2025届高中化学全程复习学案全套45化学反应的方向与调控

这是一份2025届高中化学全程复习学案全套45化学反应的方向与调控，共7页。学案主要包含了易错诊断，教考衔接，师说·延伸，对点演练，师说·助学等内容，欢迎下载使用。

1.了解熵、熵变的含义，会用复合判据判断反应进行的方向。
2．了解化学反应的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。
考点一 化学反应的方向
1.自发反应
在一定条件下，无需外界帮助就能自发进行的反应称为自发反应。
2．熵和熵变
(1)熵是度量体系混乱程度的物理量，符号为S。
(2)影响熵大小的因素
①相同条件下，物质不同熵不同。
②同一物质：S(g)>S(l)>S(s)。
(3)ΔS＝________________。化学反应的ΔS越大，越有利于反应自发进行。
3．判断化学反应方向的判据
ΔG＝ΔH－TΔS
当ΔG＜0时，反应________自发进行；
当ΔG＝0时，反应处于平衡状态；
当ΔG＞0时，反应不能自发进行。
【易错诊断】 判断正误，错误的说明理由。
1．ΔH<0，ΔS>0的反应，一定是自发反应：________________________________________。
2．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：___________________________________________________________________。
3．因为焓变和熵变都与反应的自发性有关，因此焓变或熵变均可以单独作为判断反应能否自发进行的判据：_____________________________________________。
4．过程自发性不仅能用于判断过程的方向，还能确定过程发生的速率：_______________________________________。
【教考衔接】
例1 [2022·浙江1月，20]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
听课笔记
典例2 [2022·湖南卷，17(1)]已知ΔG＝ΔH－TΔS，ΔG的值只决定于反应体系的始态和终态，忽略ΔH、ΔS随温度的变化。若ΔG<0，则该反应可以自发进行。根据下图判断：600℃时，下列反应不能自发进行的是________。
A．C(s)＋O2(g)===CO2(g)
B．2C(s)＋O2(g)===2CO(g)
C．TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(g)＋O2(g)
D．TiO2(s)＋C(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(g)＋CO2(g)
听课笔记
【师说·延伸】 ①若反应a＝反应b＋反应c，则ΔG(a)===ΔG(b)＋ΔG(c)；
②若反应a＝2×反应b＋反应c，则ΔG(a)===2ΔG(b)＋ΔG(c)。
【对点演练】
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<0
D．恒温恒压下，ΔH<0且ΔS>0的反应一定不能自发进行
2．(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＋2CO⇌2CO2＋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＝＋218 kJ·ml－1，该反应能够自发进行的反应条件是________。
3．在C和O2的反应体系中：
反应①：C(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH1＝－394 kJ·ml－1
反应②：2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)ΔH2＝－566 kJ·ml－1
反应③：2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH3
设y＝ΔH－TΔS，反应①、②和③的y随温度T的变化关系如图所示。图中对应反应③的线条是________。
4．灰锡结构松散，不能用于制造器皿，而白锡结构坚固，可以用于制造器皿。已知在0 ℃、100 kPa条件下，白锡转化为灰锡的ΔH＝－2.18 kJ·ml－1，ΔS＝－6.61 J·ml－1·K－1。现把由白锡制成的器皿在0 ℃、100 kPa的室内存放，它会不会变成灰锡而不能继续使用？
考点二 化学反应的调控——工业合成氨
1.化工生产适宜条件选择的一般原则
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．工业合成氨反应的适宜条件
(1)理论分析
(2)实际工业合成氨反应的适宜条件
①压强低压1×107Pa中压2×107～3×107Pa高压8.5×107～1×108Pa
②温度：700 K左右。
③催化剂：以铁为主体的多成分催化剂。
④浓度：N2与H2的投料比(物质的量之比)为1∶2.8。
⑤分离出氨气，原料气循环使用。
【师说·助学】 选择700 K左右温度的依据：①反应速率符合要求；②700 K时催化剂的催化活性最好。
【教考衔接】
典例[2023·辽宁卷，18(3)(ⅰ)]接触法制硫酸的关键反应为SO2的催化氧化：
SO2(g)＋12O2(g)⇌SO3(g) ΔH＝－98.9 kJ·ml－1
(ⅰ)为寻求固定投料比下不同反应阶段的最佳生产温度，绘制相应转化率(α)下反应速率(数值已略去)与温度的关系如下图所示，下列说法正确的是________。
a．温度越高，反应速率越大
b．α＝0.88的曲线代表平衡转化率
c．α越大，反应速率最大值对应温度越低
d．可根据不同α下的最大速率，选择最佳生产温度
听课笔记
【对点演练】
1．合成氨工业中，原料气(N2、H2及少量CO、NH3的混合气)在进入合成塔前常用醋酸二氨合铜(Ⅰ)溶液来吸收原料气中的CO，其反应是[Cu(NH3)2]Ac＋CO＋NH3⇌[Cu(NH3)3]Ac·CO ΔH<0。
(1)必须除去原料气中CO的原因是_____________________________________________。
(2)醋酸二氨合铜(Ⅰ)溶液吸收CO的适宜生产条件应是__________。
(3)吸收CO后的醋酸二氨合铜(Ⅰ)溶液经过适当处理又可再生，恢复其吸收CO的能力以供循环使用。醋酸二氨合铜(Ⅰ)溶液再生的适宜生产条件应是________。
2．化学反应原理在科研和生产中有广泛应用。
(1)利用“化学蒸气转移法”制备TaS2晶体，发生反应：TaS2(s)＋2I2(g)⇌TaI4(g)＋S2(g) ΔH>0(Ⅰ)。如图所示，反应(Ⅰ)在石英真空管中进行，先在温度为T2的一端放入未提纯的TaS2粉末和少量I2(g)，一段时间后，在温度为T1的一端得到了纯净TaS2晶体，则温度T1____T2(填“>”“<”或“＝”)。上述反应体系中循环使用的物质是________________________________________________________________________。
(2)CO可用于合成甲醇，反应方程式为
CO(g)＋2H2(g)⇌CH3OH(g)。
CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。该反应ΔH____0(填“>”或“<”)。实际生产条件控制在250 ℃、1.3×104 kPa左右，选择此压强的理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
温馨提示：请完成课时作业45
第45讲 化学反应的方向与调控
考点一
夯实·必备知识
2．(3)S(生成物)－S(反应物)
3．能
易错诊断
1．正确。
2．错误。使用催化剂，不能改变化学反应进行的方向。
3．错误。焓变或熵变均不能单独作为反应能否自发进行的判据。
4．错误。过程自发性能判断过程的方向，但不能确定过程发生的速率。
突破·关键能力
教考衔接
典例1 解析：强电解质溶于水有的放热，如硫酸铜等；有的吸热，如碳酸氢钠等，所以在水中溶解对应的ΔH可能大于零或小于零。熵表示体系混乱程度。体系越混乱，则熵越大。AB型强电解质溶于水，存在熵的变化。固体转化为离子，混乱度是增加的，但离子在水中存在水合过程，这样会引发水的混乱度的变化，让水分子更加规则，即水的混乱度下降，所以整个溶解过程的熵变ΔS，取决于固体转化为离子的熵增与水合过程的熵减两个作用的相对大小关系。若是前者占主导，则整个溶解过程熵增，即ΔS＞0，反之，熵减，即ΔS＜0。综上所述，D项符合题意。
答案：D
典例2 解析：结合图像可知600 ℃时，A项、B项中反应的ΔG均小于0，反应可自发进行；C项中反应的ΔG大于0，反应不能自发进行；由于ΔG的值只和反应体系的始态和终态有关，将A项、C项中反应依次编号为①、②，由①＋②可得D项中反应，根据图中数据可得，600 ℃时该反应的ΔG<0，故该反应可自发进行。C项符合题意。
答案：C
对点演练
1．解析：反应是否自发进行，由熵变、焓变、温度共同决定，非自发反应在改变条件时可以发生，选项A错误；熵是指体系的混乱度，同种物质熵值：气态>液态>固态，选项B错误；反应能自发进行说明：ΔH－TΔS＜0，由化学方程式NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)可知该反应的ΔS＜0，要使ΔH－TΔS＜0，必须满足ΔH＜0，选项C正确；恒温恒压下，ΔH＜0且ΔS＞0的反应的ΔH－TΔS＜0，反应一定可以自发进行，选项D错误。
答案：C
2．答案：(1)不能实现，因为该反应的ΔH＞0，ΔS＜0，反应不可能自发进行 (2)＜ 该反应的ΔS＜0，因该反应能自发进行，根据ΔG＝ΔH－TΔS＜0可知ΔH＜0 (3)高温
3．解析：由已知方程式：(2×反应①－反应②)可得反应③，结合盖斯定律得：ΔH3＝2ΔH1－ΔH2＝－222 kJ·ml－1，反应①前后气体分子数不变，升温y不变，对应线条b，升温促进反应②平衡逆向移动，气体分子数增多，y值增大，对应线条c，升温促进反应③平衡逆向移动，气体分子数减少，y值减小，对应线条a。
答案：a
4．答案：在0 ℃、100 kPa条件下，白锡转化为灰锡的ΔG＝ΔH－TΔS＝－2.18 kJ·ml－1－273 K×(－6.61×10－3 kJ·ml－1·K－1)≈－0.375 kJ·ml－1<0，因此在该条件下白锡会变为灰锡。
考点二
夯实·必备知识
3．(1)高温 高压 低温 高压
突破·关键能力
教考衔接
典例 解析：根据不同转化率下的反应速率曲线可以看出，随着温度的升高反应速率先加快后减慢，a错误；从图中所给出的速率曲线可以看出，相同温度下，转化率越低反应速率越快，但在转化率小于88%时的反应速率图像并没有给出，无法判断α＝0.88的条件下是否是平衡转化率，b错误；从图像可以看出随着转化率的增大，最大反应速率不断减小，最大反应速率出现的温度也逐渐降低，c正确；从图像可以看出随着转化率的增大，最大反应速率出现的温度也逐渐降低，这时可以根据不同转化率选择合适的反应温度以减少能源的消耗，d正确。
答案：cd
对点演练
1．解析：合成氨的流程中的除杂，是为了除去能使催化剂中毒的物质。题中指出：在合成氨的过程中必须除去CO，因此CO是属于使催化剂中毒的物质。从吸收CO的化学方程式可得：吸收CO的反应是正反应气体体积缩小的放热反应，因此为了使CO尽最大可能地被吸收，应采取高压、低温的办法使平衡正向移动，要使醋酸二氨合铜(Ⅰ)溶液再生，即使平衡逆向移动，故必须采取低压、高温的办法。
答案：(1)防止CO使催化剂中毒 (2)低温、高压 (3)高温、低压
2．答案：(1)< I2
(2)< 在1.3×104 kPa下，CO的转化率已较高，再增大压强CO转化率提高不大，同时生产成本增加，得不偿失
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
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
增大反应物浓度
____
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使用
提高平衡混合物中氨的含量
增大反应物浓度、减小生成物浓度
____
____
无影响