第04讲 化学反应的方向、化学反应的调控（讲义）- 2025年高考化学一轮复习讲义+课件+专练（新教材新高考）

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第04讲 化学反应的方向、化学反应的调控目 录TOC \o "1-3" \h \u 01  HYPERLINK \l "_Toc11275" 考情透视·目标导航  PAGEREF _Toc11275 \h 2 HYPERLINK \l "_Toc16874" 02 知识导图·思维引航  PAGEREF _Toc16874 \h 3 HYPERLINK \l "_Toc32083" 03 考点突破·考法探究  PAGEREF _Toc32083 \h 3 HYPERLINK \l "_Toc9592" 考点一 化学反应的方向  PAGEREF _Toc9592 \h 3 HYPERLINK \l "_Toc27036" 知识点1 自发过程与自发反应  PAGEREF _Toc27036 \h 3 HYPERLINK \l "_Toc17511" 知识点2 化学反应的方向与能量、熵变的关系  PAGEREF _Toc17511 \h 4 HYPERLINK \l "_Toc26508" 知识点3 化学反应方向判断方法  PAGEREF _Toc26508 \h 5 HYPERLINK \l "_Toc10234" 考向1 考查自发过程和自发反应的概念  PAGEREF _Toc10234 \h 6 HYPERLINK \l "_Toc23498" 考向2 考查化学反应方向的判据  PAGEREF _Toc23498 \h 7 HYPERLINK \l "_Toc18686" 考点二 化学反应的调控  PAGEREF _Toc18686 \h 9 HYPERLINK \l "_Toc28583" 知识点1 控制反应条件的目的及措施  PAGEREF _Toc28583 \h 9 HYPERLINK \l "_Toc22609" 知识点2 工业合成氨的条件选择  PAGEREF _Toc22609 \h 10 HYPERLINK \l "_Toc21009" 考向1 考查合成氨反应适宜条件的选择  PAGEREF _Toc21009 \h 12 HYPERLINK \l "_Toc11405" 考向2 考查工业上选择适宜生产条件的原则  PAGEREF _Toc11405 \h 13 HYPERLINK \l "_Toc23827" 04  PAGEREF _Toc23827 \h 15 HYPERLINK \l _Toc11550 考点一 化学反应的方向 知识点1 自发过程与自发反应1．自发过程（1）概念：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，体系有从有序转变为无序的倾向性(无序体系更加稳定)。2．自发反应（1）概念：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）特点：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 化学反应的方向与能量、熵变的关系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 化学反应方向判断方法1．传统的判断方法（1）由不稳定物质向稳定物质转变2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O，稳定性：NaCO3＞NaHCO3。（2）离子反应中，对于复分解反应，一般是由易电离的物质向难电离的物质转变，或向离子浓度减小的方向转变。①由溶解度大的物质向溶解度小的物质转变。如Na2SO4＋CaCl2===CaSO4↓(微溶)＋2NaCl，CaSO4＋Na2CO3===CaCO3↓＋Na2SO4，所以溶解性：CaCl2＞CaSO4＞CaCO3。②由相对强酸(碱)向相对弱酸(碱)转变。如2CH3COOH＋Na2CO3===2CH3COONa＋CO2↑＋H2O，NaSiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3，所以酸性强弱：CH3COOH＞H2CO3＞H2SiO3。（3）由难挥发(高沸点)性物质向易挥发(低沸点)性物质转变。①由难挥发性酸向易挥发性酸转变。如NaCl＋H2SO4(浓)NaHSO4＋HCl↑，所以沸点：H2SO4(浓)＞HCl。②由难挥发性酸酐向易挥发性酸酐转变。如CaCO3＋SiO2eq \o(=====,\s\up7(高温))CaSiO3＋CO2↑，所以沸点：SiO2＞CO2。③由难挥发性金属向易挥发性金属转变。如2RbCl＋Mgeq \o(=====,\s\up7(熔融))MgCl2＋2Rb，所以沸点：Mg＞Rb。（4）由氧化性(还原性)强的物质向氧化性(还原性)弱的物质的转变。如2FeCl3＋2KI===2FeCl2＋2KCl＋I2,2FeCl2＋Cl2===2FeCl3，所以氧化性Cl2＞FeCl3＞I2。2．用焓变和熵变判断反应的方向体系的自由能变化(符号为ΔG，单位为 kJ/mol)综合考虑了焓变和熵变对体系的影响，可用于化学反应自发进行的方向的判断，ΔG＝ΔH－TΔS。（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