第04講化學(xué)反應(yīng)的方向、化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控

目錄

01考情透視目標(biāo)導(dǎo)航............................................................2

02知識導(dǎo)圖思維引航............................................................3

03考點突破考法探究............................................................3

考點一化學(xué)反應(yīng)的方向...........................................................3

知識點1自發(fā)過程與自發(fā)反應(yīng)...................................................3

知識點2化學(xué)反應(yīng)的方向與能量、嫡變的關(guān)系....................................4

知識點3化學(xué)反應(yīng)方向判斷方法.................................................5

考向1考查自發(fā)過程和自發(fā)反應(yīng)的概念..........................................6

考向2考查化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù).................................................7

考點二化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控...........................................................9

知識點1控制反應(yīng)條件的目的及措施............................................9

知識點2工業(yè)合成氨的條件選擇................................................10

考向1考查合成氨反應(yīng)適宜條件的選擇.........................................12

考向2考查工業(yè)上選擇適宜生產(chǎn)條件的原則.....................................13

04真題練習(xí)?命題洞見...........................................................15

考情;靈汨?日粽旦骷:

考點要求考題統(tǒng)計考情分析

分析近三年高考試題，高考命題在本講有以下規(guī)律：

2024湖北卷12題，3分1.從考查題型和內(nèi)容上看，高考命題以選擇題和非選

2023湖北卷3題，3分擇題呈現(xiàn)，主要考查化學(xué)反應(yīng)的婚變及反應(yīng)進行的方

化學(xué)反應(yīng)的方向

2022湖北卷8題，3分向、化工生產(chǎn)中條件的選擇等。

2022浙江卷20題，2分2.從命題思路上看，側(cè)重以化工生產(chǎn)為背景，考查結(jié)

合反應(yīng)速率及焰變考查化工生產(chǎn)條件的選擇。

(1)選擇題：考查反應(yīng)進行的方向，工業(yè)生產(chǎn)適宜條

件的選擇。

(2)非選擇題：常常與基本理論、工業(yè)生產(chǎn)相聯(lián)系，

2023遼寧卷3題，3分

化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控通過圖像或表格提供信息，從反應(yīng)時間、投料比值、

2021江蘇卷14題，3分

催化劑的選擇、轉(zhuǎn)化率等角度考查生產(chǎn)條件的選擇；

3.根據(jù)高考命題特點和規(guī)律，復(fù)習(xí)時要注意以下方面：

平衡原理在化工生產(chǎn)中的綜合應(yīng)用。

復(fù)習(xí)目標(biāo)：

1.結(jié)合學(xué)過的化學(xué)反應(yīng)實例，了解自發(fā)過程和化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)性。

2.通過“有序”和“無序”的對比，了解嫡和嫡變的意義。

3.初步了解熔變和嫡變對化學(xué)反應(yīng)方向的影響，能用焰變和嫡變解釋化學(xué)反應(yīng)的方向，培養(yǎng)證據(jù)推理與模型認

知能力。

4.認識化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的綜合調(diào)控在生產(chǎn)、生活和科學(xué)研究中的重要作用。

5.知道催化劑可以改變反應(yīng)歷程，對調(diào)控化學(xué)反應(yīng)速率具有重要意義。

㈤2

//

特占

_自發(fā)過程與自發(fā)反應(yīng)一

J自KSS

TJ特點

r燧與精變

-第嚕蠹器;崢會的方向與能量的關(guān)系

L化學(xué)反應(yīng)的方向與演變的關(guān)系

r傳統(tǒng)的判斷方法

-化學(xué)反應(yīng)方向判斷方法H

J用始變和嫡變判斷反應(yīng)的方向

r控制反應(yīng)條件的目的

一控制反應(yīng)條件考慮因素

-控制反應(yīng)條件的目的及措施一

-控制反應(yīng)條］牛的基本措施

L工＞上選擇適宜生產(chǎn)條件的原則

一合成氨反應(yīng)的特點

一合成氨反應(yīng)特點的分析

-工Mk合成氨的條件選擇-

-工#合萌的適宜條4牛

L合用港的生產(chǎn)流程

3

者占李德專法探窈

考點一化學(xué)反應(yīng)的方向

知識點1自發(fā)過程與自發(fā)反應(yīng)

i.自發(fā)過程

（1）概念：在一定條件下，不需要借助外力作用就能自動進行的過程。

（2）特點：

①體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)（體系對外部做功或釋放熱量）O

②在密閉條件下，體系有從有序轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序的傾向性（無序體系更加穩(wěn)定）。

2.自發(fā)反應(yīng)

(1)概念：在一定條件下無需外界幫助就能自發(fā)進行的反應(yīng)稱為自發(fā)反應(yīng)。

(2)特點：

①自發(fā)反應(yīng)具有方向性,即反應(yīng)的某個方向在一定條件下自發(fā)進行,而該反應(yīng)的逆方向在該條件下肯定丕

能自發(fā)講行。

②能夠自發(fā)進行的反應(yīng)在常溫下丕二定能夠發(fā)生，自發(fā)性只能用于判斷反應(yīng)的方向,不能確定反應(yīng)是否一定

會發(fā)生和發(fā)生的速率。

知識點2化學(xué)反應(yīng)的方向與能量、燧變的關(guān)系

1.嫡與嫡變

(1)嫡的含義：嫡是衡量一個體系遍亂度的物理量，即表示體系的不規(guī)則或無序狀態(tài)程度的物理量。混亂

度越大，體系越無莊，體系的嫡就越大。用符號S表示。同一條件下，不同物質(zhì)有不同的嫡值，同一物質(zhì)在不

同狀態(tài)下嫡值也不同，一般規(guī)律是5(g)>S(l)>S(s)o

(2)燧變的含義：”商變是反應(yīng)前后體系燧的變化,用工表示，化學(xué)反應(yīng)的駕越大，越有利于反應(yīng)自發(fā)進

行。

2.化學(xué)反應(yīng)的方向與能量的關(guān)系

能量變化是一個與反應(yīng)能否自發(fā)進行有關(guān)的因素，但不是決定反應(yīng)能否自發(fā)進行的惟一因素。

(1)多數(shù)能自發(fā)進行的化學(xué)反應(yīng)是放熱反應(yīng)。

例如：在常溫、常壓下，氫氧化亞鐵被氧化為氫氧化鐵的反應(yīng)是自發(fā)的，反應(yīng)放熱：

4Fe(OH)2(s)+2H2O(1)+O2(g)=4Fe(OH)3(s)A^(298K)=-444.3kJ/mol

(2)有不少吸熱反應(yīng)也能自發(fā)進行。

例如：NH4HCO3(S)+CH3COOH(aq)=CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H20(1)A//(298K)=+37.30kJ/mol

(3)有一些吸熱反應(yīng)在室溫條件下丕能自發(fā)進行，但在較高溫度下則能自發(fā)進行。

例如：在室溫下和較高溫度下均為吸熱過程的CaCO3的分解反應(yīng)。

CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)AH(298K)=+178.2kJ/molA77(l200K)=+176.5kJ/mol

結(jié)論：研究表明，對于化學(xué)反應(yīng)而言，絕大多數(shù)放熱反應(yīng)都能自發(fā)進行，且反應(yīng)放出的熱量越多，體系能

量降低得也越多，反應(yīng)越完全。可見，反應(yīng)的焰變是制約化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進行的因素之一。

注意：①反應(yīng)能量判據(jù)丕是決定反應(yīng)能否自發(fā)進行的惟一因素。②有些吸熱反應(yīng)也能自發(fā)進行。

3.化學(xué)反應(yīng)的方向與贈變的關(guān)系

化學(xué)反應(yīng)中要發(fā)生物質(zhì)的變化或物質(zhì)狀態(tài)的變化，因此存在著嫡變。反應(yīng)的燧變AS為反應(yīng)產(chǎn)物總贈與反應(yīng)

物總嫡之差。對于確定的化學(xué)反應(yīng)，在一定條件下具有確定的燃變。

(I)許多熠增加的反應(yīng)在常溫、常壓下可以自發(fā)進行。產(chǎn)生氣住的反應(yīng)，氣體物質(zhì)的物質(zhì)的量增大的反應(yīng),

牖變通常都是正值，為燧增反應(yīng)。

例如：2H2O2(aq)=2H2O(l)+O2(g)；NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)=CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(1)；

(2)有些嫡增的反應(yīng)在常溫、常壓下不能自發(fā)進行,但在較高溫度下可以自發(fā)進行。

例如：CaCO3（s）^=CaO（s）+CC）2（g）;C（石墨，s）+H20（g）^=C0（g）+H2（g）；

（3）鋁熱反應(yīng)是燧減的反應(yīng)，它在一定條件下也可以自發(fā)進行。

例如：2Al（s）+Fe2O3（s）^=AhO3（s）+2Fe（s）；

結(jié)論：研究表明，除了熱效應(yīng)外，決定化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進行的另一個因素是體系的混亂度,大多數(shù)自發(fā)

反應(yīng)有趨向于體系混亂度增大的傾向。

注意：①少數(shù)嫡減少的反應(yīng)在一定條件下也可以自發(fā)進行，如NH3（g）+HCl（g）=NH4Cl（s）0②孤立體系或絕熱

體系的自發(fā)過程才向著嫡增的方向進行。

知識點3化學(xué)反應(yīng)方向判斷方法

1.傳統(tǒng)的判斷方法

（1）由不穩(wěn)定物質(zhì)向穩(wěn)定物質(zhì)轉(zhuǎn)變

2NaHCCh全:Na2cO3+CO2T+H2O,穩(wěn)定性：NaCO3>NaHCO3o

（2）離子反應(yīng)中，對于復(fù)分解反應(yīng)，一般是由易電離的物質(zhì)向難電離的物質(zhì)轉(zhuǎn)變,或向離子濃度減小的方

向轉(zhuǎn)變。

①由溶解度大的物質(zhì)向溶解度上的物質(zhì)轉(zhuǎn)變。

如Na2sO4+CaC12=CaSO41（微溶）+2NaCl,CaSCXt+Na2cC）3=CaCO3j+Na2so4，所以溶解性：CaCl2>

CaSO4>CaCO3=

②由相對強酸（堿）向相對弱酸（堿）轉(zhuǎn)變。

如2cH3coOH+Na2co3=2CH3coONa+CChT+HzO,NaSiO3+C02+H2O=H2SiO3；+Na2CO3,所以酸

性強弱：CH3COOH>H2CO3>H2SiO3=

（3）由難揮發(fā)（高沸點）性物質(zhì)向易揮發(fā)（低沸點）性物質(zhì)轉(zhuǎn)變。

①由難揮發(fā)性酸向易揮發(fā)性酸轉(zhuǎn)變。

如NaCl+H2so4濃）全:NaHS04+HClf,所以沸點：H2so4（濃）》HC1。

②由難揮發(fā)性酸酎向易揮發(fā)性酸酎轉(zhuǎn)變。

如CaCCh+SiCh奧建CaSiCh+CChf，所以沸點：SiO2>CO2o

③由難揮發(fā)性金屬向易揮發(fā)性金屬轉(zhuǎn)變。

熔融

如2RbCl+Mg^=MgCL+2Rb,所以沸點：Mg>Rb。

（4）由氧化性（還原性）強的物質(zhì)向氧化性（還原性）弱的物質(zhì)的轉(zhuǎn)變。

如2FeCl3+2KI=2FeCl2+2KC1+I2,2FeCl2+Cl2=2FeC13,所以氧化性C12>FeCl3>I2o

2.用焰變和燧變判斷反應(yīng)的方向

體系的自由能變化（符號為單位為kJ/mol）綜合考慮了焰變和嫡變對體系的影響，可用于化學(xué)反應(yīng)自發(fā)

進行的方向的判斷，NG=NH—TNS。

（1）當(dāng)AH<0,AS>0時，AG<0,反應(yīng)自發(fā)進行。

（2）當(dāng)M>0,AS<0時，^G>0,反應(yīng)不能自發(fā)講行。

（3）當(dāng)A/AO,AS>0或A/fVO,ASVO時，反應(yīng)是否自發(fā)進行與溫度有關(guān),在一定溫度下可使AG=O,即

反應(yīng)達平衡狀態(tài)。

（4）AH<0>ASO時.則AH-TAS在較低溫度時可能小于零.所以低溫有利于反應(yīng)自發(fā)進行。圖解如下：

AS

\H<0,AHM),

AS>0A5>0

一定自發(fā)高溫自發(fā)

\H>0,AH

^s<oAS<0

低溫自發(fā)一定不自發(fā)

【易錯提醒】①根據(jù)A〃一TAS<0判斷的只是反應(yīng)能否自發(fā)進行的亙能性，具體的反應(yīng)能否實際發(fā)生，還涉

及到化學(xué)反應(yīng)速率的問題。

②判斷一個化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進行，若無任何外加條件，可以認為我們所學(xué)過的化學(xué)反應(yīng)（電解反應(yīng)除外）

都是能夠自發(fā)進行的。

考向1考查自發(fā)過程和自發(fā)反應(yīng)的概念

但川下列不屬于自發(fā)進行的變化是（）

A.紅墨水加到清水使整杯水變紅

B.冰在室溫下融化成水

C.水電解生成氫氣和氧氣

D.鐵器在潮濕的空氣中生銹

【解析】A.紅墨水濃度大于水，微粒向濃度低的方向擴散，是自發(fā)進行的物理過程，A不符合題意；B.冰

的熔點為0（,水常溫下是液體，冰在室溫下融化成水，是自發(fā)進行的物理過程，B不符合題意；C.水電

解生成氫氣和氧氣，是強制發(fā)生的氧化還原反應(yīng)，不能自發(fā)進行，C符合題意；D.鐵在潮濕的空氣中生銹

是發(fā)生了電化腐蝕，是自發(fā)進行的化學(xué)過程，D不符合題意；故選C。

【答案】C

【易錯提醒】關(guān)于反應(yīng)自發(fā)性需要注意：（1）化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù)指出的僅僅是在一定條件下化學(xué)反應(yīng)自

發(fā)進行的趨勢，并不能說明在該條件下反應(yīng)一定能實際發(fā)生，還要考慮化學(xué)反應(yīng)的快慢問題。（2）自發(fā)過

程的兩種傾向：①體系趨向于高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)（體系對外部做功或釋放熱量）。②在密閉條件下，體

系有從有序轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序的傾向性（無序體系更加穩(wěn)定）。

【變式訓(xùn)練1】有關(guān)化學(xué)反應(yīng)的說法，正確的是

A.自發(fā)反應(yīng)都是放熱反應(yīng)B.自發(fā)反應(yīng)都是燧增大的反應(yīng)

C.自發(fā)反應(yīng)一定能實現(xiàn)D.非自發(fā)反應(yīng)在一定條件下能實現(xiàn)

【答案】D

【分析】化學(xué)反應(yīng)是否能自發(fā)進行，取決于焰變和崎變，根據(jù)△G=4H-T4S,如△G<0,則反應(yīng)能自發(fā)進

行。

【解析】A.化學(xué)反應(yīng)是否能自發(fā)進行，取決于焰變和燧變，不僅僅取決于焰變，故A錯誤；B.化學(xué)反應(yīng)

是否能自發(fā)進行，取決于烙變和燧變，不僅僅取決于嫡變，故B錯誤；C.自發(fā)反應(yīng)是一定條件下的可能性,

是否一定實際發(fā)生，還要看化學(xué)反應(yīng)速率，故C錯誤；D.自發(fā)進行是相對的，在一定條件下，如△G<0,

則反應(yīng)能實現(xiàn)，即非自發(fā)反應(yīng)在一定條件下也能實現(xiàn)，D項正確。答案選D。

【變式訓(xùn)練2】下列關(guān)于自發(fā)過程的敘述中，正確的是

A.只有不需要任何條件就能夠自動進行的過程才是自發(fā)過程

B.需要加熱才能夠進行的過程肯定不是自發(fā)過程

C.非自發(fā)過程，改變溫度也不能變?yōu)樽园l(fā)過程

D.能自發(fā)進行的反應(yīng)不一定能迅速發(fā)生反應(yīng)

【答案】D

【解析】A.反應(yīng)自發(fā)進行的判斷依據(jù)是△H-T4SV0；自發(fā)進行的反應(yīng)也需要一定條件才可以發(fā)生，故A

錯誤；B.有些自發(fā)進行的反應(yīng)也需要反應(yīng)條件，才能進行，如氫氣和氧氣需要點燃反應(yīng)，故B錯誤；C.非

自發(fā)過程，改變溫度使△H-TZ\S<0,故C錯誤；D.有些自發(fā)進行的反應(yīng)也需要反應(yīng)條件，才能進行，只

有達到發(fā)生的條件才能發(fā)生反應(yīng)，故D正確；故選D.

考向2考查化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù)

甌(2024?遼寧?模擬預(yù)測)向體積均為1L的甲、乙兩個恒容密閉容器中分別充入lmolC>2和4moiHBr,發(fā)

生反應(yīng)：4HBr(g)+O2(g)2Br,(g)+2H2O(g)AH。分別在絕熱、恒溫條件下進行，兩反應(yīng)體系的壓強

隨時間的變化曲線如圖所示。下列說法錯誤的是

時間/min

A.正反應(yīng)在較低溫度下能自發(fā)進行

B.乙在恒溫條件下進行，AH<0

C.a點的正反應(yīng)速率大于c點的正反應(yīng)速率

D.甲條件下平衡常數(shù)K小于20.25

【答案】D

【解析】A.由圖可知，正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，AH<0,氣體分子數(shù)減小，AS<0,AG=AH-TAS,AGO反應(yīng)自

發(fā)，故該在較低溫度下能自發(fā)進行，A項正確；B.曲線甲恒容密閉容器中壓強增大，說明甲在絕熱過程進

行，乙在恒溫過程進行，B項正確；C.平衡時，Ta>1,a的反應(yīng)物濃度大于c的反應(yīng)物濃度，即a的正反

應(yīng)速率大于c的正反應(yīng)速率，C項正確；D.在恒溫恒容條件下，氣體壓強之比等于總物質(zhì)的量之比，根據(jù)

三段式，

4HBr(g)+O2(g)U2Br2|g)+2Hp1)

起始/加o/4100

轉(zhuǎn)化/zw。/4xx2x2x

b點/mol4-4x1-x2x2x

（4+l）:（5-x）=20p:17p,解得x=0.75,b點濃度商Q=1$*1$L.門⑹―=20.25L?mol一］,a、b點總壓強

0.25

相等，容器體積相等，a點溫度較高，故a點氣體的物質(zhì)的量小于b點，正反應(yīng)是氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，

說明a點HBr的轉(zhuǎn)化率大于b點，即a點平衡常數(shù)K大于b點Q,D項錯誤；本題選D。

【思維建模】1.反應(yīng)能否自發(fā)進行需綜合考慮焰變和爆變對反應(yīng)的影響，復(fù)合判據(jù)AH—TASO的反應(yīng)不一

定能夠?qū)嶋H發(fā)生，只是指出了在該條件下化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進行的趨勢，還要考慮化學(xué)反應(yīng)的快慢問題。

2.焰變、燧變和溫度對化學(xué)反應(yīng)方向的影響

KHAS\H~T\S反應(yīng)情況

一+永遠是負值在任何溫度下過程均自發(fā)進行

+—永遠是正值在任何溫度下過程均非自發(fā)進行

++低溫為正高溫為負低溫時非自發(fā)，高溫時自發(fā)

——低溫為負高溫為正低溫時自發(fā)，高溫時非自發(fā)

【變式訓(xùn)練1】（2024?黑龍江牡丹江?一模）工業(yè)以硫黃或黃鐵礦（主要成分FeS2,燒渣主要成分為FezCh）

為主要原料生產(chǎn)硫酸主要流程如下：

硫黃400~500℃98%濃硫酸

—?so丫2。5（催化劑）*sc)3等H2so4s。3

或黃鐵礦2吸收

空氣尸-----------1

下列說法正確的是

A.高溫焙燒1molFeSz時轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為15NA（NA代表阿伏加德羅數(shù)值）

B.SO2與H2s反應(yīng)生成淡黃色沉淀，體現(xiàn)了SO2的還原性

C.反應(yīng)2so2（g）+Ch（g）U2so3（g）具有自發(fā)性的原因是AH<0

D.98%濃硫酸粘度較高，與其范德華力較大有關(guān)

【答案】C

【分析】硫黃或黃鐵礦高溫下與空氣中的氧氣反應(yīng)，生成SO2和Fe2O3；SO2在V2O5作催化劑、400~500℃

下被。2進一步氧化生成S03，S03被98%濃硫酸吸收，生成H2sO4-SO3。

【解析】A.高溫焙燒1molFeS2時，F(xiàn)e由+2價升高到+3價，S由-1價升高到+4價，則轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為11

NA（NA代表阿伏加德羅數(shù)值），A不正確；B.S02與H2s反應(yīng)生成淡黃色S沉淀，SC）2中S元素由+4價降低

到0價，體現(xiàn)了SO2的氧化性,B不正確；C.反應(yīng)2so2（g）+O2（g）02so3（g）的AS<0,要使△不TAS<0,

應(yīng)使AH<0,則反應(yīng)具有自發(fā)性的原因是AH<0,C正確；D.98%濃硫酸粘度較高，與分子間能形成氫鍵

有關(guān)，D不正確；故選C。

【變式訓(xùn)練2】（2024?江蘇南通?二模）CuO「TiC>2可用于低溫下催化氧化HCHO：

CuO-TiO,

HCHO（g）+O2（g）CuQ-TiO2CO2（。+用《下列關(guān)于CuO「TiC>2催化氧化甲醛的反應(yīng)

說法正確的是

A.該反應(yīng)AH<0,AS<0B.HCHO、C02,國0均為極性分子

C.升高溫度，v逆增大,”正減小D.使用Cu0r-TiO?催化劑降低了該反應(yīng)的熔變

【答案】A

【解析】A.根據(jù)方程式可知，該反應(yīng)AS<0,根據(jù)AGnAH-TASO反應(yīng)可自發(fā)進行，放熱的嫡減反應(yīng)低

溫可自發(fā)進行，所以判斷AH<0,A正確；B.CO2為直線形分子，屬于非極性分子，B錯誤；C.升高溫

度，正逆反應(yīng)速率均增大，C錯誤；D.催化劑可以改變反應(yīng)活化能，不能改變反應(yīng)焰變，D錯誤；答案選

Ao

考點二化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控

（知識固本J

知識點1控制反應(yīng)條件的目的及措施

1.控制反應(yīng)條件的目的

（1）促進有利的化學(xué)反應(yīng)：通過控制反應(yīng)條件，可以加快化學(xué)反應(yīng)速率,提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率,從而促進

有利的化學(xué)反應(yīng)進行。

（2）抑制有害的化學(xué)反應(yīng)：通過控制反應(yīng)條件，也可以減緩化學(xué)反應(yīng)速率,減少甚至消除有害物質(zhì)的產(chǎn)生

或控制副反應(yīng)的發(fā)生，從而抑制有害的化學(xué)反應(yīng)繼續(xù)進行。

2.控制反應(yīng)條件考慮因素：在實際生產(chǎn)中常常需要結(jié)合設(shè)備條件、安全操作、經(jīng)濟成本等情況,綜合考慮影

響化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的因素，尋找適宜的生產(chǎn)條件。止匕外，還要根據(jù)環(huán)境保護及社會效益等方面的

規(guī)定和要求做出分析，權(quán)衡利弊，才能實施生產(chǎn)。

3.控制反應(yīng)條件的基本措施

（1）控制化學(xué)反應(yīng)速率的措施

通過改變反應(yīng)體系的溫度、溶液的濃度、氣體的壓強（或濃度）、固體的表面積以及使用催化劑等途徑調(diào)控反

應(yīng)速率。

（2）提高轉(zhuǎn)化率的措施

通過改變可逆反應(yīng)體系的溫度、溶液的濃度、氣體的壓強（或濃度）等改變可逆反應(yīng)的限度,從而提高轉(zhuǎn)化率。

4.工業(yè)上選擇適宜生產(chǎn)條件的原則

外界有利于加快速率有利于平衡正向移動的條件控

綜合分析結(jié)果

條件的條件控制制

增大反應(yīng)物的濃增大反應(yīng)物的濃度、減小生成

濃度不斷地補充反應(yīng)物、及時地分離出生成物

度物的濃度

催化劑加合適的催化劑不需要加合適的催化劑

A//<0低溫兼顧速率和平衡，考慮催化劑的適宜溫度

溫度高溫在設(shè)備條件允許的前提下，盡量采取高溫

A/f>0高溫

并考慮催化劑的活性

高壓（有氣體參Avg<0高壓在設(shè)備條件允許的前提下，盡量采取高壓

壓強

加）Avg>0低壓兼顧速率和平衡，選取適宜的壓強

知識點2工業(yè)合成氨的條件選擇

1、合成氨反應(yīng)的特點

1

（1）反應(yīng)：合成氨反應(yīng)：N2（g）+3H2（g）2NH3（g）o已知298K時：A//=-92.4kJmoF,AS=-198.2Jmol

（2）特點：

①可逆反應(yīng)

②放熱反應(yīng):AH<0

③焙減的反應(yīng):AS<0

④常溫（298K）下，AH—TASG能自發(fā)進行。

2、合成氨反應(yīng)特點的分析

影響因素

對合成氨反應(yīng)的影響

濃度溫度壓強催化齊U

增大合成氨的反應(yīng)速率增大升高增大使用

提高平衡混合物中氨的含

增大降低增大無影響

量

3、工業(yè)合成氨的適宜條件

1）工業(yè)合成氨的適宜條件

外部條件工業(yè)合成氨的適宜條件

壓強根據(jù)反應(yīng)器可使用的鋼材質(zhì)量及綜合指標(biāo)來選擇壓強（10?30MPa）

溫度適宜溫度，400?500°C

催化劑使用鐵觸媒做催化劑（500。（2左右時的活性最大）

濃度N2和H2的物質(zhì)的量之比為1：2.8的投料比，氨及時從混合氣中分離出去

2）問題討論

（1）壓強：目前我國合成氨廠一般采用的壓強在10?30MPa,不采用更高壓強的理由是：壓強越大，對設(shè)

備的要求越高、需要的動力越大。

（2）溫度：升高溫度能提高化學(xué)反應(yīng)速率，但工業(yè)合成氨溫度不能太高的理由是：

①合成氨反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，轉(zhuǎn)化率降低。

②400?500_。€：催化劑活性最大，升高溫度，催化劑活性減弱。

注意：工業(yè)生產(chǎn)中，必須從反應(yīng)限度和反應(yīng)速率兩個角度選擇合成氨的適宜條件，既要考慮盡量增大反應(yīng)

物的轉(zhuǎn)化率，充分利用原料，又要選擇較快的反應(yīng)速率，提高單位時間內(nèi)的產(chǎn)量，同時還要考慮設(shè)備的要

求和技術(shù)條件。

4、合成氨的生產(chǎn)流程

（1）生產(chǎn)流程

（2）流程分析

①原料氣干燥、凈化：除去原料氣中的水蒸氣及其他氣體雜質(zhì)，防止與催化劑接觸時，導(dǎo)致催化劑“中毒”

而降低或喪失催化活性

②壓縮機加壓：增大壓強

③熱交換：合成氨反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反應(yīng)體系溫度逐漸升高，為原料氣反應(yīng)提供熱量，故熱交換可充分利

用能源，提高經(jīng)濟效益。

④冷卻：生成物NH3的液化需較低溫度采取迅速冷卻的方法，可使氣態(tài)氨變成液氨后及時從平衡混合物中

分離出來，以促使平衡向生成NIL的方向移動。

⑤循環(huán)使用原料氣：因合成氨反應(yīng)為可逆反應(yīng)，平衡混合物中含有原料氣，將NH3分離后的原料氣循環(huán)利

用，并及時補充N2和H2,使反應(yīng)物保持一定的濃度，以利于合成氨反應(yīng)，提高經(jīng)濟效益。

（考向洞察』

考向1考查合成氨反應(yīng)適宜條件的選擇

酗工業(yè)合成氨的反應(yīng)為：N2（g）+3H2（g）=2NH3（g）AH<0,該反應(yīng)應(yīng)采取的適宜條件是

A.低溫、高壓、催化劑B.適宜的溫度、壓強、催化劑

C.低溫、常壓、催化劑D.高溫、高壓、催化劑

【解析】降溫平衡右移，但反應(yīng)速率太慢，從反應(yīng)速率和催化劑的活性考慮，溫度選在500P左右，增大壓

強，平衡右移，但壓強太大，對設(shè)備要求很高，所以也要選擇適宜的壓強，催化劑能增大反應(yīng)速率，也要

選擇適宜的催化劑。答案選B。

【答案】B

【思維建模】工業(yè)生產(chǎn)中，必須從反應(yīng)限度和反應(yīng)速率兩個角度選擇合成氨的適宜條件，既要考慮盡量增

大反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，充分利用原料，又要選擇較快的反應(yīng)速率，提高單位時間內(nèi)的產(chǎn)量，同時還要考慮設(shè)

備的要求和技術(shù)條件。

【變式訓(xùn)練1】氨是制造化肥的重要原料，如圖為工業(yè)合成氨的流程圖。下列有關(guān)說法簿誤的是

%混合氣體一

A.工業(yè)上制氮氣一般用分離液態(tài)空氣法

B.步驟②、③、④、⑤均有利于提高反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率

C.步驟①中“凈化”N2、壓混合氣體可以防止催化劑中毒

D.步驟③中溫度選擇500。。主要是考慮催化劑的活性

【答案】B

【解析】A.由于空氣中最主要的兩種氣體是氮氣和氧氣，利用空氣中氮氣的沸點比氧氣的沸點低，先將空

氣加壓降溫變成液態(tài)，然后再加熱，由于液氮的沸點（-196攝氏度）比氧氣的沸點（-183攝氏度）低，氮

氣首先從液態(tài)空氣中蒸發(fā)出來，留下的就是液態(tài)氧氣，工業(yè)上制氮氣一般用分離液態(tài)空氣法,故A正確;B.步

驟③中催化劑不改變化學(xué)平衡，反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率不變，又合成氨的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升溫平衡逆向移

動，反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率減小，故B錯誤；C.為防止催化劑中毒，反應(yīng)前的氮氣和氫氣混合氣體需要除雜

凈化，故C正確；D.步驟③中溫度選擇500。0主要是考慮催化劑的活性，故D正確；答案選B。

【變式訓(xùn)練2】（23-24高三上?天津?階段考試）某溫度下發(fā)生反應(yīng)：3H2（g）+N2（g）=2NH3（g）AH=-92.4kJ/mol,

N2的轉(zhuǎn)化率（a）與體系總壓強（p）的關(guān)系如圖所示，下列說法中正確的是

A.將lmolN2、3m0IH2置于IL密閉容器中發(fā)生反應(yīng)，放出的熱量為92.4kJ

B.平衡狀態(tài)由A變到B時，平衡常數(shù)KA<KB

C.上述反應(yīng)在達到平衡后，增大壓強，壓的轉(zhuǎn)化率增大

D.合成氨工業(yè)中常采用400?50(TC的高溫以提高原料的轉(zhuǎn)化率

【答案】C

【解析】A.因為是可逆反應(yīng)，所以不可能生成2moi氨氣，因此放出的熱量小于92.4kJ,A錯誤；B.平衡

常數(shù)只與溫度有關(guān)系，所以平衡狀態(tài)由A變到B時，平衡常數(shù)不變，B錯誤；C.根據(jù)圖象可知，增大壓

強氮氣的轉(zhuǎn)化率增大，平衡向正反應(yīng)方向移動，氫氣轉(zhuǎn)化率提高，C正確；D.升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方

向移動，合成氨工業(yè)中常采用400?500%：的高溫，是因為催化劑在該溫度下催化效率高，D錯誤；答案選C。

考向2考查工業(yè)上選擇適宜生產(chǎn)條件的原則

例2某工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)生反應(yīng)：2A(g)+B(g)^^2M(g)AH<0=下列有關(guān)該工業(yè)生產(chǎn)的說法正確的是()

A.工業(yè)上合成M時，一定采用高壓條件，因為高壓有利于M的生成

B.若物質(zhì)B價廉易得，工業(yè)上一般采用加入過量的B以提高A和B的轉(zhuǎn)化率

C.工業(yè)上一般采用較高溫度合成M,因溫度越高，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越高

D.工業(yè)生產(chǎn)中常采用催化劑，因為生產(chǎn)中使用催化劑可提高M的日產(chǎn)量

【答案】D

【解析】工業(yè)上合成M可能采用常壓如H2s04工業(yè)中SO3的生成；加入過量B只能提高A的轉(zhuǎn)化率，B的

轉(zhuǎn)化率降低；溫度升高，平衡逆向移動，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率降低；使用催化劑可降低反應(yīng)的活化能，提高反

應(yīng)速率。

【思維建模】化學(xué)反應(yīng)適宜條件選擇的思維流程

化學(xué)平衡

確

明

定

確反應(yīng)速率

目

反

的

應(yīng)設(shè)備可行

成本核算

【變式訓(xùn)練1】(2024?廣東惠州?三模)一定條件下，1-苯基丙煥(Ph-C=C-CH3)可與HC1發(fā)生催化加成，反

應(yīng)如下：

CLL/H_產(chǎn)物ii

>C=C(產(chǎn)物I

反應(yīng)/PhJCH3

I反應(yīng)in

Ph-C=C-CH3+HCl(

產(chǎn)物i

反應(yīng)IICH

=C\3產(chǎn)物n

反應(yīng)過程中該煥煌及反應(yīng)產(chǎn)物的占比隨時間的變化如圖（已知：反應(yīng)I、in為放熱反應(yīng)），下列說法不氐確的

是

A.反應(yīng)活化能：反應(yīng)k反應(yīng)II

B.反應(yīng)焰變：反應(yīng)i＜反應(yīng)n

c.增加HCI濃度不會改變平衡時產(chǎn)物n和產(chǎn)物I的比例

D.選擇相對較短的反應(yīng)時間，及時分離可獲得高產(chǎn)率的產(chǎn)物I

【答案】B

【解析】A.短時間里反應(yīng)I得到的產(chǎn)物比反應(yīng)ii得到的產(chǎn)物多，說明反應(yīng)I的速率比反應(yīng)n的速率快，速率

越快，其活化能越小，則反應(yīng)活化能：反應(yīng)i＜反應(yīng)n,A正確；B.反應(yīng)I、in為放熱反應(yīng)，根據(jù)蓋斯定律,

反應(yīng)n也是放熱反應(yīng)，相同物質(zhì)的量的反應(yīng)物，反應(yīng)I放出的熱量小于反應(yīng)n放出的熱量，反應(yīng)放出的熱量

越多，其焰變越小，因此反應(yīng)焰變：反應(yīng)1＞反應(yīng)II,B錯誤；c.由圖可以看出產(chǎn)物I和產(chǎn)物II存在可逆反應(yīng),

則產(chǎn)物n和產(chǎn)物I的比值即該可逆反應(yīng)的平衡常數(shù)K,由于平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，所以增加HC1濃度平衡

時產(chǎn)物n和產(chǎn)物I的比例不變，c正確；D.根據(jù)圖中信息，選擇相對較短的反應(yīng)時間，及時分離可獲得高

產(chǎn)率的產(chǎn)物I,D正確；故選B。

【變式訓(xùn)練2】（2024?河北邯鄲?一模）對于放熱的可逆反應(yīng)，某一給定轉(zhuǎn)化率下，最大反應(yīng)速率對應(yīng)的溫

度稱為最適宜溫度。反應(yīng)2sC）2（g）+O2（g）^2SO3（g）AH＜0在催化劑作用下原料的總轉(zhuǎn)化率與最適宜溫

度（曲線I）、原料的總平衡轉(zhuǎn)化率與溫度（曲線U）的關(guān)系曲線示意圖最合理的是

100|-------------------100^^^-------------------------------1

A.

n

溫度---?溫度一＞

溫度*,溫度*■

【答案】C

【解析】對于放熱的可逆反應(yīng)2sO2（g）+O2（g）02so3（g），該反應(yīng)的最適宜溫度為催化劑的催化活性最好時

所對應(yīng)的溫度，在該溫度下化學(xué)反應(yīng)速率最大，S02的轉(zhuǎn)化率也最大；當(dāng)溫度高于最適宜溫度后，催化劑的

催化活性逐漸減小，催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響超過了溫度升高對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，因此化學(xué)反應(yīng)

速率逐漸減小，S02的轉(zhuǎn)化率也逐漸減小；由于該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，隨著溫度的升高，S02的平衡轉(zhuǎn)化率減

小；由于反應(yīng)混合物與催化劑層的接觸時間較少，在實際的反應(yīng)時間內(nèi)反應(yīng)還沒有達到化學(xué)平衡狀態(tài)，故

在相應(yīng)溫度下S02的轉(zhuǎn)化率低于其平衡轉(zhuǎn)化率。因此，反應(yīng)2so2（g）+O2（g）02so3（g）的轉(zhuǎn)化率與最適宜溫

100

度（曲線I）、平衡轉(zhuǎn)化率與溫度（曲線H）的關(guān)系曲線示意圖可表示如下:,故答案為：Co

1.（2024?湖北卷）在超高壓下轉(zhuǎn)化為平行六面體的。8分子（如圖）。下列說法錯誤的是

A.和Og互為同素異形體B.中存在不同的氧氧鍵

C.。2轉(zhuǎn)化為是嫡減反應(yīng)D.常壓低溫下能穩(wěn)定存在

【答案】D

【解析】A.02和08是。元素形成的不同單質(zhì)，兩者互為同素異形體，A項正確；B.08分子為平行六面

體，由其結(jié)構(gòu)知，。8中存在兩種氧氧鍵：上下底面中的氧氧鍵、上下底面間的氧氧鍵，B項正確；C.02

轉(zhuǎn)化為。8可表示為402口回。8,氣體分子數(shù)減少，故。2轉(zhuǎn)化為。8是燃減反應(yīng)，C項正確；D.。2在超

高壓下轉(zhuǎn)化成則在常壓低溫下08會轉(zhuǎn)化成02,不能穩(wěn)定存在，D項錯誤；答案選D。

2.（2023?遼寧卷）下列有關(guān)物質(zhì)的工業(yè)制備反應(yīng)錯誤的是

一一點燃

A.合成氨：N+3H［壓2NHB.制HC1：H+C1^^2HC1

22惟化刑322

高溫電解

C.制粗硅：SiO2+2C^Si+2COD.冶煉鎂：2Mg0（熔融）^2Mg+O2T

【答案】D

【解析】A.工業(yè)合成氨是利用氮氣和氫氣在催化劑的條件下反應(yīng)生成的，反應(yīng)方程式為

N.+3H2黑/底2NH3,A正確；B.工業(yè)制氯化氫是利用氫氣和氯氣反應(yīng)生成的，反應(yīng)方程式為

1住HJJIU

占燃

H2+C12^^2HC1,B正確；C.工業(yè)制粗硅是將Si。?與C在高溫下反應(yīng)生成粗硅，反應(yīng)方程式為

高溫一一電解

SiO2+2C^Si+2CO,C正確；D.冶煉金屬鎂是電解熔融氯化鎂，反應(yīng)方程式為MgCb（熔融）-Mg+Cbf,

D錯誤；故答案選D。

3.（2022?浙江卷）AB型強電解質(zhì)在水中的溶解（可視作特殊的化學(xué)反應(yīng)）表示為AB（s尸An+（aq）+Bn-（aq）,其

焰變和焙變分別為AH和AS。對于不同組成的AB型強電解質(zhì)，下列說法正確的是

A.AH和AS均大于零

B.AH和AS均小于零

C.AH可能大于零或小于零，AS大于零

D.AH和AS均可能大于零或小于零

【答案】D

【解析】強電解質(zhì)溶于水有的放熱，如硫酸銅等；有的吸熱，如碳酸氫鈉等，所以在水中溶解對應(yīng)的A77可

能大于零或小于零。燧表示系統(tǒng)混亂程度。體系越混亂，則嫡越大。AB型強電解質(zhì)固體溶于水，