第04讲 化学反应的方向与调控（复习讲义）（广东专用）2027年高考化学一轮复习讲练测

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 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 自发过程和自发反应 考向2 化学反应方向的判据 解题妙招1 思维建模 焓变、熵变和温度对化学反应方向的影响 考点二 化学反应的调控 知识解构 知识点1控制反应条件的目的及措施 知识点2工业合成氨条件的选择 考向破译 考向1 合成氨反应适宜条件的选择 考向2 工业上选择适宜生产条件的原则 解题妙招1 思维建模 化学反应适宜条件选择的思维流程和原则 04 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 化学反应的方向 T19，2分 化学反应的调控 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，高考命题以选择题和非选择题均有呈现，主要考查化学反应的熵变及反应进行的方向、化工生产中条件的选择等。 2．从命题思路上看，侧重以化工生产为背景，考查化学反应速率和化学平衡知识在生产中的应用，以选择化工生产条件。在选择题中，考查反应进行的方向，工业生产适宜条件的选择；在非选择题中，通过图像或表格提供信息，从反应时间、投料比值、催化剂的选择、转化率等角度考查生产条件的选择 ►复习目标： 1.结合学过的化学反应实例，了解自发过程和化学反应的自发性。 2.通过“有序”和“无序”的对比，了解熵和熵变的意义。 3.初步了解焓变和熵变对化学反应方向的影响，能用焓变和熵变解释化学反应的方向，培养证据推理与模型认知能力。 4.认识化学反应速率和化学平衡的综合调控在生产、生活和科学研究中的重要作用。 5.知道催化剂可以改变反应历程，对调控化学反应速率具有重要意义。 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)能够自发进行的反应在常温下不一定能够发生，自发性只能用于判断反应的方向，不能确定反应是否一定会发生和发生的速率。 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。 注意：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 自发过程和自发反应 例1下列说法正确的是 A．铁在潮湿的空气中生锈属于非自发反应 B．乙烯聚合为聚乙烯是熵减的过程 C．自发反应一定是放热反应 D．放热反应一定是自发反应 【变式1】下列说法中，正确的是 A．的反应均是自发进行的反应 B．能够自发进行的反应一定是放热反应 C．能够自发进行的反应一定是熵增的过程 D．冰在室温下自动熔化成水，这是熵增的过程 【变式2】下列过程属于非自发反应的是 A．氢气在氧气中燃烧 B．钢铁在空气中生锈 C．氧化钙跟水反应生成消石灰 D．电解水生成氢气和氧气 考向2 化学反应方向的判据 例1经研究，反应分两步进行： Ⅰ．    K1快反应（瞬间完成）； Ⅱ．    K2慢反应。 将一定量的A(g)和B(g)充入恒容密闭容器中，分别在温度T1、T2条件下进行反应，测得c(A)随时间t的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是 A．反应Ⅰ在低温下自发进行 B．总反应的平衡常数K和K1、K2的计算关系是 C．加入催化剂，反应达到平衡所需时间大幅缩短，是因为催化剂降低了反应Ⅰ的活化能 D．温度越高，A达到相同转化率耗时越长的可能原因是升温过程Ⅰ平衡逆向移动，X浓度减小对过程Ⅱ速率的影响大于温度对过程Ⅱ速率的影响 解题妙招 焓变、熵变和温度对化学反应方向的影响 (1)反应能否自发进行需综合考虑焓变和熵变对反应的影响，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。 (2)焓变、熵变和温度对化学反应方向的影响 ΔH ΔS ΔH－TΔS 反应情况 － ＋ 永远是负值 在任何温度下过程均自发进行 ＋ － 永远是正值 在任何温度下过程均非自发进行 ＋ ＋ 低温为正高温为负 低温时非自发，高温时自发 － － 低温为负高温为正 低温时自发，高温时非自发 【变式1】（2025·广东惠州·三模）在的催化作用下，向200℃的恒温恒容密闭容器中充入和，发生反应，反应过程及能量变化如图所示。下列说法正确的是 A．由图可知，反应i和反应ii均为放热反应 B．该反应在任何温度下都不能自发进行 C．其他条件不变，降低温度可以提高总反应中甲烷的转化率 D．其他条件不变，升高温度，该反应化学平衡常数增大 【变式2】（2026·广东梅州·一模）中国科学院化学研究所发表了催化氢化机理。其机理中化合物化合物的过程和其相对能量变化如图所示。下列说法不正确的是 A．选择更优催化剂可以提升单位时间内的转化率 B．该过程的总反应速率主要由过程①决定 C．化合物化合物的过程包含两个基元反应 D．低温有利于化合物化合物的反应自发进行 考点二 化学反应的调控 知●识●解●构 知识点1控制反应条件的目的及措施 1．控制反应条件的目的 (1)促进有利的化学反应：通过控制反应条件，可以_________化学反应速率，_________反应物的转化率，从而促进有利的化学反应进行。 (2)抑制有害的化学反应：通过控制反应条件，也可以_________化学反应速率，__________________有害物质的产生或控制副反应的发生，从而抑制有害的化学反应继续进行。 2．控制反应条件考虑因素：在实际生产中常常需要结合_________、_________、_________等情况，综合考虑影响化学反应速率和化学平衡的因素，寻找适宜的生产条件。此外，还要根据_________及_________等方面的规定和要求做出分析，权衡利弊，才能实施生产。 3．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_________)、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_________、溶液的_________、气体的_________ (或_________)等改变可逆反应的限度，从而_________转化率。 4．工业上选择适宜生产条件的原则 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 _________反应物的浓度 _________反应物的浓度、减小生成物的浓度 不断地_________反应物、及时地_________出生成物 催化剂 加合适的_______ 不需要 加合适的_________ 温度 _________ ΔH＜0 _________ 兼顾速率和平衡，考虑催化剂的_________ ΔH＞0 _________ 在设备条件允许的前提下，尽量采取_________并考虑催化剂的_________ 压强 _________ (有气体参加) Δνg＜0 _________ 在设备条件允许的前提下，尽量采取_________ Δνg＞0 _________ 兼顾速率和平衡，选取_________ 得分速记 1．选择原则：反应速率快，产品含量高 (1)温度 ①所选温度兼顾反应速率快，产品含量高 ②尽可能选择催化剂的最大温度 (2)压强 ①所选压强对反应物转化率的影响变化幅度大 ②压强不能无限大，防止增大设备成本和动力成本 (3)催化剂 ①选用催化效率高的催化剂 ②催化剂对反应有选择性，同一反应物选用不同的催化剂，产物可能不同 A+BC A+BD ③某些物质能够使催化剂中毒，失去活性 (4)浓度：原料尽可能循环利用 ①适当增大廉价物质的浓度，提高难获得原料的转化率。 ②必要时可以采用循环反应，以增大原料利用率。 (5)反应热的综合利用：一般采用热交换器 (6)反应容器的选择：恒压容器有利于提高反应物的转化率 知识点2工业合成氨条件的选择 1．合成氨反应的特点 (1)反应：合成氨反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。已知298 K时：ΔH＝－92.4 kJmol－1，ΔS＝－198.2 Jmol－1K－1。 (2)特点： ①_________反应 ②_________反应：ΔH<0 ③_________的反应：ΔS<0 ④常温(298 K)下，ΔH－TΔS_____0，_________进行。 2．合成氨反应特点的分析 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 _________ _________ _________ _________ 提高平衡混合物中氨的含量 _________ _________ _________ _________ 3．工业合成氨的适宜条件 1)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( MPa) 温度 适宜温度， ℃ 催化剂 使用铁触媒做 剂(500℃左右时的活性最大) 浓度 N2和H2的物质的量之比为 的投料比，氨及时从混合气中分离出去 2)问题讨论 (1)压强：目前我国合成氨厂一般采用的压强在10～30 MPa，不采用更高压强的理由是：压强越大，对设备的要求越高、需要的动力越大。 (2)温度：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： ①合成氨反应为放热反应，升高温度，转化率降低。 ②400～500℃催化剂活性最大，升高温度，催化剂活性减弱。 注意：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。 4．合成氨的生产流程 (1)生产流程 (2)流程分析 ①原料气干燥、净化：除去原料气中的水蒸气及其他气体杂质，防止与催化剂接触时，导致催化剂“中毒”而降低或丧失催化活性 ②压缩机加压：增大压强 ③热交换：合成氨反应为放热反应，反应体系温度逐渐升高，为原料气反应提供热量，故热交换可充分利用能源，提高经济效益。 ④冷却：生成物NH3的液化需较低温度采取迅速冷却的方法，可使气态氨变成液氨后及时从平衡混合物中分离出来，以促使平衡向生成NH3的方向移动。 ⑤循环使用原料气：因合成氨反应为可逆反应，平衡混合物中含有原料气，将NH3分离后的原料气循环利用，并及时补充N2和H2，使反应物保持一定的浓度，以利于合成氨反应，提高经济效益。 考●向●破●译 考向1 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】（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】（2025·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 工业上选择适宜生产条件的原则 例1（2025·江西新余·模拟预测）乙烯水合制备乙醇具有生产成本低，能耗小，环保等优点，此合成反应的条件为加热、加压()、浓硫酸作催化剂。反应机理为： ①； ②； ③____________________________________。 请回答下列问题： (1)补齐反应③____________________________________。 (2)又知 则气相条件下乙烯水合制乙醇反应的热化学方程式为______________________________________________。 (3)向某密闭容器中加入2 mol乙烯、，控制压强为1.5MPa使乙烯、水反应转化为乙醇。又知合成过程中会发生乙醇的异构化反应：。测得反应过程中乙烯的平衡转化率，平衡时体系中乙醇、二甲醚的体积分数与反应体系温度间的关系如下图所示。 ①图中三条曲线中，表示平衡转化率的是_____________，表示乙醇体积分数的是___________，后，a曲线代表的量值又增大的可能原因是__________________________。 ②合成中为何不使用更高的压强______________________，若不考虑乙醇的异构化反应，当乙烯的平衡转化率为时，的平衡常数_____________。 (4)乙醇的异构化反应中，正逆反应速率方程可表示为，与只与温度有关。若在对应反应温度下，平衡常数，，则________________。 解题妙招 化学反应适宜条件选择的思维流程和原则 (1)化学反应适宜条件选择的思维流程 (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 【变式1】（2026·北京大兴·三模）以为原料合成有机物成为化学科学家研究的热点。回答下列问题： Ⅰ. 和可以通过催化生成甲醇，其涉及的化学反应如下： ① ② 已知：的选择性 (1)一定条件下，体系中反应达平衡后，若增大压强，的选择性___________(填“增大”“减小”或“不变”)。 (2)，在1 L密闭容器中充入和3.2 mol，平衡时体系中含有0.6 mol，此时的选择性为60%，该温度下反应①平衡常数K为___________。 (3)对催化剂做性能测试时：一定条件下使、混合气体通过反应器，检测反应器出口气体的成分及其含量，计算的转化率以评价催化剂的性能。 ①一定条件下，测得反应器出口中含碳物质的物质的量之比，则该温度下的转化率为___________。 ②其他条件相同时，催化剂A和催化剂B在不同温度下的催化性能分别如图1、2所示，实际生产时选用催化剂A，试分析原因___________。 Ⅱ.科学家研究出如图3所示装置，可以转化为燃料气体。 (4)电解质为稀溶液，该装置工作时，b电极的电极反应式为___________。 (5)若导线中通过2 mol电子，a极电解质溶液的pH___________(填“增大”“减小”或“不变”)，b极电解质溶液变化的质量___________g。 【变式2】（2025·河南开封·模拟预测）硫酸是硫的化合物中最重要的含氧酸，在工农业生产中有着重要的应用，工业上常采用二氧化硫催化氧化制硫酸。回答下列问题： (1)二氧化硫在钒触媒表面反应历程如图。 反应的焓变_______（用代数式表示）。 (2)在密闭容器中，加入2mol 、1mol 在催化剂表面发生反应：（正反应放热）。测得平衡转化率随温度（℃）和压强（MPa）变化关系如图所示。 ①图中横坐标对应的物理量为_______（填“温度”或“压强”）。曲线①②③表示的物理量由大到小顺序为_______（填序号），判断理由为_______。 ②一定温度下，保持压强不变，测得平衡转化率为0.9，则反应的平衡常数______；此时若保持压强不变，向平衡体系中再通入和，平衡______（填“正向”“逆向”或“不”）移动，欲提高的利用率，可采取的措施为______。 (3)实际生产中，吸收三氧化硫的设备中常采用三氧化硫从底部通入而98.3%的浓硫酸从顶部喷洒的方法，目的是______。 真题溯源·考向感知 ——溯源真题逻辑，感知高考考向 1．（2026·浙江·高考真题）              已知：①en代表； ②（R为常数，）； ③25℃时，。 下列说法不正确的是 A．配位键键能： B．中配位键的数目为（为阿伏加德罗常数的值） C．碱性： D．25℃时，若，则 2．（2025·海南·高考真题）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， 3．（2025·江西·高考真题）一定压强下，乙烯水合反应为： 已知： 气体均视为理想气体，下列说法正确的是 A．反应的活化能： B．恒温恒容充入，平衡向左移动 C．随温度升高而降低 D．平衡后，升高温度， 4．（2025·贵州·高考真题）TiC是一种极具潜力的超高温结构材料，其制备总反应为：   反应步骤如下： Ⅰ．   Ⅱ．   Ⅲ．   回答下列问题： (1)________，总反应的随温度T的变化关系如图，则总反应自发进行的温度条件为________。 (2)在恒容密闭容器中，加入1 mol 、5 mol C和8.4 mol氢气，以从20℃升温至1500℃后保持恒温进行反应，测得剩余固体质量分数随时间t变化关系如图。已知：剩余固体质量分数 ①148 min之前反应速率逐渐加快的原因是________。 ②M、N点的反应速率________(选填“>”“=”或“<”)，其原因是________。 ③设Q点达平衡，总压为p kPa，则1500℃时总反应的________(分压=总压×物质的量分数，用含p的代数式表示)。 (3)高温下，向和C反应体系中加入NaF，可形成TiC-NaF(l)(TiC与NaF共熔体)，最终获得TiC，原理如下： ⅰ． ⅱ．______________ ⅲ． 过程ⅱ的化学方程式为________，加入NaF有利于生成更多TiC的原因是________。 5．（2025·江苏·高考真题）合成气(和)是重要的工业原料气。 (1)合成气制备甲醇：。的结构式为，估算该反应的需要_______(填数字)种化学键的键能数据。 (2)合成气经“变换”“脱碳”获得纯。 ①合成气变换。向绝热反应器中通入和过量的：。催化作用受接触面积和温度等因素影响，的比热容较大。过量能有效防止催化剂活性下降，其原因有_______。 ②脱碳在钢制吸收塔中进行，吸收液成分：质量分数30%的吸收剂、(正价有)缓蚀剂等。溶液浓度偏高会堵塞设备，导致堵塞的物质是_______(填化学式)。减缓设备腐蚀的原理是_______。 (3)研究与不同配比的铁铈载氧体[是活泼金属，正价有]反应，气体分步制备原理示意如图甲所示。相同条件下，先后以一定流速通入固定体积的，依次发生的主要反应： 步骤Ⅰ   步骤Ⅱ   ①步骤Ⅰ中，产物气体积分数、转化率、与x的关系如图乙所示。时，大于理论值2的可能原因有_______；时，通入标准状况下的至反应结束，的选择性，则生成标准状况下和的总体积为_______。 ②时，新制载氧体、与反应后的载氧体的X射线衍射谱图如图丙所示(X射线衍射用于判断某晶态物质是否存在，不同晶态物质出现衍射峰的衍射角不同)。步骤Ⅱ中，能与反应的物质有_______(填化学式)。 ③结合图示综合分析，步骤Ⅰ中的作用、气体分步制备的价值：_______。 6．（2025·黑吉辽蒙卷·高考真题）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)。 7．（2026·黑吉辽蒙卷·高考真题）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 / 3 学科网(北京)股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 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 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 自发过程和自发反应 考向2 化学反应方向的判据 解题妙招1 思维建模 焓变、熵变和温度对化学反应方向的影响 考点二 化学反应的调控 知识解构 知识点1控制反应条件的目的及措施 知识点2工业合成氨条件的选择 考向破译 考向1 合成氨反应适宜条件的选择 考向2 工业上选择适宜生产条件的原则 解题妙招1 思维建模 化学反应适宜条件选择的思维流程和原则 04 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 化学反应的方向 T19，2分 化学反应的调控 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，高考命题以选择题和非选择题均有呈现，主要考查化学反应的熵变及反应进行的方向、化工生产中条件的选择等。 2．从命题思路上看，侧重以化工生产为背景，考查化学反应速率和化学平衡知识在生产中的应用，以选择化工生产条件。在选择题中，考查反应进行的方向，工业生产适宜条件的选择；在非选择题中，通过图像或表格提供信息，从反应时间、投料比值、催化剂的选择、转化率等角度考查生产条件的选择 ►复习目标： 1.结合学过的化学反应实例，了解自发过程和化学反应的自发性。 2.通过“有序”和“无序”的对比，了解熵和熵变的意义。 3.初步了解焓变和熵变对化学反应方向的影响，能用焓变和熵变解释化学反应的方向，培养证据推理与模型认知能力。 4.认识化学反应速率和化学平衡的综合调控在生产、生活和科学研究中的重要作用。 5.知道催化剂可以改变反应历程，对调控化学反应速率具有重要意义。 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）能够自发进行的反应在常温下不一定能够发生，自发性只能用于判断反应的方向，不能确定反应是否一定会发生和发生的速率。 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。 注意：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 自发过程和自发反应 例1下列说法正确的是 A．铁在潮湿的空气中生锈属于非自发反应 B．乙烯聚合为聚乙烯是熵减的过程 C．自发反应一定是放热反应 D．放热反应一定是自发反应 【答案】B 【解析】A．铁在潮湿空气中生锈无需外界持续做功即可发生，属于自发反应，A错误； B．乙烯聚合为聚乙烯的过程中，小分子气体转化为高分子固体，体系混乱度减小，属于熵减过程，B正确； C．自发反应不一定是放热反应，如常温下氢氧化钡晶体与氯化铵的吸热反应可自发进行，C错误； D．反应是否自发需结合、和温度共同判断，放热反应不一定是自发反应，如氧化钙与二氧化碳反应生成碳酸钙的反应，高温下不能自发进行，D错误； 故选B。 【变式1】下列说法中，正确的是 A．的反应均是自发进行的反应 B．能够自发进行的反应一定是放热反应 C．能够自发进行的反应一定是熵增的过程 D．冰在室温下自动熔化成水，这是熵增的过程 【答案】D 【解析】A．反应自发进行的判据为，仅无法保证一定小于0，反应不一定自发，A错误； B．能够自发进行的反应满足，若，部分的吸热反应在高温下也可自发进行，不一定为放热反应，B错误； C．能够自发进行的反应满足，若，部分的熵减反应在低温下也可自发进行，不一定是熵增的过程，C错误； D．同种物质的熵值：液态大于固态，冰室温下熔化成液态水的过程混乱度增大，属于熵增的过程，D正确； 故选D。 【变式2】下列过程属于非自发反应的是 A．氢气在氧气中燃烧 B．钢铁在空气中生锈 C．氧化钙跟水反应生成消石灰 D．电解水生成氢气和氧气 【答案】D 【解析】A．氢气在氧气中燃烧，虽然需要点燃或加热，但反应一旦发生，就能自发地进行下去，化学上把这一类反应称为自发反应，A不符合题意； B．钢铁在空气中生锈在常温时就能自发地进行，B不符合题意； C．氧化钙跟水反应生成消石灰在常温时就能自发地进行，C不符合题意； D．电解水生成氢气和氧气的反应，不能自发地进行，反应发生后，还需要持续地通电。一旦停止通电，反应立即停止下来。发生这类反应，需要某种“外力”的推动，化学上把这一类反应称为非自发反应。D符合题意； 故答案选D。 考向2 化学反应方向的判据 例1经研究，反应分两步进行： Ⅰ．    K1快反应（瞬间完成）； Ⅱ．    K2慢反应。 将一定量的A(g)和B(g)充入恒容密闭容器中，分别在温度T1、T2条件下进行反应，测得c(A)随时间t的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是 A．反应Ⅰ在低温下自发进行 B．总反应的平衡常数K和K1、K2的计算关系是 C．加入催化剂，反应达到平衡所需时间大幅缩短，是因为催化剂降低了反应Ⅰ的活化能 D．温度越高，A达到相同转化率耗时越长的可能原因是升温过程Ⅰ平衡逆向移动，X浓度减小对过程Ⅱ速率的影响大于温度对过程Ⅱ速率的影响 【答案】C 【解析】A．对于反应Ⅰ：，反应后气体分子数减少，为熵减的放热反应，ΔS<0，时反应自发进行，则该反应在低温下自发进行，A正确； B．平衡常数计算：，，总反应平衡常数，B正确； C．总反应的速率由慢反应（反应Ⅱ）决定，加入催化剂要大幅缩短达到平衡的时间，需要降低决速步反应Ⅱ的活化能，反应Ⅰ本身是瞬间完成的快反应，降低其活化能对总速率影响很小，C错误； D．反应Ⅰ，升温使反应Ⅰ平衡逆向移动，浓度降低；总速率由反应Ⅱ决定，浓度减小使反应Ⅱ速率减慢，若该影响大于升温对反应Ⅱ速率的加快作用，总速率会减慢，因此温度越高，A达到相同转化率耗时越长，D正确； 故选C。 解题妙招 焓变、熵变和温度对化学反应方向的影响 （1）反应能否自发进行需综合考虑焓变和熵变对反应的影响，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。 （2）焓变、熵变和温度对化学反应方向的影响 ΔH ΔS ΔH－TΔS 反应情况 － ＋ 永远是负值 在任何温度下过程均自发进行 ＋ － 永远是正值 在任何温度下过程均非自发进行 ＋ ＋ 低温为正高温为负 低温时非自发，高温时自发 － － 低温为负高温为正 低温时自发，高温时非自发 【变式1】（2025·广东惠州·三模）在的催化作用下，向200℃的恒温恒容密闭容器中充入和，发生反应，反应过程及能量变化如图所示。下列说法正确的是 A．由图可知，反应i和反应ii均为放热反应 B．该反应在任何温度下都不能自发进行 C．其他条件不变，降低温度可以提高总反应中甲烷的转化率 D．其他条件不变，升高温度，该反应化学平衡常数增大 【答案】C 【解析】A．由图可知，反应i的反应物总能量低于生成物总能量，属于吸热反应；反应ii的反应物总能量高于生成物总能量，属于放热反应，A错误； B．反应，是气体分子数增加的反应，即ΔS>0，由能量变化图可知，该反应是放热反应(即ΔH<0)，始终有，则该反应在任何温度下都能自发进行，B错误； C．总反应是放热反应，其他条件不变，降低温度，平衡正向移动，可以提高总反应中甲烷的转化率，C正确； D．总反应是放热反应，其他条件不变，升高温度，平衡逆向移动，该反应化学平衡常数减小，D错误； 故选C。 【变式2】（2026·广东梅州·一模）中国科学院化学研究所发表了催化氢化机理。其机理中化合物化合物的过程和其相对能量变化如图所示。下列说法不正确的是 A．选择更优催化剂可以提升单位时间内的转化率 B．该过程的总反应速率主要由过程①决定 C．化合物化合物的过程包含两个基元反应 D．低温有利于化合物化合物的反应自发进行 【答案】B 【解析】A．催化剂可以加快反应速率，从而可以提升单位时间内的转化率，故A正确； B．过程①的活化能为：(6.05-0.00)=6.05kJ·mol-1，②的活化能为：(11.28-2.08)=9.20kJ·mol-1，过程①的活化能小于过程②的活化能，过程①的反应速率大于过程②的反应速率，故该过程的总反应速率主要由过程②决定，故B错误； C．化合物1经两步反应转化为化合物2，每步反应均为基元反应，故C正确； D．由能量关系图可知化合物化合物的反应为放热反应，则低温有利于反应自发进行，故D正确； 故选：B。 考点二 化学反应的调控 知●识●解●构 知识点1控制反应条件的目的及措施 1．控制反应条件的目的 （1）促进有利的化学反应：通过控制反应条件，可以加快化学反应速率，提高反应物的转化率，从而促进有利的化学反应进行。 （2）抑制有害的化学反应：通过控制反应条件，也可以减缓化学反应速率，减少甚至消除有害物质的产生或控制副反应的发生，从而抑制有害的化学反应继续进行。 2．控制反应条件考虑因素：在实际生产中常常需要结合设备条件、安全操作、经济成本等情况，综合考虑影响化学反应速率和化学平衡的因素，寻找适宜的生产条件。此外，还要根据环境保护及社会效益等方面的规定和要求做出分析，权衡利弊，才能实施生产。 3．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。 4．工业上选择适宜生产条件的原则 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 得分速记 1．选择原则：反应速率快，产品含量高 （1）温度 ①所选温度兼顾反应速率快，产品含量高 ②尽可能选择催化剂的最大温度 （2）压强 ①所选压强对反应物转化率的影响变化幅度大 ②压强不能无限大，防止增大设备成本和动力成本 （3）催化剂 ①选用催化效率高的催化剂 ②催化剂对反应有选择性，同一反应物选用不同的催化剂，产物可能不同 A+BC A+BD ③某些物质能够使催化剂中毒，失去活性 （4）浓度：原料尽可能循环利用 ①适当增大廉价物质的浓度，提高难获得原料的转化率。 ②必要时可以采用循环反应，以增大原料利用率。 （5）反应热的综合利用：一般采用热交换器 （6）反应容器的选择：恒压容器有利于提高反应物的转化率 知识点2工业合成氨条件的选择 1．合成氨反应的特点 （1）反应：合成氨反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。已知298 K时：ΔH＝－92.4 kJmol－1，ΔS＝－198.2 Jmol－1K－1。 （2）特点： ①可逆反应 ②放热反应：ΔH<0 ③熵减的反应：ΔS<0 ④常温(298 K)下，ΔH－TΔS<0，能自发进行。 2．合成氨反应特点的分析 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 增大 升高 增大 使用 提高平衡混合物中氨的含量 增大 降低 增大 无影响 3．工业合成氨的适宜条件 1)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(500℃左右时的活性最大) 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 2)问题讨论 （1）压强：目前我国合成氨厂一般采用的压强在10～30 MPa，不采用更高压强的理由是：压强越大，对设备的要求越高、需要的动力越大。 （2）温度：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： ①合成氨反应为放热反应，升高温度，转化率降低。 ②400～500℃催化剂活性最大，升高温度，催化剂活性减弱。 注意：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。 4．合成氨的生产流程 （1）生产流程 （2）流程分析 ①原料气干燥、净化：除去原料气中的水蒸气及其他气体杂质，防止与催化剂接触时，导致催化剂“中毒”而降低或丧失催化活性 ②压缩机加压：增大压强 ③热交换：合成氨反应为放热反应，反应体系温度逐渐升高，为原料气反应提供热量，故热交换可充分利用能源，提高经济效益。 ④冷却：生成物NH3的液化需较低温度采取迅速冷却的方法，可使气态氨变成液氨后及时从平衡混合物中分离出来，以促使平衡向生成NH3的方向移动。 ⑤循环使用原料气：因合成氨反应为可逆反应，平衡混合物中含有原料气，将NH3分离后的原料气循环利用，并及时补充N2和H2，使反应物保持一定的浓度，以利于合成氨反应，提高经济效益。 考●向●破●译 考向1 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】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。 【变式1】（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】A．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； B．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； C．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； D．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； 故答案选B。 【变式2】（2025·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】A．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； B．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； C．“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； D．“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 工业上选择适宜生产条件的原则 例1（2025·江西新余·模拟预测）乙烯水合制备乙醇具有生产成本低，能耗小，环保等优点，此合成反应的条件为加热、加压()、浓硫酸作催化剂。反应机理为： ①； ②； ③____________________________________。 请回答下列问题： （1）补齐反应③____________________________________。 （2）又知 则气相条件下乙烯水合制乙醇反应的热化学方程式为______________________________________________。 （3）向某密闭容器中加入2 mol乙烯、，控制压强为1.5MPa使乙烯、水反应转化为乙醇。又知合成过程中会发生乙醇的异构化反应：。测得反应过程中乙烯的平衡转化率，平衡时体系中乙醇、二甲醚的体积分数与反应体系温度间的关系如下图所示。 ①图中三条曲线中，表示平衡转化率的是_____________，表示乙醇体积分数的是___________，后，a曲线代表的量值又增大的可能原因是__________________________。 ②合成中为何不使用更高的压强______________________，若不考虑乙醇的异构化反应，当乙烯的平衡转化率为时，的平衡常数_____________。 （4）乙醇的异构化反应中，正逆反应速率方程可表示为，与只与温度有关。若在对应反应温度下，平衡常数，，则________________。 【答案】（1） （2） （3） a b 后，乙醇异构化反应占主导地位 压强过大，对动力及反应容器耐压性要求越高，这会导致生产成本增大 2 MPa-1 （4） 【解析】（1）由题意可知，生成乙醇的反应为硫酸作催化剂条件下乙烯与水发生加成反应生成乙醇，反应的化学方程式为：，由盖斯定律可知，反应①+反应②+反应③=总反应，则反应③为：； （2）将已知反应依次编号为①、②，由盖斯定律可知，反应①-反应②得到反应，则反应的ΔH=(-1325 kJ/mol)-(-1274 kJ/mol) =-51 kJ/mol，则反应的热化学方程式为：； （3）①生成乙醇的反应是放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，乙烯的转化率、乙醇的体积分数均减小，乙醇的异构化反应是吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，乙醇的体积分数减小、二甲醚的体积分数增大，若温度过高，乙醇异构化反应占主导地位，会因乙醇的浓度减小，导致生成乙醇的反应向正反应方向移动，乙烯的平衡转化率增大，所以曲线a表示乙烯的平衡转化率、曲线b表示乙醇的体积分数、曲线c表示二甲醚的体积分数，t1℃后，a曲线代表的乙烯转化率又增大的可能原因是t1℃后，乙醇异构化反应占主导地位； ②生成乙醇的反应是气体体积减小的反应，增大压强，平衡向正反应方向移动，乙醇的体积分数增大，但压强过大，对动力及反应容器耐压性要求越高，导致生产成本增大，所以合成中不使用更高的压强；由题意可知，乙烯的平衡转化率为50%，则平衡时乙烯、水蒸气、乙醇的物质的量分别为：(2 mol-2 mol×50%)=1 mol、(2 mol-2 mol×50%)=1 mol、2 mol×50%=1 mol，则反应的平衡常数为：Kp==2 MPa-1； （4） 反应达到平衡时，正逆反应速率相等，则由反应速率方程可得：，整理可得：，则由题给数据可知，逆反应速率常数为：。 （5） 解题妙招 化学反应适宜条件选择的思维流程和原则 （1）化学反应适宜条件选择的思维流程 （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 【变式1】（2026·北京大兴·三模）以为原料合成有机物成为化学科学家研究的热点。回答下列问题： Ⅰ. 和可以通过催化生成甲醇，其涉及的化学反应如下： ① ② 已知：的选择性 （1）一定条件下，体系中反应达平衡后，若增大压强，的选择性___________(填“增大”“减小”或“不变”)。 （2），在1 L密闭容器中充入和3.2 mol，平衡时体系中含有0.6 mol，此时的选择性为60%，该温度下反应①平衡常数K为___________。 （3）对催化剂做性能测试时：一定条件下使、混合气体通过反应器，检测反应器出口气体的成分及其含量，计算的转化率以评价催化剂的性能。 ①一定条件下，测得反应器出口中含碳物质的物质的量之比，则该温度下的转化率为___________。 ②其他条件相同时，催化剂A和催化剂B在不同温度下的催化性能分别如图1、2所示，实际生产时选用催化剂A，试分析原因___________。 Ⅱ.科学家研究出如图3所示装置，可以转化为燃料气体。 （4）电解质为稀溶液，该装置工作时，b电极的电极反应式为___________。 （5）若导线中通过2 mol电子，a极电解质溶液的pH___________(填“增大”“减小”或“不变”)，b极电解质溶液变化的质量___________g。 【答案】（1）增大 （2）0.6 mol-2 （3） 20% 相同温度下，使用催化剂A，的转化率更大，的选择性也更大 （4） （5） 不变 18 g 【解析】（1）反应①是气体体积减小的反应，增大压强，平衡向正反应方向移动，甲醇的浓度增大，反应②是气体体积不变的反应，增大压强，平衡不移动，则一定条件下，体系中反应达平衡后，若增大压强，甲醇的选择性增大； （2）由题意可知，平衡时甲醇的物质的量为0.6 mol、选择性为60%，由公式可知，平衡时一氧化碳的选择性为40%、反应消耗二氧化碳的物质的量为：=1.0 mol，则平衡时二氧化碳的物质的量为：2.0 mol-1.0 mol=1.0 mol，一氧化碳的物质的量为：1.0 mol×40%=0.4mol；由方程式可知，平衡时氢气的物质的量为：3.2 mol-(0.6 mol×3+0.4 mol)= 1.0 mol，水蒸气的物质的量为：(0.6 mol+0.4 mol)= 1.0 mol，则反应①的平衡常数为：K==0.6 mol-2； （3）①设出口二氧化碳、甲醇、一氧化碳的物质的量分别为：24 mol、5 mol、1 mol，由碳原子个数守恒可知，起始二氧化碳的物质的量为：24 mol+5 mol+1 mol=30 mol，则二氧化碳的转化率为：=20%； ②由图可知，相同温度下，相比于催化剂B，使用催化剂A，二氧化碳的转化率更大，甲醇的选择性也更大，所以实际生产选用催化剂A； （4）由电子移动方向可知，b电极为原电池的正极，酸性条件下二氧化碳在正极得到电子发生还原反应生成一氧化碳和水，电极反应式为：； （5）a电极是原电池的负极，光照条件下水分子在负极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为：2H2O-4e-=O2↑+4H+，氢离子通过质子交换膜由负极移向正极，则由得失电子数目守恒可知，导线中通过2 mol电子时，a极电解质溶液的pH不变，b极电解质溶液增加水的质量为：Δm=2 mol××18 g/mol=18 g。 【变式2】（2025·河南开封·模拟预测）硫酸是硫的化合物中最重要的含氧酸，在工农业生产中有着重要的应用，工业上常采用二氧化硫催化氧化制硫酸。回答下列问题： （1）二氧化硫在钒触媒表面反应历程如图。 反应的焓变_______（用代数式表示）。 （2）在密闭容器中，加入2mol 、1mol 在催化剂表面发生反应：（正反应放热）。测得平衡转化率随温度（℃）和压强（MPa）变化关系如图所示。 ①图中横坐标对应的物理量为_______（填“温度”或“压强”）。曲线①②③表示的物理量由大到小顺序为_______（填序号），判断理由为_______。 ②一定温度下，保持压强不变，测得平衡转化率为0.9，则反应的平衡常数______；此时若保持压强不变，向平衡体系中再通入和，平衡______（填“正向”“逆向”或“不”）移动，欲提高的利用率，可采取的措施为______。 （3）实际生产中，吸收三氧化硫的设备中常采用三氧化硫从底部通入而98.3%的浓硫酸从顶部喷洒的方法，目的是______。 【答案】（1） （2） 温度 ①>②>③ 正反应为气体分子数减少的反应，当温度恒定时，压强越大，的转化率越大 正向 适当增加氧气的量（或加压、降温，或及时分离出） （3）延长气液接触时间，提高三氧化硫的吸收率 【解析】（1）根据盖斯定律，将反应历程中的三步反应依次加和可得反应 ，目标反应为该反应的2倍，故焓变。 （2）① 总反应正反应放热，升高温度平衡逆向移动，平衡转化率降低，该反应正反应为气体分子数减小的反应，增大压强平衡正向移动，平衡转化率增大，横坐标增大时平衡转化率逐渐降低，故横坐标对应物理量为温度。相同温度下，压强越大，平衡转化率越高，曲线①对应转化率最高，曲线③对应转化率最低，故曲线①②③表示的压强由大到小顺序为①>②>③。 ② 初始物质的量为2mol，平衡转化率为0.9，故反应的物质的量为，结合反应计量数可知，平衡时，，，平衡时总物质的量为。各物质的分压分别为，，，代入平衡常数表达式：。 保持压强不变，再通入和后，总物质的量为，此时，，，各物质分压为，，，计算浓度商：，故平衡正向移动。 欲提高的利用率，可使平衡正向移动，采取的措施为适当增加氧气的量，或加压、降温，或及时分离出。 （3）三氧化硫从底部通入，98.3%的浓硫酸从顶部喷洒，采用逆流接触的方式，可延长气液接触时间，提高三氧化硫的吸收率。 真题溯源·考向感知 ——溯源真题逻辑，感知高考考向 1．（2026·浙江·高考真题）              已知：①en代表； ②（R为常数，）； ③25℃时，。 下列说法不正确的是 A．配位键键能： B．中配位键的数目为（为阿伏加德罗常数的值） C．碱性： D．25℃时，若，则 【答案】D 【解析】A．反应1的平衡常数，说明反应正向自发进行，生成的比更稳定，因此中的配位键键能大于中的配位键键能，A正确； B．为双齿配体，每个可提供2个配位原子与形成配位键，1个中含4个配位键，故该配离子中配位键数目为，B正确； C．配合物的碱性由电离出的能力决定，内界配离子越稳定，其对应的氢氧化物在水中电离出的能力就相对越强（即中心离子对氢氧根的束缚减弱），因此碱性越强。已知，说明比更稳定，因此的碱性弱于，C正确； D．根据公式，将两个反应的公式相减得：，因，右侧为正值；若，则，为正值，故，D错误； 故选D。 2．（2025·海南·高考真题）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 【解析】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。 3．（2025·江西·高考真题）一定压强下，乙烯水合反应为： 已知： 气体均视为理想气体，下列说法正确的是 A．反应的活化能： B．恒温恒容充入，平衡向左移动 C．随温度升高而降低 D．平衡后，升高温度， 【答案】C 【解析】A．ΔH = E正 - E逆，题目中ΔH = -34585 -26.4T，为负值且随温度升高更负，说明E正 < E逆，A错误； B．恒温恒容充入N2，总压增大但各反应物分压不变，平衡不移动，B错误； C．由ΔG = ΔH - TΔS代入数据得ΔS = -71.59 -26.4lnT，温度T升高时lnT增大，ΔS更小，ΔS随温度升高而降低，C正确； D．该反应的ΔH<0，为放热反应，升温使放热反应的逆反应速率增加更多，Δv逆 > Δv正，D错误； 故选C。 4．（2025·贵州·高考真题）TiC是一种极具潜力的超高温结构材料，其制备总反应为：   反应步骤如下： Ⅰ．   Ⅱ．   Ⅲ．   回答下列问题： （1）________，总反应的随温度T的变化关系如图，则总反应自发进行的温度条件为________。 （2）在恒容密闭容器中，加入1 mol 、5 mol C和8.4 mol氢气，以从20℃升温至1500℃后保持恒温进行反应，测得剩余固体质量分数随时间t变化关系如图。已知：剩余固体质量分数 ①148 min之前反应速率逐渐加快的原因是________。 ②M、N点的反应速率________(选填“>”“=”或“<”)，其原因是________。 ③设Q点达平衡，总压为p kPa，则1500℃时总反应的________(分压=总压×物质的量分数，用含p的代数式表示)。 （3）高温下，向和C反应体系中加入NaF，可形成TiC-NaF(l)(TiC与NaF共熔体)，最终获得TiC，原理如下： ⅰ． ⅱ．______________ ⅲ． 过程ⅱ的化学方程式为________，加入NaF有利于生成更多TiC的原因是________。 【答案】（1） 温度高于1258K （2） 该时间段内，反应体系持续升温，温度升高是导致反应速率加快的主要原因 > 随着反应进行生成了固体覆盖在反应物表面，导致反应物接触面积减小，速率减慢 （3） 加入熔融 NaF 能生成TiC与NaF共熔体，该共熔体为液态，能够从体系中“被移走”，从而不断推动平衡向生成 TiC 的方向移动，有利于得到更多的 TiC 【解析】（1）根据盖斯定律，总反应可由×I +×Ⅱ + ×Ⅲ得到：==；由图可知，当时，，反应自发进行； （2）①148 min之前反应速率逐渐加快的原因是该时间段内，反应体系持续升温，温度升高是导致反应速率加快的主要原因； ②148分钟以后，温度已经保持不变状态，由斜率可看出；原因可能是因为随着反应进行生成了固体覆盖在反应物表面，导致反应物接触面积减小，速率减慢； ③1500℃时时，剩余固体质量分数为68%，初始固体总质量：，剩余固体质量：，设反应的为，三段式为 剩余固体质量：，则56x = 140 - 95.2，解得x = 0.8 mol，平衡时，气体总物质的量； （3）过程ⅱ的化学方程式与的作用  ，过程ⅰ：；过程ⅲ：，因此过程ⅱ为与液态反应生成，方程式为：  ；加入熔融 NaF 能生成TiC与NaF共熔体，该共熔体为液态，能够从体系中“被移走”，从而不断推动平衡向生成 TiC 的方向移动，有利于得到更多的 TiC。 5．（2025·江苏·高考真题）合成气(和)是重要的工业原料气。 （1）合成气制备甲醇：。的结构式为，估算该反应的需要_______(填数字)种化学键的键能数据。 （2）合成气经“变换”“脱碳”获得纯。 ①合成气变换。向绝热反应器中通入和过量的：。催化作用受接触面积和温度等因素影响，的比热容较大。过量能有效防止催化剂活性下降，其原因有_______。 ②脱碳在钢制吸收塔中进行，吸收液成分：质量分数30%的吸收剂、(正价有)缓蚀剂等。溶液浓度偏高会堵塞设备，导致堵塞的物质是_______(填化学式)。减缓设备腐蚀的原理是_______。 （3）研究与不同配比的铁铈载氧体[是活泼金属，正价有]反应，气体分步制备原理示意如图甲所示。相同条件下，先后以一定流速通入固定体积的，依次发生的主要反应： 步骤Ⅰ   步骤Ⅱ   ①步骤Ⅰ中，产物气体积分数、转化率、与x的关系如图乙所示。时，大于理论值2的可能原因有_______；时，通入标准状况下的至反应结束，的选择性，则生成标准状况下和的总体积为_______。 ②时，新制载氧体、与反应后的载氧体的X射线衍射谱图如图丙所示(X射线衍射用于判断某晶态物质是否存在，不同晶态物质出现衍射峰的衍射角不同)。步骤Ⅱ中，能与反应的物质有_______(填化学式)。 ③结合图示综合分析，步骤Ⅰ中的作用、气体分步制备的价值：_______。 【答案】（1）5 （2） 防止生成积碳；的比热容较大，吸收反应放出的热量抑制温度升高 具有强氧化性，使钢制吸收塔内壁形成致密的氧化膜 （3） 分解生成H2，CO发生副反应而被消耗 432 C、Fe、FeO 作用：将Ce2O3氧化为CeO2；分步制备的价值，有利于载氧体的循环，得到更纯净的H2 【解析】（1）反应的焓变=反应物的总键能-生成物的总键能，计算该反应的需、、、、，共5种化学键的键能数据； （2）①该反应为放热反应，在绝热容器中进行时，若无水的存在，则会生成积碳，导致催化剂的活性下降，可以防止积碳；的比热容较大，可以吸收大量的热从而使体系温度变化较小，因此，过量可有效防止催化剂活性下降； ②脱碳过程中，溶液会吸收，发生反应，当溶液浓度偏高时，会生成较多，而溶解度相对较小，容易在溶液中达到饱和后结晶析出，从而堵塞设备。中的Cr元素化合价为，处于最高价态，具有强氧化性，在钢制吸收塔的环境中，它会与铁发生氧化还原反应，使钢制吸收塔内壁形成致密的氧化膜，这层氧化膜可以将钢铁与腐蚀性介质隔离开，阻止氧气、水和其他腐蚀性物质与钢铁接触，从而减缓腐蚀； （3）①可以分解生成H2，使得H2的物质的量增大，增大；当时，载氧体中没有，只有，由于的氧化性较强，且其提供的O原子较多，可以将CO氧化为，CO发生副反应而被消耗，使得CO的物质的量减小，增大；由题图乙可知，当时，转化率为60%，则，已知CO的选择性，则，根据图乙中数据可知，此时产物气中，则，故生成标准状况下CO和的总体积为432mL； ②新制载氧体与反应后新生成的晶态物质，在步骤Ⅱ中会与反应，使载氧体再生从而继续与反应，因此，在新制载氧体中不存在，而在与反应后的载氧体中含有的晶态物质，会在步骤Ⅱ中与反应。因此，对比二者X射线衍射谱图可知，C、Fe、FeO在步骤Ⅱ中均可与反应； ③对比图中物质可知，具有氧化性，作用：将Ce2O3氧化为CeO2；采用分步制备的价值，分步制备的价值，有利于载氧体的循环，得到更纯净的H2。 6．（2025·黑吉辽蒙卷·高考真题）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 【解析】（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。 7．（2026·黑吉辽蒙卷·高考真题）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 / 3 学科网(北京)股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $