大單元四　第十一章　第49講　化學反應的方向與調(diào)控-2025年高中化學大一輪復習講義人教版

第49講化學反應的方向與調(diào)控[復習目標]1.知道化學反應是有方向的，知道化學反應的方向與反應的焓變和熵變有關(guān)。2.認識化學反應速率和化學平衡的綜合調(diào)控在生產(chǎn)、生活和科學研究中的重要作用?？键c一化學反應的方向1．自發(fā)反應在一定條件下，無需外界幫助就能自發(fā)進行的反應稱為自發(fā)反應。2．熵和熵變的含義(1)熵的含義度量體系混亂程度的物理量，符號為____。熵值越大，體系混亂度越大。同一條件下，不同物質(zhì)有不同的熵值；同一種物質(zhì)在不同狀態(tài)下熵值也不同，一般規(guī)律是S(g)____S(l)____S(s)。(2)熵變的含義ΔS＝S(生成物)－S(反應物)。化學反應的ΔS越大，越有利于反應____________。3．判斷化學反應方向的判據(jù)ΔG＝ΔH－TΔSΔG<0時，反應____自發(fā)進行；ΔG＝0時，反應處于______狀態(tài)；ΔG>0時，反應______自發(fā)進行。1．同一物質(zhì)的固、液、氣三種狀態(tài)的熵值相同()2．非自發(fā)反應，一定條件下也能使其反應發(fā)生()3．在其他外界條件不變的情況下，使用催化劑，可以改變化學反應進行的方向()4．需要加熱才能夠進行的反應，肯定不是自發(fā)反應()5．ΔH<0，ΔS>0的反應在溫度低時不能自發(fā)進行()6．一定溫度下，反應MgCl2(l)Mg(l)＋Cl2(g)的ΔH>0、ΔS>0()7．反應NH3(g)＋HCl(g)=NH4Cl(s)在室溫下可自發(fā)進行，則該反應的ΔH<0()綜合判斷化學反應的自發(fā)性1．(2022·浙江1月選考，20)AB型強電解質(zhì)在水中的溶解(可視作特殊的化學反應)表示為AB(s)=An＋(aq)＋Bn－(aq)，其焓變和熵變分別為ΔH和ΔS。對于不同組成的AB型強電解質(zhì)，下列說法正確的是()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零2．(1)汽車燃油不完全燃燒時產(chǎn)生CO，有人設想按下列反應除去CO：2CO(g)=2C(s)＋O2(g)。已知該反應的ΔH＞0，簡述該設想能否實現(xiàn)的依據(jù)：______________________________________________________________________________________________________________。(2)超音速飛機在平流層飛行時，尾氣中的NO會破壞臭氧層。科學家正在研究利用催化技術(shù)將尾氣中的NO和CO轉(zhuǎn)變成CO2和N2，化學方程式為2NO＋2CO2CO2＋N2。反應能夠自發(fā)進行，則反應的ΔH________0(填“＞”“＜”或“＝”)，理由是______________________________________________________________________________________________。(3)已知CaSO4(s)＋CO(g)CaO(s)＋SO2(g)＋CO2(g)ΔH＝＋218kJ·mol－1，該反應能夠自發(fā)進行的反應條件是________。3．[2022·湖南，17(1)]已知ΔG＝ΔH－TΔS，ΔG的值只決定于反應體系的始態(tài)和終態(tài)，忽略ΔH、ΔS隨溫度的變化。若ΔG<0，則該反應可以自發(fā)進行。根據(jù)下圖判斷：600℃時，下列反應不能自發(fā)進行的是__________。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)考點二化學反應的調(diào)控——工業(yè)合成氨1．化工生產(chǎn)適宜條件選擇的一般原則條件原則從化學反應速率分析既不能過快，又不能太慢從化學平衡移動分析既要注意外界條件對速率和平衡影響的一致性，又要注意對二者影響的矛盾性從原料的利用率分析增加易得廉價原料，提高難得高價原料的利用率，從而降低生產(chǎn)成本從實際生產(chǎn)能力分析如設備承受高溫、高壓能力等從催化劑的使用活性分析注意催化劑的活性受溫度的限制2.控制反應條件的基本措施(1)控制化學反應速率的措施通過改變反應體系的溫度、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)控反應速率。(2)提高轉(zhuǎn)化率的措施通過改變可逆反應體系的溫度、溶液的濃度、氣體的壓強(或濃度)等改變可逆反應的限度，從而提高轉(zhuǎn)化率。一、工業(yè)合成氨適宜條件選擇1．如圖是工業(yè)合成氨的工藝，根據(jù)流程解答下列問題：(1)工業(yè)合成氨是人類科學技術(shù)的一項重大突破，其熱化學方程式為N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol－1，結(jié)合反應的化學方程式分析哪些措施可以提高合成氨的反應速率？哪些措施可以提高氮氣或氫氣的轉(zhuǎn)化率？______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(2)工業(yè)合成氨中，使用鐵觸媒作催化劑。①鐵觸媒加快化學反應速率的原因是什么？______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________②鐵觸媒能提高氫氣的平衡轉(zhuǎn)化率嗎？簡述理由。_______________________________________________________________________________③鐵觸媒能提高反應混合物中氨的體積分數(shù)嗎？_______________________________________________________________________________(3)合成氨時選擇500℃而不采用常溫主要考慮什么因素？_______________________________________________________________________________(4)合成氨時一般采用的壓強為10MPa～30MPa的原因是什么？______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(5)合成氨工業(yè)中，為提高反應物的轉(zhuǎn)化率，還采取哪些措施？_______________________________________________________________________________外部條件工業(yè)合成氨的適宜條件壓強根據(jù)反應器可使用鋼材的質(zhì)量及綜合指標來選擇壓強溫度適宜溫度，700K左右催化劑使用鐵觸媒做催化劑(為防止催化劑中毒，原料氣要凈化處理)濃度N2和H2的物質(zhì)的量之比為1∶2.8的投料比，將氨及時地從混合氣中分離出來二、綜合分析其他工業(yè)生產(chǎn)的適宜條件2．鉀是一種活潑的金屬，工業(yè)上通常用金屬鈉和氯化鉀在高溫下反應制取。該反應為Na(l)＋KCl(l)NaCl(l)＋K(g)ΔH>0。該反應的平衡常數(shù)可表示為K＝c(K)，各物質(zhì)的沸點與壓強的關(guān)系見下表：壓強/kPa13.3353.32101.3K的沸點/℃590710770Na的沸點/℃700830890NaCl的沸點/℃－－1437KCl的沸點/℃－－1465(1)在常壓下金屬鉀轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)從反應混合物中分離的最低溫度約為________，而反應的最高溫度應低于________。(2)制取鉀的過程中，為了提高原料的轉(zhuǎn)化率可以采取的措施是________________________________________________________________________________________________________。(3)常壓下，當反應溫度升高到900℃時，該反應的平衡常數(shù)可表示為____________________________________________________________________________________________________。3．(2023·河南新鄉(xiāng)模擬)甲烷化反應即為氫氣和碳氧化物反應生成甲烷，有利于實現(xiàn)碳循環(huán)利用。已知涉及的反應如下：反應Ⅰ：CO(g)＋3H2(g)CH4(g)＋H2O(g)ΔH1＝－206.2kJ·mol－1反應Ⅱ：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)ΔH2反應Ⅲ：CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)ΔH3＝－165.0kJ·mol－1積碳反應(CO的歧化反應和CH4的裂解反應是催化劑積碳的主要成因)：2CO(g)CO2(g)＋C(s)(反應Ⅳ)；CH4(g)C(s)＋2H2(g)(反應Ⅴ)?；卮鹣铝袉栴}：(1)ΔH2＝________kJ·mol－1。(2)在360℃時，在固定容積的容器中進行上述反應(不考慮積碳反應)，平衡時CO和H2的轉(zhuǎn)化率及CH4和CO2的產(chǎn)率隨eq\f(nH2,nCO)變化的情況如圖1所示。①圖中表示CO轉(zhuǎn)化率、CH4產(chǎn)率變化的曲線分別是________、________(填字母)，A、C兩點eq\f(nH2,nCO)的值相同，C點通過改變溫度達到A點，則A、B、C三點溫度由大到小的順序是______________。②按eq\f(nH2,nCO)＝3∶1向恒容容器內(nèi)投料，初始壓強為p0，若僅發(fā)生Ⅰ、Ⅱ兩個反應，達到平衡時總壓為eq\f(3p0,4)，CO的平衡轉(zhuǎn)化率為a，則CH4的選擇性＝________%[CH4的選擇性＝eq\f(nCH4,nCO2＋nCH4)×100%]；反應Ⅰ的Kp＝________________(用平衡分壓表示