2025版高考化學全程一輪復習第45講化學反應的方向與調控課件

第45講化學反應的方向與調控1.了解熵、熵變的含義，會用復合判據(jù)判斷反應進行的方向。2．了解化學反應的調控在生活、生產(chǎn)和科學研究領域中的重要作用?？键c一考點二考點一考點一化學反應的方向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(1)熵是度量體系混亂程度的物理量，符號為S。(2)影響熵大小的因素①相同條件下，物質不同熵不同。②同一物質：S(g)>S(l)>S(s)。(3)ΔS＝________________。化學反應的ΔS越大，越有利于反應自發(fā)進行。S(生成物)－S(反應物)3．判斷化學反應方向的判據(jù)ΔG＝ΔH－TΔS當ΔG＜0時，反應________自發(fā)進行；當ΔG＝0時，反應處于平衡狀態(tài)；當ΔG＞0時，反應不能自發(fā)進行。能【易錯診斷】判斷正誤，錯誤的說明理由。1．ΔH<0，ΔS>0的反應，一定是自發(fā)反應：________。2．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：_________________________________________。3．因為焓變和熵變都與反應的自發(fā)性有關，因此焓變或熵變均可以單獨作為判斷反應能否自發(fā)進行的判據(jù)：_____________________________________________。4．過程自發(fā)性不僅能用于判斷過程的方向，還能確定過程發(fā)生的速率：___________________________________________________。正確。錯誤。使用催化劑，不能改變化學反應進行的方向錯誤。焓變或熵變均不能單獨作為反應能否自發(fā)進行的判據(jù)錯誤。過程自發(fā)性能判斷過程的方向，但不能確定過程發(fā)生的速率【教考銜接】例1[2022·浙江1月，20]AB型強電解質在水中的溶解(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，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答案：D解析：強電解質溶于水有的放熱，如硫酸銅等；有的吸熱，如碳酸氫鈉等，所以在水中溶解對應的ΔH可能大于零或小于零。熵表示體系混亂程度。體系越混亂，則熵越大。AB型強電解質溶于水，存在熵的變化。固體轉化為離子，混亂度是增加的，但離子在水中存在水合過程，這樣會引發(fā)水的混亂度的變化，讓水分子更加規(guī)則，即水的混亂度下降，所以整個溶解過程的熵變ΔS，取決于固體轉化為離子的熵增與水合過程的熵減兩個作用的相對大小關系。若是前者占主導，則整個溶解過程熵增，即ΔS＞0，反之，熵減，即ΔS＜0。綜上所述，D項符合題意。典例2[2022·湖南卷，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)答案：C解析：結合圖像可知600℃時，A項、B項中反應的ΔG均小于0，反應可自發(fā)進行；C項中反應的ΔG大于0，反應不能自發(fā)進行；由于ΔG的值只和反應體系的始態(tài)和終態(tài)有關，將A項、C項中反應依次編號為①、②，由①＋②可得D項中反應，根據(jù)圖中數(shù)據(jù)可得，600℃時該反應的ΔG<0，故該反應可自發(fā)進行。C項符合題意?！編熣f·延伸】①若反應a＝反應b＋反應c，則ΔG(a)===ΔG(b)＋ΔG(c)；②若反應a＝2×反應b＋反應c，則ΔG(a)===2ΔG(b)＋ΔG(c)?！緦c演練】1．下列說法正確的是(

)A．非自發(fā)反應一定不能實現(xiàn)B．同種物質氣態(tài)時熵值最小，固態(tài)時熵值最大C．反應NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在室溫下可自發(fā)進行，則該反應的ΔH<0D．恒溫恒壓下，ΔH<0且ΔS>0的反應一定不能自發(fā)進行答案：C解析：反應是否自發(fā)進行，由熵變、焓變、溫度共同決定，非自發(fā)反應在改變條件時可以發(fā)生，選項A錯誤；熵是指體系的混亂度，同種物質熵值：氣態(tài)>液態(tài)>固態(tài)，選項B錯誤；反應能自發(fā)進行說明：ΔH－TΔS＜0，由化學方程式NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)可知該反應的ΔS＜0，要使ΔH－TΔS＜0，必須滿足ΔH＜0，選項C正確；恒溫恒壓下，ΔH＜0且ΔS＞0的反應的ΔH－TΔS＜0，反應一定可以自發(fā)進行，選項D錯誤。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?？茖W家正在研究利用催化技術將尾氣中的NO和CO轉變成CO2和N2，化學方程式為2NO＋2CO?2CO2＋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________。不能實現(xiàn)，因為該反應的ΔH＞0，ΔS＜0，反應不可能自發(fā)進行＜該反應的ΔS＜0，因該反應能自發(fā)進行，根據(jù)ΔG＝ΔH－TΔS＜0可知ΔH＜0高溫3．在C和O2的反應體系中：反應①：C(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH1＝－394kJ·mol－1反應②：2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)ΔH2＝－566kJ·mol－1反應③：2C(s)＋O2(g)===2CO(g)

ΔH3設y＝ΔH－TΔS，反應①、②和③的y隨溫度T的變化關系如圖所示。圖中對應反應③的線條是________。a解析：由已知方程式：(2×反應①－反應②)可得反應③，結合蓋斯定律得：ΔH3＝2ΔH1－ΔH2＝－222kJ·mol－1，反應①前后氣體分子數(shù)不變，升溫y不變，對應線條b，升溫促進反應②平衡逆向移動，氣體分子數(shù)增多，y值增大，對應線條c，升溫促進反應③平衡逆向移動，氣體分子數(shù)減少，y值減小，對應線條a。4．灰錫結構松散，不能用于制造器皿，而白錫結構堅固，可以用于制造器皿。已知在0℃、100kPa條件下，白錫轉化為灰錫的ΔH＝－2.18kJ·mol－1，ΔS＝－6.61J·mol－1·K－1?，F(xiàn)把由白錫制成的器皿在0℃、100kPa的室內存放，它會不會變成灰錫而不能繼續(xù)使用？

答案：在0℃、100kPa條件下，白錫轉化為灰錫的ΔG＝ΔH－TΔS＝－2.18kJ·mol－1－273K×(－6.61×10－3kJ·mol－1·K－1)≈－0.375kJ·mol－1<0，因此在該條件下白錫會變?yōu)榛义a?？键c二考點二化學反應的調控——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控反應速率。(2)提高轉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，從而提高轉化率。3．工業(yè)合成氨反應的適宜條件(1)理論分析對合成氨反應的影響影響因素濃度溫度壓強催化劑增大合成氨的反應速率增大反應物濃度________使用提高平衡混合物中氨的含量增大反應物濃度、減小生成物濃度________無影響高溫高壓低溫高壓

cd解析：根據(jù)不同轉化率下的反應速率曲線可以看出，隨著溫度的升高反應速率先加快后減慢，a錯誤；從圖中所給出的速率曲線可以看出，相同溫度下，轉化率越低反應速率越快，但在轉化率小于88%時的反應速率圖像并沒有給出，無法判斷α＝0.88的條件下是否是平衡轉化率，b錯誤；從圖像可以看出隨著轉化率的增大，最大反應速率不斷減小，最大反應速率出現(xiàn)的溫度也逐漸降低，c正確；從圖像可以看出隨著轉化率的增大，最大反應速率出現(xiàn)的溫度也逐漸降低，這時可以根據(jù)不同轉化率選擇合適的反應溫度以減少能源的消耗，d正確?！緦c演練】1．合成氨工業(yè)中，原料氣(N2、H2及少量CO、NH3的混合氣)在進入合成塔前常用醋酸二氨合銅(Ⅰ)溶液來吸收原料氣中的CO，其反應是[Cu(NH3)2]Ac＋CO＋NH3?[Cu(NH3)3]Ac·CO

ΔH<0。(1)必須除去原料氣中CO的原因是_____________________。(2)醋酸二氨合銅(Ⅰ)溶液吸收CO的適宜生產(chǎn)條件應是__________。(3)吸收CO后的醋酸二氨合銅(Ⅰ)溶液經(jīng)過適當處理又可再生，恢復其吸收CO的能力以供循環(huán)使用。醋酸二氨合銅(Ⅰ)溶液再生的適宜生產(chǎn)條件應是___________。防止CO使催化劑中毒低溫、高壓高溫、低壓解析：合成氨的流程中的除雜，是為了除去能使催化劑中毒的物質。題中指出：在合成氨的過程中必須除去CO，因此CO是屬于使催化劑中毒的物質。從吸收CO的化學方程式可得：吸收CO的反應是正反應氣體體積縮小的放熱反應，因此為了使CO盡最大可能地被吸收，應采取高壓、低溫的辦法使平衡正向移動，要使醋酸二氨合銅(Ⅰ)溶液再生，即使平衡逆向移動，故必須采取低壓、高溫的辦法。2．化學反應原理在科研和生產(chǎn)中有廣泛應用。(1)利用“化學蒸氣轉移法”制備TaS2晶體，發(fā)生反應：TaS2(s)＋2I2(g)?TaI4(g)＋S2(g)

ΔH>0(Ⅰ)。如圖所示，反應(Ⅰ)在石英真空管中進行，先在溫度為T2的一端放入未提純的TaS2粉末和少量I2(g)，一段時間后，在溫度為T1的一端得到了純凈TaS2晶體，則溫度T1____T2(填“>”“<”或“＝”)。上述反應體系中循環(huán)使用的物質是______。<