高考化学一轮复习-化学反应的方向、化学反应的调控（复习讲义）（全国通用）（解析版）

这是一份高考化学一轮复习-化学反应的方向、化学反应的调控（复习讲义）（全国通用）（解析版），共19页。
02 \l "_Tc7022" 体系构建·思维可视
03 \l "_Tc306" 核心突破·靶向攻坚
\l "_Tc23645" 考点一 化学反应的方向
\l "_Tc8741" 知识点1自发过程与自发反应
\l "_Tc8741" 知识点2焓变、熵变对化学反应方向影响
\l "_Tc5345" 知识点3化学反应方向的复合判据
\l "_Tc21155" 考向1 自发过程和自发反应
\l "_Tc28902" 考向2 化学反应方向的判据 PAGEREF _Tc28902 \h
【思维建模】焓变、熵变和温度对化学反应方向的影响
\l "_Tc818" 考点二 化学反应的调控 PAGEREF _Tc818 \h
\l "_Tc27137" 知识点1控制反应条件的目的及措施
\l "_Tc28076" 知识点2工业合成氨条件的选择
\l "_Tc18130" 考向1 合成氨反应适宜条件的选择
\l "_Tc10653" 考向2 工业上选择适宜生产条件的原则
【思维建模】化学反应适宜条件选择的思维流程和原则
\l "_Tc22970" 04 \l "_Tc24080" 真题溯源·考向感知

考点一 化学反应的方向
\l "_Tc25045" 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。
\l "_Tc16775" 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/ml
(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/ml
(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/ml ΔH(1 200 K)＝＋176.5 kJ/ml
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)ΔH0，反应不能自发进行；(2) ΔG=ΔH-TΔS＜0时反应自发进行，通过化学方程式可知常温下△S＜0，常温下反应能够自发进行，则△H＜0；(3)①根据ΔG=ΔH-TΔS＜0时反应自发进行，已知∆H＞0，∆S＞0，则常温下不能自发进行；②该反应的∆H＞0、∆S＞0，高温条件下能使ΔG=ΔH-TΔS＜0，而常温条件下ΔG=ΔH-TΔS>0，则该反应中温度能成为决定反应进行方向的因素；(4)该反应的∆S＞0、∆H＞0，则高温时ΔG=ΔH-TΔS＜0，反应能自发进行；(5)已知某吸热反应能自发进行，即ΔG=ΔH-TΔS＜0，∆H＞0，则∆S＞0。

考点二 化学反应的调控
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
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 kJml－1，ΔS＝－198.2 Jml－1K－1。
(2)特点：
①可逆反应
②放热反应：ΔH