确； D．由于反应②还有三氧化硫和二氧化硫的参与，故不知道V2O5(s)和V2O4(s)的能量相对大小，不能确定V2O5(s)的能量比V2O4(s)低，更稳定，故D错误； 故选D。 解题妙招 化学反应方向的判据思维方式 1.先抓口诀 “焓减熵增恒自发，焓增熵减永不自发；同号看温度定自发”。 2.牢记自发性只代表趋势，与速率、平衡转化率无关。 3.温度 T 恒为热力学正值，计算判据时统一单位，ΔH 常用 kJ/mol、ΔS为 J/(mol・K)，务必换算单位再比较，警惕概念偷换类陷阱。 【变式1·变载体】下列说法正确的是 A．甲烷的标准燃烧热，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为  B．增大反应物浓度，可以增大活化分子百分数，增大反应速率，增大化学平衡常数 C．常温下，反应能自发进行，则该反应的 D．和的反应中，反应物的总能量小于生成物的总能量 【答案】D 【详解】A．甲烷的标准燃烧热为1mol甲烷完全燃烧生成二氧化碳和液态水放出的热量，反应的热化学方程式为，故A错误； B．增大反应物浓度，可以增大单位体积内的活化分子百分数，增大反应速率，但化学平衡常数不变，故B错误； C．该反应是熵减的反应，常温下反应ΔH—TΔS＜0说明反应的焓变ΔH小于0，故C错误； D．八水氢氧化钡与氯化铵的反应是反应物的总能量小于生成物的总能量的吸热反应，故D正确； 故选D。 【变式2·变题型】下列关于化学反应方向的说法正确的是 A．凡是放热反应都是自发反应 B．非自发反应任何条件都不能发生 C．凡是熵增大的反应都是自发反应 D．反应是否自发与熵变和焓变都有关 【答案】D 【详解】A．若放热反应为熵减反应，当温度较高时，反应不一定能自发进行，故A错误； B．非自发反应在一定条件下也能实现，电解就是非自发的氧化还原反应，故B错误； C．若熵增反应为吸热反应，在低温时反应难以自发进行，如碳酸钙的分解，故C错误； D．反应是否能自发进行，需要从焓判据和熵判据进行综合分析，D正确； 故选D。 【变式3·变考法】已知： 化学键 键能/ 946 436 391 416 反应Ⅰ： 反应Ⅱ： 下列说法不正确的是 A．通过反应Ⅰ计算： B．反应Ⅰ恒压时充入稀有气体：分解率不变 C．反应Ⅱ为气体分子数增加的反应：熵增加，在一定温度下可自发进行 D．通过反应Ⅱ可以计算生成1mol碳碳π键：放出能量 【答案】B 【详解】A．根据反应热等于反应物总的键能减去生成物总的键能，即反应I的=3EH-H+EN≡N-6EN-H=3×436 kJ·mol-1+946 kJ·mol-1-6×391 kJ·mol-1=-92 kJ·mol-1，A正确； B．反应Ⅰ恒压时充入稀有气体，反应体系的压强变小，平衡往正向移动，NH3的分解率变大，B错误； C．反应Ⅱ为气体分子数增加的反应，所以是熵增、焓增的反应，根据△G=△H-T△S判据，在高温条件下可自发进行，C正确； D．由C3H8(g)=C3H6(g)+H2(g)ΔH1=+125kJ·mol-1可知反应中需要断裂2molC－H键、形成1mol碳碳π键和1molH－H键，即416kJ·mol-1×2-E(碳碳π键)-436kJ·mol-1=+125kJ·mol-1，解得：E(碳碳π键)=271kJ·mol-1，所以形成1mol碳碳π键放出的能量为271kJ，D正确； 故答案为：B。 考点二 化学反应的调控 知●识●解●构 知识点1 合成氨反应的原理分析 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)可逆性：反应为可逆反应 (2)体积变化：正反应是气体体积缩小的反应 (3)焓变：ΔH<0，熵变：ΔS<0 (4)自发性：常温(298 K)下，ΔH－TΔS<0，能自发进行 2、提高合成氨反应速率和平衡转化率的条件比较 原理分析：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 条件 提高反应速率 提高平衡转化率 综合结果 压强 高压 高压 高压 温度 高温 低温 兼顾速率和平衡，且考虑催化剂活性 催化剂 使用 无影响 使用 浓度 增大反应物浓度 增大反应物浓度，降低生成物浓度 增大反应物浓度，且不断减少生成物浓度 知识点2 工业合成氨的适宜条件 1、从压强、温度、催化剂等方面考虑合成氨的适宜条件 (1)压强 ①原理分析：压强越大越好 ②选用条件：目前，我国合成氨厂一般采用的压强为10～30 MPa ③合成氨时不采用更高压强的理由：压强越大，对材料的强度和设备的制造要求也越高，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 ①原理分析：低温有利于提高原料的平衡转化率 ②选用条件：目前，在实际生产中一般采用的温度为400～500 ℃ ③不采用低温的理由：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 ④升高温度能提高化学反应速率，但工业合成氨温度不能太高的理由是：合成氨反应为放热反应，升高温度，转化率降低；400～500_℃催化剂活性最大，升高温度，催化剂活性减弱(催化剂失活) 得分速记 工业生产中，必须从反应限度和反应速率两个角度选择合成氨的适宜条件，既要考虑尽量增大反应物的转化率，充分利用原料，又要选择较快的反应速率，提高单位时间内的产量，同时还要考虑设备的要求和技术条件 (3)催化剂 ①原理分析：在高温、高压下，N2和H2的反应速率仍然很慢 ②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 ③选择催化剂的理由：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地进行反应 另外，为了防止混有的杂质使催化剂“中毒”，原料气必须经过净化 (4)浓度 ①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 ②采取的措施：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；应将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 ③采取该措施的理由：分离出NH3以促使平衡向生成NH3的方向移动，此外原料气的循环使用并及时补充原料气，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 2、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 根据反应器可使用的钢材质量及综合指标来选择压强(10～30 MPa) 温度 适宜温度，400～500 ℃ 催化剂 使用铁触媒做催化剂 浓度 N2和H2的物质的量之比为1∶2.8的投料比，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 3、合成氨的工艺流程 知识点3 工业合成适宜条件的选择 1、选择工业合成适宜条件的原则 (1)考虑参加反应的物质组成、结构和性质等本身因素 (2)考虑影响化学反应速率和平衡的温度、压强、浓度、催化剂等反应条件 (3)选择适宜的生产条件还要考虑设备条件、安全操作、经济成本等情况 (4)选择适宜的生产条件还要考虑环境保护及社会效益等方面的规定和要求 2、选择工业合成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 3、选择适宜工业生产条件的流程 (1)分析反应特点。主要分析反应的方向性、可逆性、反应热和熵变等 (2)原理分析。根据反应特点，利用影响反应速率的因素和勒夏特列原理分析增大反应速率、提高原料转化率的反应条件 (3)根据实验数据进一步分析反应条件，确定适宜条件的范围及催化剂的筛选 (4)根据工业生产的实际情况、经济效益及环保要求等最终确定适宜的条件 4、选择工业合成适宜条件的参考依据 外界 条件 有利于加快 速率的条件控制 有利于平衡 正向移动的条件控制 综合分析结果 浓度 增大反应物的浓度 增大反应物的浓度、 减小生成物的浓度 不断地补充反应物、及时地分离出生成物 催化剂 加合适的催化剂 不需要 加合适的催化剂 温度 高温 ΔH＜0 低温 兼顾速率和平衡，考虑催化剂的适宜温度 ΔH＞0 高温 在设备条件允许的前提下，尽量采取高温并考虑催化剂的活性 压强 高压(有气体参加) Δνg＜0 高压 在设备条件允许的前提下，尽量采取高压 Δνg＞0 低压 兼顾速率和平衡，选取适宜的压强 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 【详解】A．根据分析可知①②③温度逐步提高，A正确； B．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； C．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； D．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。 解题妙招 合成氨反应适宜条件的选择 工业生产中，必须从反应限度和反应速率两个角度选择合成氨的适宜条件，既要考虑尽量增大反应物的转化率，充分利用原料，又要选择较快的反应速率，提高单位时间内的产量，同时还要考虑设备的要求和技术条件。 【变式1】（2026·北京东城·一模）根据制氢方式及碳排放量的不同，工业合成氨有以下类型： 类型 制氢方式 碳排放量 灰氨 由天然气制“灰氢” 高 绿氨 “风电”电解水制“绿氢” 接近零 下列说法不正确的是 A．工业合成氨的化学方程式为 B．工业合成氨属于氮的固定 C．制“灰氨”涉及键断裂，制“绿氨”涉及键断裂 D．氨的沸点比、低，易液化分离 【答案】D 【详解】A．工业合成氨是氮气与氢气在高温、高压、催化剂条件下的可逆反应，化学方程式为，A正确； B．氮的固定是将游离态的氮转化为化合态的氮，工业合成氨将转化为，属于氮的固定，B正确； C．制“灰氨”以天然气（主要成分为）为原料，反应过程中的键断裂；制“绿氨”通过电解水实现，，反应中的键断裂，C正确； D．分子间存在氢键，、分子间仅存在范德华力，氢键的作用力强于范德华力，因此氨的沸点远高于、，D错误； 故选D。 【变式2】（2024·北京门头沟·一模）氨是一种重要的化工原料，迄今为止，人类仍然在追求低成本、高产率的合成氨技术。 Ⅰ．直接合成氨。 (1)根据图1所示的能量转换关系，合成的热化学方程式为_______。 (2)为了解决合成氨反应速率和平衡产率的矛盾，选择使用双催化剂，通过光辐射产生温差。使在_______(填“热”或“冷”，下同)表面断裂，氨气在_______表面生成，有利于提高合成氨的反应速率和平衡产率。 Ⅱ．电化学法合成氨。 应用电化学原理，硝酸盐亚硝酸盐氨，实现了高效合成氨，装置如图2。 (3)生成的电极反应式是_______。 (4)当电路中有电子通过时，一定量的被还原生成和_______。 Ⅲ．氯化镁循环法合成氨。 (5)选用试剂完成转化。 ①选用进行转化，将置于中能释放出，反应的方程式是_______。 ②选用固体进行转化，依据合成氨的过程(如图3)，写出合成氨的总反应方程式：_______。 ③相比于，用固体转化的优点有_______(写出一条即可)。 【答案】(1) (2)热 冷 (3) (4)0.1 (5) 氨的收率高，原子利用率高 【详解】（1）化学反应的能量变化等于反应过程断裂化学键吸收的能量-形成化学键释放的能量，根据图像分析，与反应生成的反应热为，合成的热化学方程式为； 故答案为：； （2）键能较大，使断裂需要吸收能量，故断裂在催化剂“热”表面进行，有利于提高速率，而氨气生成是形成键的过程会释放能量，在催化剂“冷”表面进行，有利于平衡正移； 故答案为：热；冷； （3）根据题意可知，高效合成氨应用电解原理，实现硝酸盐亚硝酸盐氨，从装置图分析其电解质溶液呈碱性，则生成的电极反应式是； 故答案为： （4）根据电极反应式，被还原生成转移电子为1.2mol，则被还原生成转移电子为，由电极反应式可计算生成的物质的量为0.1mol； 故答案为：0.1； （5）根据题中信息，将置于中能释放出，同时还生成，故反应方程式为：； 根据图示可知，氮化镁和氯化铵反应生成氨气和氯化镁，故合成氨的总反应方程式是； 极易溶于水，选用水完成转化，生成的氨有部分溶于水，氨的收率低，原子利用率低，选用固体转化生成的可以循环利用，故相比于，用固体转化的优点有氨的收率高，原子利用率高； 故答案为：；；氨的收率高，原子利用率高。 【变式3】（2025·北京·三模）氨分解制氢是一种极具前景的便携式制氢方法，不同压强下氨的平衡转化率随温度变化如下。下列说法正确的是 A．断开键吸收的能量小于形成键与键放出的能量之和 B．氢气和氮气的物质的量之比保持不变，说明氨分解反应达到平衡状态 C．400K时，对应氨的平衡转化率大于，是因为此情况下，对应的平衡常数比的大 D．生产条件可选择高温、适当压强和加入催化剂 【答案】D 【详解】A．氨分解反应为2NH3(g)⇌N2(g)+3H2(g)，由图像知温度升高氨平衡转化率增大，说明正反应吸热ΔH>0。ΔH=反应物键能总和-生成物键能总和，则断开6mol N-H键吸收的能量大于形成3mol H-H键与1mol N≡N键放出的能量之和，故A错误； B．该反应中N2和H2的物质的量之比始终为1:3，比值均是恒量，N2和H2的物质的量之比不变，反应不一定平衡，故B错误； C．平衡常数K仅与温度有关，400K时温度相同，p1和p4的K相等，故C错误； D．正反应吸热，高温可提高转化率，减小压强平衡正向移动，催化剂加快反应速率，所以生产条件可选择高温、适当压强和加入催化剂，故D正确； 选D。 考向2 考查工业上选择适宜生产条件的原则 例2（2025·北京东城·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 【详解】A．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； B．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； C．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； D．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。 解题妙招 化学反应适宜条件选择的思维流程 【变式1】（2025·北京延庆·一模）硝酸是重要化工原料，工业合成氨以及氨氧化制取硝酸的原理示意图如下。 下列说法不正确的是 A．合成塔中合成氨的反应条件都是为了提高平衡转化率 B．氧化炉中反应的化学方程式： C．A物质可以是空气或氧气，目的是使尽量充分的转化为 D．生产过程中吸收塔产生的尾气可用碱液吸收 【答案】A 【详解】A．合成氨的反应是放热反应，合成氨的反应条件中高温不能提高平衡转化率，目的是提高催化剂的活性、加快反应速率，另外加入催化剂也不能提高平衡转化率，A错误； B．氧化炉中NH3和O2在催化剂、加热的条件下反应生成NO和H2O，化学方程式：，B正确； C．流程分析可知M为空气，氨气的催化氧化需要O2，NO和水反应生成HNO3需要O2；吸收塔发生反应：2NO+O2=2NO2，3NO2+H2O=2HNO3+NO，O2与NO反应生成NO2， NO2被吸收生成HNO3，所以空气的作用是：将使NO充分转化为HNO3，C正确； D．吸收塔产生的尾气中可能含有未反应的NO和NO2等氮氧化物，这些气体可以用碱液（如NaOH溶液）吸收，生成硝酸盐和亚硝酸盐，D正确； 故选A。 【变式2】（2025·北京顺义·模拟预测）Fenton法常用于处理含难降解有机物的工业废水，通常是在调节好pH和Fe2+中加入H2O2，所产生的羟基自由基能氧化降解污染物，羟基自由基的产生与溶液pH大小有关。现运用该法降解有机污染物p—CP探究有关因素对该降解反应速率的影响。 【实验过程】取20mL工业废水，加入一定量FeSO4溶液和NaOH溶液，调节Fe2+浓度和pH，再加入一定浓度H2O2，用数据采集器测定p—CP的变化情况。 【实验数据】 实验编号 H2O2溶液 Fe2+溶液 蒸馏水 pH 温度 c/mol•L-1 V/mL c/mol•L-1 V/mL V/mL T/K ① 6.0×10-3 1.5 0.30×10-3 3.5 10 3 298 ② 6.0×10-3 1.5 0.30×10-3 3.5 10 3 313 ③ 6.0×10-3 3.5 0.30×10-3 3.5 8 3 298 ④ 6.0×10-3 1.5 0.30×10-3 4.5 9 3 298 ⑤ 6.0×10-3 1.5 0.30×10-3 3.5 10 10 298 下列说法中不正确的是 A．实验①②说明其它条件相同时，适当升温可以提高降解速率 B．实验①③的目的是探究H2O2浓度对降解速率的影响 C．实验①③④说明浓度改变对降解速率的影响H2O2大于Fe2+ D．实验⑤降解反应趋于停止的原因可能是Fe2+与H2O2反应生成Fe(OH)3沉淀 【答案】C 【详解】A．实验②相比于①只升高了温度，且②的曲线斜率更大，故反应速率更大，故A正确； B．实验①和③相比总体积相同(是15m1)，而H2O2的物质的量不同，故可探究H2O2浓度对降解速幸的影响，故B正确； C．①③变化的是H2O2的浓度，①④变化的是Fe2+浓度，但是仅一组对比实验，无法得到该结论，故C错误； D．在PH=10时会发生反在2 Fe2++ H2O2+4OH- =2Fe(OH)3↓，故D正确； 故选C。 【变式3】某化工厂生产硝酸的流程如图l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，装置①③④中发生了氧化还原反应 B．装置②中利用氨易液化的性质实现反应物和生成物的分离 C．装置③中最佳反应条件是铂网成分为纯铂、温度为900℃ D．装置④中通入过量空气可以提高硝酸的产率 【答案】C 【详解】A.该流程中，装置①③④中发生了氧化还原反应，A项正确； B.装置②中利用氨易液化的性质实现反应物和生成物的分离，B项正确； C.装置③中最佳反应条件是铂网成分为含10%铑的铂、温度为900℃，C项错误； D.装置④中通入过量空气可以提高硝酸的产率，D项正确； 答案选C。 考向3 考查催化剂在化学反应调控中的作用分析 例3研究不同条件对相同体积相同物质的量浓度的分解速率的影响，得到如下数据。由此不能得出的结论是： 序号 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 酸碱性 中性 中性 碱性 /℃ 95 95 50 反应时间/h 1 3 1 催化剂（等量） 无 无 无 分解百分率（%） 0.8 57.4 2.6 1.1 96.3 4.8 35.5 100 95.0 A．与对分解都有催化作用，但催化效果更好 B．由Ⅰ与Ⅱ可知其它条件相同时，时间越长，分解越彻底 C．由Ⅰ与Ⅲ可知其它条件相同时，温度越高，分解越快 D．由Ⅰ与Ⅲ可知其它条件相同时，碱性越强，分解越快 【答案】C 【详解】A. 根据表中数据可知在其它条件相同时分解百分率越高，催化效果越好，因此Cu2+与Fe3+对H2O2分解都有催化作用，但Cu2+催化效果更好，故A正确； B. 由I与II可知其它条件相同时，反应时间越长，分解百分率越高，分解越彻底，故B正确； C. 由I与III溶液的酸碱性和温度不一样，无法单独判断温度越高，H2O2分解越快，故C错误； D. 由I与III可知温度和pH均不相同，温度低，反应慢，Ⅲ中溶液显碱性时，H2O2分解百分率高，说明碱性越强，分解越快，故D正确。 故选C。 【变式1】（24-25高二上·北京·期中）工业合成：  。下列分析不正确的是 A．使用催化剂可以提高反应物中活化分子百分数，但不能改变反应的 B．增大合成氨的反应速率与提高平衡混合物中氨的含量所采取的措施均一致 C．已知平衡体系中的沸点最高，则可通过液化的方法分离出，从而提高其产率 D．断裂和的共价键所需能量小于断裂的共价键所需能量 【答案】B 【详解】A．使用催化剂可以降低反应的活化能，提高反应物中活化分子百分数，但不能改变反应的，A正确； B．升高温度，反应速率加快，但合成氨反应正向为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，氨的含量减小，B错误； C．平衡体系中的沸点最高，则可通过液化的方法分离出，促使平衡正向移动，从而提高其产率，C正确； D．反应正向为放热反应，故反应物的总键能小于生成物的总键能，断裂和的共价键所需能量小于断裂的共价键所需能量，D正确； 故选B。 【变式2】（24-25高三下·北京海淀·阶段检测）工业上可用“氨催化氧化法”生产，以氨气、氧气为原料，在合金催化剂存在下生成和副产物的两个竞争反应化学方程式如下： Ⅰ． Ⅱ． 现将、充入恒容密闭容器中，在上述催化剂作用下发生反应，不同温度下反应相同时间，有关物质的量关系变化曲线分别如图所示： 已知：有效转化率 下列说法不正确的是 A．400℃时，主要发生反应Ⅱ B．由图分析工业上用氨催化氧化制备，最佳温度约为840℃ C．520℃时，的有效转化率约为33% D．反应器内存在 【答案】D 【详解】A．400℃时，氮气的物质的量最大，说明主要发生反应Ⅱ，A正确； B．840℃时的产率最高副产物氮气产率最低，则工业用氨催化氧化制备HNO3选择的最佳温度是840℃，B正确； C．由图知520℃时，生成氮气和一氧化氮的物质的量均为0.2mol，则反应Ⅱ消耗的氨气的物质的量为0.4mol，反应Ⅰ消耗的氨气的物质的量为0.2mol，NH3的有效转化率为，C正确； D．反应Ⅰ消耗的氨气的物质的量等于的物质的量，反应Ⅱ消耗的氨气的物质的量是的物质的量的2倍，因此等于整体上消耗的氨气的物质的量，当时，意味全部的氨气被消耗即剩余的氨气的物质的量为0，然而反应Ⅰ与反应Ⅱ都是可逆反应，氨气不可能全部消耗，因此反应器内，D错误； 故选D。 【变式3】的捕集与利用有助于“碳中和”。 (1)的捕集。 ①常温下，可用过量的氨水捕集，该反应的离子方程式为_______。 ②乙醇胺也能捕集。乙醇胺的沸点高于氨的原因是_______。 (2)催化加氢制甲醇。经过“吸附→反应→脱附”等过程，主要反应为： 反应I：   反应II：   反应III：   3.0MPa时，将的原料气匀速通过装有催化剂的反应管，测得产率随温度的变化如图所示： ①240℃时，若，反应管出口处检测到，则的选择性=_______。[的选择性] ②温度高于260℃，产率下降的可能原因是_______。 ③研究发现，可由(吸附在催化剂表面的物种用*标注)转化生成，与或作用生成的相对能量变化如图所示，在催化剂表面修饰羟基的优点是_______。 (3)制环状碳酸酯。与环氧乙烷()转化为环状碳酸酯的一种可能机理如图所示，图中表示催化剂。 ①中间体X的结构简式为_______。 ②若用代替环氧乙烷，相同条件下，生成的产率远大于，其原因是_______。 【答案】(1)2 NH3·H2O+CO2=2NH+CO+H2O 乙醇胺形成的分子间氢键更强，且相对分子质量大于氨分子，范德华力更强 (2)93.75% CO2和H2的吸附量下降或积碳覆盖催化剂活性点位或生成一氧化碳等其他含碳化合物 降低生成HCOO *的活化能，加快反应速率 (3) 甲基的体积大于氢原子，空间位阻大，Nu—主要与不连甲基的碳原子作用 【详解】（1）①常温下，可用过量的氨水捕集二氧化碳的反应为过滤的氨水与二氧化碳反应生成碳酸铵和水，反应的离子方程式为2 NH3·H2O+CO2=2NH+CO+H2O，故答案为：2 NH3·H2O+CO2=2NH+CO+H2O； ②乙醇胺和氨分子都能形成分子间氢键，乙醇胺的沸点高于氨分子说明乙醇胺形成的分子间氢键更强，且相对分子质量大于氨分子，范德华力更强所致，故答案为：乙醇胺形成的分子间氢键更强，且相对分子质量大于氨分子，范德华力更强； （2）①由图可知，240℃时，甲醇的产率为30%，由起始二氧化碳的物质的量为1mol，反应管出口处检测到二氧化碳的物质的量为0.68mol可知，甲醇的选择性为=93.75%，故答案为：93.75%； ②温度高于260℃，甲醇产率下降可能是二氧化碳和氢气的吸附量下降、积碳覆盖催化剂活性点位导致催化剂活性降低、生成一氧化碳等其他含碳化合物所致，故答案为：CO2和H2的吸附量下降或积碳覆盖催化剂活性点位或生成一氧化碳等其他含碳化合物； ③由图可知，在催化剂表面修饰羟基可以降低生成HCOO *的活化能，加快反应速率，故答案为：降低生成HCOO *的活化能，加快反应速率； （3）①由反应机理可知，中间体X的结构简式为，答案为：； ②由反应机理可知，若用代替环氧乙烷，相同条件下，生成的产率远大于是因为甲基的体积大于氢原子，空间位阻大，Nu—主要与不连甲基的碳原子作用所致，故答案为：甲基的体积大于氢原子，空间位阻大，Nu—主要与不连甲基的碳原子作用。 真题溯源·考向感知 ——溯源真题逻辑，感知高考考向 1．（2026·云南卷，3，3分）合成氨工艺沿革，诠释科学精神传承。几种固氮方式如图，下列说法正确的是 A．NO是红棕色、有刺激性气味的气体 B．NH4HCO3易溶于水，其电离方程式为 C．合成氨工业中采用循环操作主要是为了提高N2和H2的利用率 D．新型催化剂能降低N2生成的反应热 【答案】C 【详解】A．NO是无色、有刺激性气味的气体，NO2为红棕色气体，A项错误； B．NH4HCO3为属于盐类，为强电解质，在水中完全电离为和，为弱酸酸式根，不能进一步拆分，因此其电离方程式为，B项错误； C．合成氨反应为可逆反应，反应物的平衡转化率较低，循环操作可将未反应的N2和H2回收再利用，从而提高原料利用率，C项正确； D．催化剂通过降低反应的活化能加快反应速率，但反应热由反应物和生成物的总能量差决定，与催化剂无关，因此新型催化剂不能改变N2生成N[Si(CH3)3]3的反应热，D项错误； 故答案为C。 2．（2026·湖北卷，11，3分）在温和条件下，、和在催化下直接反应合成，反应机理如图（*表示吸附态）。 下列说法错误的是 A．氨的合成反应方程式为 B．增大催化剂的表面积会提高的平衡产率 C．温度升高不一定有利于的生成 D．过程促进催化剂活性的恢复 【答案】B 【详解】A．反应物为、、，生成物为、，所给方程式原子守恒、符合反应事实，A正确； B．催化剂只改变反应速率，不影响化学平衡，增大催化剂表面积只能加快反应速率，不能提高的平衡产率，B错误； C．若该反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，且温度过高可能导致催化剂失活，因此温度升高不一定有利于的生成，C正确； D．过程b中与催化剂表面吸附的反应生成脱附，释放催化剂活性位点，促进催化剂活性的恢复，D正确； 故选B。 3．（2025·海南卷，8，3分）等温等压下，  。此反应放出的热用于火力发电，能量转化效率为。下列说法错误的是 A．该反应 B．产物为时，反应放出的热量减少 C．该反应在燃料电池模式下进行，反应焓变为， D．该反应在燃料电池模式下做电功，转化效率为， 【答案】C 【详解】A．反应中气体物质的量减少（3 mol→1 mol），且生成液态水，系统混乱度降低，ΔS<0，A正确； B．生成H2O(g)时，相比H2O(l)少释放了液化潜热，故放出的热量减少，B正确； C．焓变（ΔH）是状态函数，与反应途径无关。燃料电池中反应的焓变ΔH'与原反应ΔH相等，C错误； D．燃料电池直接将化学能转化为电能，能量损失小于火力发电（需经热能→机械能→电能），故η'>η，D正确； 答案选C。 4．（2026·黑吉辽蒙卷，18，14分）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 【详解】（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： 。 5．（2025·黑吉辽蒙卷，18，14分）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 (1)该反应的_______0(填“>”或“<”)。 (2)已知的燃烧热分别为，则上述合成反应的_______(用a、b和c表示)。 (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 ③483K时，出口处的值为_______(精确至0.01)。 ④A点反应的浓度商_______(用物质的量分数代替浓度计算，精确至0.001)。 【答案】(1)< (2)-2a-3b+c(或c-2a-3b) (3)反应放热，温度升高，平衡左移，产率降低；或有副反应发生；或催化剂选 择性低；或反应未达平衡 (4)I IV BD 1.98 0.025 【详解】（1）根据表格中的数据，反应温度升高反应的平衡常数减小，说明反应向逆反应方向移动，又因升高温度向吸热反应方向移动，故逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，该反应的ΔH<0。 （2）根据已知条件可以写出如下热化学方程式： 根据盖斯定律，用反应①的2倍加上反应②的3倍减去反应③即可得到目标方程式，故目标方程式的ΔH=c-2a-3b kJ·mol-1。 （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，反应未达到平衡，导致乙二醇产率过低；或温度过高，平衡左移，产率降低；或催化剂的催化活性下降，导致乙二醇产率过低；或有副反应发生。 （4）MG、乙二醇、乙醇的选择性之和为100，曲线Ⅱ表示乙二醇的选择性，根据曲线的变化，曲线Ⅰ表示DMO的实际转化率；随着反应的进行MG逐渐转化为乙二醇、乙二醇会继续转化成乙醇，根据曲线的变化，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； ②A．根据图示，降低温度，DMO的转化率降低，A不符合题意； B．增大压强，反应体系中单位体积内活化分子数增加，化学反应速率加快，DMO的转化率增大，B符合题意； C．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； D．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； 故答案选BD； ③483K时，DMO的实际转化率为99%，设起始投入反应的DMO为100mol，则出口处流出的乙醇的物质的量为100mol×99%×2%=1.98mol，此时还有1mol DMO未反应从出口流出，因此出口处==1.98； ④设初始时H2与DMO的投料分别为52.4mol和1mol，A点时DMO的实际转化率为80%，MG和乙二醇的选择性为50%，假设该反应分步进行，第一步发生DMO转化为MG，可写出如下关系： 第二步反应，MG转化为乙二醇，可写出如下关系： 这时，体系中DMO的物质的量为0.2mol、MG的物质的量为0.4mol、H2的物质的量为50.0mol、CH3OH的物质的量为1.2mol、乙二醇的物质的量为0.4mol，体系中总物质的量为0.2+0.4+50.0+1.2+0.4=52.2mol。用物质的量分数代替浓度计算反应的浓度熵Qx==0.025。 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 化学反应的方向 知识解构 知识点1 自发过程与自发反应 ∣ 知识点2 焓变、熵变对化学反应方向影响 知识点3 化学反应方向的复合判据 考向破译 考向1 考查自发过程和自发反应的概念 ∣ 考向2 考查化学反应方向的判据 解题妙招1 化学反应方向的判据 思维方式 考点二 化学反应的 调控 知识解构 知识点1 合成氨反应的原理分析 ∣ 知识点2 工业合成氨的适宜条件 知识点3 工业合成适宜条件的选择 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 考向 3 考查 催化剂在化学反应调控中的作用分析 解题妙招1 合成氨反应适宜条件的选择 解题妙招 2 化学反应适宜条件选择的思维流程 ) ( 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--五年真题 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 T12（A） 化学反应的调控 T16(2) 考向解读--洞悉趋势 精准预判 ►命题解码：(1) 依托工业合成、废气治理、资源转化等化工生产素材与陌生可逆反应情境，以焓变△H、熵变△S为核心，考查反应自发性的判断；融合速率、平衡移动、QcK判据分析，侧重变化观念与平衡思想核心素养。常结合工艺流程设问，区分温度、压强、浓度对反应方向、反应速率、平衡限度的不同影响，厘清：焓变、熵变单一判据均不充分，温度是调控反应自发方向的关键条件。 (2) 以新型催化工艺、能源转化、环境治理等前沿科技与工业真实背景，围绕反应自发性判断、工业适宜条件选择、多反应竞争体系设置选择题、工艺流程填空；突出速率与平衡限度的矛盾权衡，强化新情境下表格、图像数据提取，要求兼顾动力学（反应快慢）与热力学（反应方向、限度）双维度进行综合分析，考查化学建模与证据推理能力。 (3) 依托化学实验、生活中化学变化等现实素材，结合实验条件调控探究，考查方案评价、原因解释；落实北京高考素养导向，依托陌生反应，要求结合△H、△S、平衡常数综合解释反应能否发生、条件如何调控，辨析 “反应自发” 与 “反应实际能否发生（速率）” 的区别，解释工业条件取舍的综合逻辑。 ►复习目标： 1.明晰焓变△H、熵变△S、的含义，掌握复合判据△G=△H-T△S判断反应自发方向；明确焓判据、熵判据的局限性，理解温度对反应自发方向的调控作用，区分反应自发（热力学）和反应速率（动力学）两个不同层面问题。 2.熟练整合反应速率、化学平衡知识模型，能够分析温度、压强、浓度、催化剂对反应方向、反应速率、平衡转化率、产物选择性的综合影响；可以针对工业真实体系，权衡速率与限度矛盾，分析、评价、选择化工适宜生产条件，会结合Qc与K的相对大小辅助分析条件改变对反应体系的影响。 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 化学反应的方向 知●识●解●构 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 。 得分速记 （1）自发反应具有方向性，即反应的某个方向在一定条件下自发进行，而该反应的逆方向在该条件下肯定不能自发进行。 （2）自发≠迅速发生；自发≠不需任何条件；自发性只判断反应趋势，与反应速率无关。 （3）不要混淆“自发进行”和“常温自发”；自发反应依然可能需要启动条件（如点燃）。 知识点2 焓变、熵变对化学反应方向影响 1．熵与熵变 （1）熵的含义：熵是衡量一个体系 的物理量，即表示体系的 或 的物理量。 越大，体系越 ，体系的熵就越 。用符号S表示。同一条件下，不同物质有不同的熵值，同一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：熵变是反应前后体系 ，用 表示，化学反应的 越大，越有利于反应 进行。 2．化学反应的方向与能量的关系 能量变化是一个与反应能否自发进行有关的因素，但 决定反应能否自发进行的惟一因素。 （1）多数能自发进行的化学反应是 反应。 例如：在常温、常压下，氢氧化亚铁被氧化为氢氧化铁的反应是自发的，反应放热： 4Fe(OH)2(s)＋2H2O（1）＋O2(g)===4Fe(OH)3(s) ΔH(298 K)＝－444.3 kJ/mol （2）有不少 反应也能自发进行。 例如：NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)===CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O（1） ΔH(298 K)＝＋37.30 kJ/mol （3）有一些吸热反应在室温条件下 自发进行，但在 温度下则能自发进行。 例如：在室温下和较高温度下均为吸热过程的CaCO3的分解反应。 CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g) ΔH(298 K)＝＋178.2 kJ/mol ΔH(1 200 K)＝＋176.5 kJ/mol 结论：研究表明，对于化学反应而言，绝大多数放热反应都能自发进行，且反应放出的热量越多，体系能量降低得也越多，反应越完全。可见，反应的焓变是制约化学反应能否自发进行的因素之一。 注意：①反应能量判据 决定反应能否自发进行的惟一因素。②有些 反应也能自发进行。 3．化学反应的方向与熵变的关系 化学反应中要发生物质的变化或物质状态的变化，因此存在着熵变。反应的熵变ΔS为反应产物总熵与反应物总熵之差。对于确定的化学反应，在一定条件下具有确定的熵变。 （1）许多 的反应在常温、常压下可以自发进行。产生 的反应，气体物质的 的反应，熵变通常都是正值，为 反应。 例如：2H2O2(aq)===2H2O(l)＋O2(g)；NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)===CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(l)； （2）有些熵增的反应在常温、常压下 自发进行，但在 温度下可以自发进行。 例如：CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)；C(石墨，s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)； （3）铝热反应是 的反应，它在一定条件下也可以 进行。 例如：2Al(s)＋Fe2O3(s)===Al2O3(s)＋2Fe(s)； 结论：研究表明，除了热效应外，决定化学反应能否自发进行的另一个因素是体系的 ， 自发反应有趋向于体系 的倾向。 得分速记 1.少数熵减少的反应在一定条件下也可以自发进行，如NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)。 2.孤立体系或绝热体系的自发过程才向着熵增的方向进行。 知识点3 化学反应方向的复合判据 1．复合判据：ΔH－TΔS 0，反应正向自发进行 （1）适用条件：恒温恒压 （2）局限性：只能判断反应发生的可能性，不能判断反应是否实际发生 2．温度对反应方向的影响 （1）当ΔH＜0，ΔS＞0时，ΔG＜0，反应 进行。 （2）当ΔH＞0，ΔS＜0时，ΔG＞0，反应 进行。 （3）当ΔH＞0，ΔS＞0或ΔH＜0，ΔS＜0时，反应是否自发进行与 有关，在一定温度下可使ΔG＝0，即反应达平衡状态。 （4）ΔH<0、ΔS<0时，则ΔH-TΔS在较低温度时可能 零，所以 有利于反应自发进行。图解如下： 3．反应自发进行的最低或最高温度的计算 （1）计算依据：△H－T△S≤0 ①若△S＞0，则T ，为 温度 ②若△S＜0，则T ，为 温度 （2）注意单位的换算 ①△S的单位为： ②△H的单位为： ③T的单位为： 4．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。 （1）不能片面地用焓判据、熵判据孤立判断。 （2）不能忽视温度在大多数化学反应方向判断中的作用。 （3）不能错误认为“自发反应”不需要任何条件。 （4）不能忽视ΔH、T、ΔS单位的协调一致。 得分速记 （1）根据ΔH－TΔS＜0判断的只是反应能否自发进行的可能性，具体的反应能否实际发生，还涉及到化学反应速率的问题。 （2）自发反应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)；有的需要一定条件引发反应，一旦反应后即可自发进行。如：碳的燃烧需要点燃。 （3）一般的，如果一个过程是自发的，则其逆过程就是非自发的。非自发过程要想发生，则必须对它做功，如利用水泵可将水从低处抽向高出，通电可将水分解生成氢气和氧气。 考●向●破●译 考向1 考查自发过程和自发反应的概念 例1（25-26高二上·北京通州·期末）依据下列事实进行的推测正确的是 事实 推测 A 酸性： 酸性： B 难溶于盐酸，可作“钡餐”使用 可代替作“钡餐” C 常温常压下，和混合无明显现象 在该条件下不自发 D 的沸点高于 的稳定性高于 A．A B．B C．C D．D 【变式1·变载体】下列说法正确的是 A．放热反应一定是自发反应 B．熵增的反应不一定是自发反应 C．固体溶解一定是熵减小的过程 D．非自发反应在任何条件下都一定不能发生 【变式2】下列关于反应自发性的说法正确的是 A．△H＜0、△S＞0的反应，有利于自发进行 B．化合反应都是放热反应，分解反应都是吸热反应 C．凡是放热反应都是自发的，吸热反应都是非自发的 D．自发反应在任何条件下都能自动进行，现象明显 【变式3】（2025·北京昌平·二模）固体硫化物电池在回收过程中产生大量气体，以下是几种工业处理的方式。 资料：是硫单质的一种形式，化学性质与S相似。 Ⅰ．甲烷硫化氢转化法：　ΔH (1)已知： ①　 ②　 可求出ΔH=_____。 (2)从能量角度说明该反应用于工业生产的弊端_____。 Ⅱ．电化学循环法：采用溶液吸收处理，并通过电解池实现“吸收液”的再生，同时制取氢气，其原理如图所示。 (3)写出反应器内发生反应的离子方程式_____。 (4)结合电极反应式说明“吸收液”在电解池中是如何再生的_____。 Ⅲ．克劳斯法：　△H<0。 (5)一定条件下，将和按的比例向反应容器内投料，相同时间内，产率随温度的变化如图所示。解释随温度升高，产率先增大后减小的原因_____。 (6)其他条件相同时，某温度下，产率随值的变化如图所示。该温度是_____℃。值过高不利于提高产率的原因是_____。 考向2 考查化学反应方向的判据 例2（2026·北京·模拟预测）依据图示关系，下列说法不正确的是 A．反应①是吸热反应 B．△H3=△H1+△H2 C．反应③是一个熵增的反应 D．数据表明：V2O5(s)的能量比V2O4(s)低，更稳定 解题妙招 化学反应方向的判据思维方式 1.先抓口诀 “焓减熵增恒自发，焓增熵减永不自发；同号看温度定自发”。 2.牢记自发性只代表趋势，与速率、平衡转化率无关。 3.温度 T 恒为热力学正值，计算判据时统一单位，ΔH 常用 kJ/mol、ΔS为 J/(mol・K)，务必换算单位再比较，警惕概念偷换类陷阱。 【变式1·变载体】下列说法正确的是 A．甲烷的标准燃烧热，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为  B．增大反应物浓度，可以增大活化分子百分数，增大反应速率，增大化学平衡常数 C．常温下，反应能自发进行，则该反应的 D．和的反应中，反应物的总能量小于生成物的总能量 【变式2·变题型】下列关于化学反应方向的说法正确的是 A．凡是放热反应都是自发反应 B．非自发反应任何条件都不能发生 C．凡是熵增大的反应都是自发反应 D．反应是否自发与熵变和焓变都有关 【变式3·变考法】已知： 化学键 键能/ 946 436 391 416 反应Ⅰ： 反应Ⅱ： 下列说法不正确的是 A．通过反应Ⅰ计算： B．反应Ⅰ恒压时充入稀有气体：分解率不变 C．反应Ⅱ为气体分子数增加的反应：熵增加，在一定温度下可自发进行 D．通过反应Ⅱ可以计算生成1mol碳碳π键：放出能量 考点二 化学反应的调控 知●识●解●构 知识点1 合成氨反应的原理分析 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)可逆性：反应为 反应 (2)体积变化：正反应是气体体积 的反应 (3)焓变：ΔH 0，熵变：ΔS 0 (4)自发性：常温(298 K)下，ΔH－TΔS 0，能自发进行 2、提高合成氨反应速率和平衡转化率的条件比较 原理分析：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 条件 提高反应速率 提高平衡转化率 综合结果 压强 高压 高压 高压 温度 高温 低温 兼顾速率和平衡，且考虑催化剂活性 催化剂 使用 无影响 使用 浓度 增大反应物浓度 增大反应物浓度，降低生成物浓度 增大反应物浓度，且不断减少生成物浓度 知识点2 工业合成氨的适宜条件 1、从压强、温度、催化剂等方面考虑合成氨的适宜条件 (1)压强 ①原理分析： ②选用条件：目前，我国合成氨厂一般采用的压强为 MPa ③合成氨时不采用更高压强的理由： (2)温度 ①原理分析： 有利于提高原料的平衡转化率 ②选用条件：目前，在实际生产中一般采用的温度为 ℃ ③不采用低温的理由： ④升高温度能提高化学反应速率，但工业合成氨温度不能太高的理由是： 得分速记 工业生产中，必须从反应限度和反应速率两个角度选择合成氨的适宜条件，既要考虑尽量增大反应物的转化率，充分利用原料，又要选择较快的反应速率，提高单位时间内的产量，同时还要考虑设备的要求和技术条件 (3)催化剂 ①原理分析：在高温、高压下，N2和H2的反应速率仍然 ②选用条件：通常采用加入以 的多成分催化剂，又称 ③选择催化剂的理由： 另外，为了防止混有的杂质使催化剂“中毒”，原料气必须经过 (4)浓度 ①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 ②采取的措施：采取 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；应将NH3分离后的原料气 ，并及时 ，使反应物保持一定的浓度 ③采取该措施的理由：分离出NH3以促使平衡向 移动，此外原料气的循环使用并及时补充原料气，既提高了原料的 ，又提高了反应 ，有利于合成氨反应 2、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 根据反应器可使用的钢材质量及综合指标来选择压强(10～30 MPa) 温度 适宜温度，400～500 ℃ 催化剂 使用铁触媒做催化剂 浓度 N2和H2的物质的量之比为1∶2.8的投料比，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 3、合成氨的工艺流程 知识点3 工业合成适宜条件的选择 1、选择工业合成适宜条件的原则 (1)考虑参加反应的物质 、 和 等本身因素 (2)考虑影响化学反应速率和平衡的温度、压强、浓度、催化剂等反应条件 (3)选择适宜的生产条件还要考虑设备条件、安全操作、经济成本等情况 (4)选择适宜的生产条件还要考虑环境保护及社会效益等方面的规定和要求 2、选择工业合成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 3、选择适宜工业生产条件的流程 (1)分析反应特点。主要分析反应的方向性、可逆性、反应热和熵变等 (2)原理分析。根据反应特点，利用影响反应速率的因素和勒夏特列原理分析增大反应速率、提高原料转化率的反应条件 (3)根据实验数据进一步分析反应条件，确定适宜条件的范围及催化剂的筛选 (4)根据工业生产的实际情况、经济效益及环保要求等最终确定适宜的条件 4、选择工业合成适宜条件的参考依据 外界 条件 有利于加快 速率的条件控制 有利于平衡 正向移动的条件控制 综合分析结果 浓度 增大反应物的浓度 增大反应物的浓度、 减小生成物的浓度 不断地补充反应物、及时地分离出生成物 催化剂 加合适的催化剂 不需要 加合适的催化剂 温度 高温 ΔH＜0 低温 兼顾速率和平衡，考虑催化剂的适宜温度 ΔH＞0 高温 在设备条件允许的前提下，尽量采取高温并考虑催化剂的活性 压强 高压(有气体参加) Δνg＜0 高压 在设备条件允许的前提下，尽量采取高压 Δνg＞0 低压 兼顾速率和平衡，选取适宜的压强 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 解题妙招 合成氨反应适宜条件的选择 工业生产中，必须从反应限度和反应速率两个角度选择合成氨的适宜条件，既要考虑尽量增大反应物的转化率，充分利用原料，又要选择较快的反应速率，提高单位时间内的产量，同时还要考虑设备的要求和技术条件。 【变式1】（2026·北京东城·一模）根据制氢方式及碳排放量的不同，工业合成氨有以下类型： 类型 制氢方式 碳排放量 灰氨 由天然气制“灰氢” 高 绿氨 “风电”电解水制“绿氢” 接近零 下列说法不正确的是 A．工业合成氨的化学方程式为 B．工业合成氨属于氮的固定 C．制“灰氨”涉及键断裂，制“绿氨”涉及键断裂 D．氨的沸点比、低，易液化分离 【变式2】（2024·北京门头沟·一模）氨是一种重要的化工原料，迄今为止，人类仍然在追求低成本、高产率的合成氨技术。 Ⅰ．直接合成氨。 (1)根据图1所示的能量转换关系，合成的热化学方程式为_______。 (2)为了解决合成氨反应速率和平衡产率的矛盾，选择使用双催化剂，通过光辐射产生温差。使在_______(填“热”或“冷”，下同)表面断裂，氨气在_______表面生成，有利于提高合成氨的反应速率和平衡产率。 Ⅱ．电化学法合成氨。 应用电化学原理，硝酸盐亚硝酸盐氨，实现了高效合成氨，装置如图2。 (3)生成的电极反应式是_______。 (4)当电路中有电子通过时，一定量的被还原生成和_______。 Ⅲ．氯化镁循环法合成氨。 (5)选用试剂完成转化。 ①选用进行转化，将置于中能释放出，反应的方程式是_______。 ②选用固体进行转化，依据合成氨的过程(如图3)，写出合成氨的总反应方程式：_______。 ③相比于，用固体转化的优点有_______(写出一条即可)。 【变式3】（2025·北京·三模）氨分解制氢是一种极具前景的便携式制氢方法，不同压强下氨的平衡转化率随温度变化如下。下列说法正确的是 A．断开键吸收的能量小于形成键与键放出的能量之和 B．氢气和氮气的物质的量之比保持不变，说明氨分解反应达到平衡状态 C．400K时，对应氨的平衡转化率大于，是因为此情况下，对应的平衡常数比的大 D．生产条件可选择高温、适当压强和加入催化剂 考向2 考查工业上选择适宜生产条件的原则 例2（2025·北京东城·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 解题妙招 化学反应适宜条件选择的思维流程 【变式1】（2025·北京延庆·一模）硝酸是重要化工原料，工业合成氨以及氨氧化制取硝酸的原理示意图如下。 下列说法不正确的是 A．合成塔中合成氨的反应条件都是为了提高平衡转化率 B．氧化炉中反应的化学方程式： C．A物质可以是空气或氧气，目的是使尽量充分的转化为 D．生产过程中吸收塔产生的尾气可用碱液吸收 【变式2】（2025·北京顺义·模拟预测）Fenton法常用于处理含难降解有机物的工业废水，通常是在调节好pH和Fe2+中加入H2O2，所产生的羟基自由基能氧化降解污染物，羟基自由基的产生与溶液pH大小有关。现运用该法降解有机污染物p—CP探究有关因素对该降解反应速率的影响。 【实验过程】取20mL工业废水，加入一定量FeSO4溶液和NaOH溶液，调节Fe2+浓度和pH，再加入一定浓度H2O2，用数据采集器测定p—CP的变化情况。 【实验数据】 实验编号 H2O2溶液 Fe2+溶液 蒸馏水 pH 温度 c/mol•L-1 V/mL c/mol•L-1 V/mL V/mL T/K ① 6.0×10-3 1.5 0.30×10-3 3.5 10 3 298 ② 6.0×10-3 1.5 0.30×10-3 3.5 10 3 313 ③ 6.0×10-3 3.5 0.30×10-3 3.5 8 3 298 ④ 6.0×10-3 1.5 0.30×10-3 4.5 9 3 298 ⑤ 6.0×10-3 1.5 0.30×10-3 3.5 10 10 298 下列说法中不正确的是 A．实验①②说明其它条件相同时，适当升温可以提高降解速率 B．实验①③的目的是探究H2O2浓度对降解速率的影响 C．实验①③④说明浓度改变对降解速率的影响H2O2大于Fe2+ D．实验⑤降解反应趋于停止的原因可能是Fe2+与H2O2反应生成Fe(OH)3沉淀 【变式3】某化工厂生产硝酸的流程如图l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，装置①③④中发生了氧化还原反应 B．装置②中利用氨易液化的性质实现反应物和生成物的分离 C．装置③中最佳反应条件是铂网成分为纯铂、温度为900℃ D．装置④中通入过量空气可以提高硝酸的产率 考向3 考查催化剂在化学反应调控中的作用分析 例3研究不同条件对相同体积相同物质的量浓度的分解速率的影响，得到如下数据。由此不能得出的结论是： 序号 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 酸碱性 中性 中性 碱性 /℃ 95 95 50 反应时间/h 1 3 1 催化剂（等量） 无 无 无 分解百分率（%） 0.8 57.4 2.6 1.1 96.3 4.8 35.5 100 95.0 A．与对分解都有催化作用，但催化效果更好 B．由Ⅰ与Ⅱ可知其它条件相同时，时间越长，分解越彻底 C．由Ⅰ与Ⅲ可知其它条件相同时，温度越高，分解越快 D．由Ⅰ与Ⅲ可知其它条件相同时，碱性越强，分解越快 【变式1】（24-25高二上·北京·期中）工业合成：  。下列分析不正确的是 A．使用催化剂可以提高反应物中活化分子百分数，但不能改变反应的 B．增大合成氨的反应速率与提高平衡混合物中氨的含量所采取的措施均一致 C．已知平衡体系中的沸点最高，则可通过液化的方法分离出，从而提高其产率 D．断裂和的共价键所需能量小于断裂的共价键所需能量 【变式2】（24-25高三下·北京海淀·阶段检测）工业上可用“氨催化氧化法”生产，以氨气、氧气为原料，在合金催化剂存在下生成和副产物的两个竞争反应化学方程式如下： Ⅰ． Ⅱ． 现将、充入恒容密闭容器中，在上述催化剂作用下发生反应，不同温度下反应相同时间，有关物质的量关系变化曲线分别如图所示： 已知：有效转化率 下列说法不正确的是 A．400℃时，主要发生反应Ⅱ B．由图分析工业上用氨催化氧化制备，最佳温度约为840℃ C．520℃时，的有效转化率约为33% D．反应器内存在 【变式3】的捕集与利用有助于“碳中和”。 (1)的捕集。 ①常温下，可用过量的氨水捕集，该反应的离子方程式为_______。 ②乙醇胺也能捕集。乙醇胺的沸点高于氨的原因是_______。 (2)催化加氢制甲醇。经过“吸附→反应→脱附”等过程，主要反应为： 反应I：   反应II：   反应III：   3.0MPa时，将的原料气匀速通过装有催化剂的反应管，测得产率随温度的变化如图所示： ①240℃时，若，反应管出口处检测到，则的选择性=_______。[的选择性] ②温度高于260℃，产率下降的可能原因是_______。 ③研究发现，可由(吸附在催化剂表面的物种用*标注)转化生成，与或作用生成的相对能量变化如图所示，在催化剂表面修饰羟基的优点是_______。 (3)制环状碳酸酯。与环氧乙烷()转化为环状碳酸酯的一种可能机理如图所示，图中表示催化剂。 ①中间体X的结构简式为_______。 ②若用代替环氧乙烷，相同条件下，生成的产率远大于，其原因是_______。 真题溯源·考向感知 ——溯源真题逻辑，感知高考考向 1．（2026·云南卷，3，3分）合成氨工艺沿革，诠释科学精神传承。几种固氮方式如图，下列说法正确的是 A．NO是红棕色、有刺激性气味的气体 B．NH4HCO3易溶于水，其电离方程式为 C．合成氨工业中采用循环操作主要是为了提高N2和H2的利用率 D．新型催化剂能降低N2生成的反应热 2．（2026·湖北卷，11，3分）在温和条件下，、和在催化下直接反应合成，反应机理如图（*表示吸附态）。 下列说法错误的是 A．氨的合成反应方程式为 B．增大催化剂的表面积会提高的平衡产率 C．温度升高不一定有利于的生成 D．过程促进催化剂活性的恢复 3．（2025·海南卷，8，3分）等温等压下，  。此反应放出的热用于火力发电，能量转化效率为。下列说法错误的是 A．该反应 B．产物为时，反应放出的热量减少 C．该反应在燃料电池模式下进行，反应焓变为， D．该反应在燃料电池模式下做电功，转化效率为， 4．（2026·黑吉辽蒙卷，18，14分）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）。 5．（2025·黑吉辽蒙卷，18，14分）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 (1)该反应的_______0(填“>”或“<”)。 (2)已知的燃烧热分别为，则上述合成反应的_______(用a、b和c表示)。 (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 ③483K时，出口处的值为_______(精确至0.01)。 ④A点反应的浓度商_______(用物质的量分数代替浓度计算，精确至0.001)。 2 / 3 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $