专题04 化学反应的方向 化学反应的调控（知识清单）（全国通.用）（原卷版）2026年高考化学一轮复习知识清单

专题04化学反应的方向化学反应的调控目录目录01知识脑图·学科框架速建02考点精析·知识能力全解【知能解读01】化学反应的方向【知能解读02】化学反应的调控——工业上合成氨03攻坚指南·高频考点突破【重难点突破01】判断化学反应的自发性【重难点突破02】工业生产中化学反应条件的选择04避坑锦囊·易混易错诊疗【易混易错01】化学反应的方向和调控易混易错点05通法提炼·高频思维拆解【方法技巧01】化学平衡原理在工业生产中的应用

01化学反应的方向1．自发反应(1)概念：在一定条件下，__________________就能自发进行的反应称为自发反应。(2)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______不自发，如：铁器暴露于潮湿的空气中会生锈，是自发的，则铁锈变为铁在该条件肯定不是自发的。②体系趋向于从______状态转变为______状态。③体系趋向于从______体系转变为______体系。(3)判断：①根据条件判断：不是看是否需要条件，而是看是否需要______施加外力(如加热等)。②根据其逆向过程是否自发判断：若逆向过程自发，则正向过程一定______；若逆向过程不自发，则正向过程一定______。(4)应用：①可被用来完成有用功。如：H2燃烧可设计成原电池。②非自发过程要想发生，必须对它______。如：通电将水分解为H2和O2。2．熵和熵变的含义(1)熵的含义度量体系___________的物理量，符号为S。熵值越大，体系混乱度______。同一条件下，不同物质有不同的熵值；同一种物质在不同状态下熵值也不同，一般规律是S(g)____S(l)____S(s)。(2)熵变的含义ΔS＝S(生成物)－S(反应物)。化学反应的ΔS越大，越有利于反应__________。3．自由能与化学反应的方向(1)自由能与焓变、熵变的关系ΔG＝ΔH－TΔS。ΔG不仅与焓变和熵变有关，还与______有关。(2)反应方向与自由能的关系化学反应总是向着自由能______的方向进行，直到体系达到平衡。①当ΔG＜0时，反应______自发进行；②当ΔG＝0时，反应处于____________；③当ΔG＞0时，反应______自发进行。【跟踪训练】1．下列说法正确的是()A．非自发反应一定不能实现B．同种物质气态时熵值最小，固态时熵值最大C．反应NH3(g)＋HCl(g)=NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的ΔH<0D．恒温恒压下，ΔH<0且ΔS>0的反应一定不能自发进行2．实现“节能减排”和“低碳经济”的一项重要课题就是如何将CO2转化为可利用的资源。目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。一定条件下发生反应：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，如图表示该反应过程中能量(单位为kJ·mol－1)的变化：下列关于该反应的说法中，正确的是()A．ΔH>0，ΔS>0 B.ΔH>0，ΔS<0C．ΔH<0，ΔS<0 D.ΔH<0，ΔS>03．(1)汽车燃油不完全燃烧时产生CO，有人设想按下列反应除去CO：2CO(g)=2C(s)＋O2(g)。已知该反应的ΔH＞0，简述该设想能否实现的依据：________________________________________。(2)超音速飞机在平流层飞行时，尾气中的NO会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2，化学方程式为2NO＋2CO2CO2＋N2。反应能够自发进行，则反应的ΔH______0(填“＞”“＜”或“＝”)。理由是____________________________________________________。(3)已知CaSO4(s)＋CO(g)CaO(s)＋SO2(g)＋CO2(g)ΔH＝＋218kJ·mol－1，该反应能够自发进行的反应条件是________。02化学反应的调控——工业上合成氨1．合成氨反应的特点合成氨反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。已知298K时：ΔH＝－92.4kJ·mol－1，ΔS＝－198.2J·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(298K)下，ΔH－TΔS______0，______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温度高温低温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．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10～30MPa温度400～500℃催化剂使用铁触媒作催化剂浓度液化氨并及时分离，补充原料气并循环利用[n(N2)∶n(H2)＝1∶2.8]【跟踪训练】1．（2025·浙江·模拟预测）工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，其反应如下：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol－1。下面说法正确的是()A．合成氨一般选择400～500℃的原因主要考虑了温度对速率的影响B．将生成的氨气及时液化分离，可推动平衡正向移动，加快反应速率C．增大压强虽能提高平衡产率，但实际生产中常采用20MPa以节省设备成本D．由于在空气中含量高，因此直接将空气与氢气混合通入反应炉2．（2024·上海徐汇·模拟预测）冶铜烟气可以作为工业制硫酸为原料。下列的说法正确的是()A．500℃左右，转化器中反应的平衡转化率最大B．使用以铁为主的催化剂C．冶炼烟气在进入转化器之前，必须进行除尘、干燥等净化操作，防止催化剂中毒D．压强一般采用20~50MPa3．在硫酸工业中，通过下列反应使SO2氧化成SO3：2SO2(g)＋O2(g)eq\o(,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))2SO3(g)ΔH＝－196.6kJ·mol－1。(已知：催化剂是V2O5，在400～500℃时催化剂效果最好)下表列出了在不同温度和压强下，反应达到平衡时SO2的转化率。温度/℃平衡时SO2的转化率/%0.1MPa0.5MPa1MPa5MPa10MPa45097.598.999.299.699.755085.692.994.997.798.3(1)从理论上分析，为了使二氧化硫尽可能多地转化为三氧化硫，应选择的条件是__________________。(2)在实际生产中，选定的温度为400～500℃，原因是_____________________________________________________________________________________________________。(3)在实际生产中，采用的压强为常压，原因是________________________________。(4)在实际生产中，通入过量的空气，原因是________________________________________。(5)尾气中SO2必须回收，原因是_________________________________。01判断化学反应的自发性判断化学反应自发性的方法焓变(ΔH)熵变(ΔS)反应在某状况下能否自发进行＜0＞0能自发进行＞0＜0不能自发进行＜0＜0取决于温度，低温自发＞0＞0取决于温度，高温自发【跟踪训练】1．恒容绝热的密闭容器中充入反应物，在一定条件下分别发生四个不同的反应，平衡常数与压强随反应进行变化情况合理，且在高温下能自发进行的是()2．AB型强电解质在水中的溶解(可视作特殊的化学反应)表示为AB(s)=An＋(aq)＋Bn－(aq)，其焓变和熵变分别为ΔH和ΔS。对于不同组成的AB型强电解质，下列说法正确的是()A．ΔH和ΔS均大于零B．ΔH和ΔS均小于零C．ΔH可能大于零或小于零，ΔS大于零D．ΔH和ΔS均可能大于零或小于零3．已知在100kPa、298.15K时，石灰石发生分解反应：CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)ΔH＝＋178.3kJ·mol－1ΔS＝＋160.4J·mol－1·K－1，则(1)该反应不能(填“能”或“不能”)正向自发进行。(2)若温度能决定反应方向，则该反应正向自发进行的最低温度为1111.6K(保留小数点后一位)。02工业生产中化学反应条件的选择化学反应适宜条件选择的思维流程【跟踪训练】1．下列有关合成氨工业的说法中，正确的是()A．从合成塔出来的混合气体中，其中NH3只占15%，所以合成氨厂的产率都很低B．由于氨易液化，N2、H2在实际生产中可循环使用，所以总体来说合成氨的产率很高C．合成氨工业的反应温度控制在400～500℃，目的是使化学平衡向正反应方向移动D．合成氨厂采用的压强越大，产率越高，无需考虑设备、条件2．某工业生产中发生反应：2A(g)＋B(g)M(g)ΔH<0。下列有关该工业生产的说法正确的是()A．工业上合成M时，一定采用高压条件，因为高压有利于M的生成B．若物质B廉价易得，工业上一般采用加入过量的B以提高A和B的转化率C．工业上一般采用较高温度合成M，因温度越高，反应物的转化率越高D．工业生产中常采用催化剂，因为生产中使用催化剂可提高M的日产量01化学反应的方向和调控易混易错点(1)自发反应也需要一定条件引发反应，一旦反应后即可自发进行。(2)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。(3)判断某反应是否自发，只是判断反应的方向，与是否会发生、反应的快慢、反应的热效应无关。(4)同一物质在不同状态下熵值规律是S(g)>S(l)>S(s)。(5)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。(6)不能错误认为“自发反应”不需要任何条件。(7)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。【跟踪训练】易错辨析：正确的打“√”，错误的打“×”。(1)同一物质的固、液、气三种状态的熵值相同()(2)非自发反应，一定条件下也能使其反应发生()(3)在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂，可以改变化学反应进行的方向()(4)需要加热才能够进行的反应，肯定不是自发反应()(5)ΔH<0，ΔS>0的反应在温度低时不能自发进行()(6)一定温度下，反应MgCl2(l)Mg(l)＋Cl2(g)的ΔH>0、ΔS>0()(7)反应NH3(g)＋HCl(g)=NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的ΔH<0()01化学平衡原理在工业生产中的应用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，又不能过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利用率分析增加廉价易得原料，提高高价难得原料的利用率，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2．平衡类问题需考虑的几个方面(1)原料的来源、除杂，尤其考虑杂质对平衡的影响。(2)原料的循环利用。(3)产物的污染处理。(4)产物的酸碱性对反应的影响。(5)参加反应的物质的压强对平衡造成的影响。(6)改变外界条件对多平衡体系的影响。【跟踪训练】1．工业上用丁烷催化脱氢制备丁烯：C4H10(g)C4H8(g)＋H2(g)(正反应吸热)，将丁烷和氢气以一定的配比通过填充有催化剂的反应器(氢气的作用是活化催化剂)，反应的平衡转化率、产率与温度、投料比有关。下列判断不正确的是()A．由图甲可知，x小于0.1B．由图乙可知，丁烯产率先增大后减小，减小的原因是氢气是产物之一，随着eq\f(n(氢气),n(丁烷))增大，逆反应速率减小C．由图丙可知，丁烯产率在590℃之前随温度升高而增大的原因可能是温度升高平衡正向移动D．由图丙可知，丁烯产率在590℃之后快速降低的主要原因是丁烯高温分解生成副产物2．乙烯是石油化工最基本的原料之一。(1)乙烷在一定条件下可脱氢制得乙烯：C2H6(g)C2H4(g)＋H2(g)ΔH1＞0。提高乙烷平衡转化率的措施有_______________________、___________________。(2)在乙烷中引入O2可以降低反应温度，减少积碳。涉及如下反应：a．2C2H6(g)＋O2(g)2C2H4(g)＋2H2O(g)ΔH2＜0b．2C2H6(g)＋5O2(g)4CO(g)＋6H2O(g)ΔH3＜0c．C2H4(g)＋2O2(g)2CO(g)＋2H2O(g)ΔH4＜0氧气的引入可能导致过度氧化。为减少过度氧化，需要寻找催化剂降低反应________(填“a”“b”或“c”)的活化能，判断的依据是_______________________________。(3)常压下，在某催化剂作用下按照n(C2H6)∶n(O2)＝1∶1投料制备乙烯，体系中C2H4和CO在含碳产物中的物质的量百分数及C2H6转化率随温度的变化如图所示。①乙烯的物质的量百分数随温度升高而降低的原因是_________________________________。②在570～600℃温度范围内，下列说法正确的是________(填字母)。A．C2H4产率随温度升高而增大B．H2O的含量随温度升高而增大C．C2H6在体系中的物质的量百分数随温度升高而增大D．此催化剂的优点是在较低温度下降低CO的平衡产率3．（2024高三上·四川成都·专题练习）丙烷价格低廉且产量大，而丙烯及其衍生物具有较高的经济附加值，因此丙烷脱氢制丙烯具有重要的价值。方法(一)热裂解法：反应Ⅰ(直接脱氢)：C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)(1)在25℃、101kPa条件下，几种物质的燃烧热如表所示：物质C3H8(g)C3H6(g)H2(g)燃烧热/(kJ/mol)-2219.9-2049-286ΔH=