第八章 第38讲　化学反应的方向与调控-2025年高考化学一轮总复习课件

这是一份第八章 第38讲　化学反应的方向与调控-2025年高考化学一轮总复习课件，共56页。PPT课件主要包含了栏目索引，考点一，混乱程度，考点二，催化剂，课时作业38等内容，欢迎下载使用。
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(S)是描述体系_________的物理量，熵值越大，体系的混乱度_______。(2)同一条件下，不同物质的熵值不同；同一物质在不同状态下的熵值不同，一般规律：S(g)_______S(l)_______S(s)。(3)熵变(ΔS)：ΔS＝S(生成物)－S(反应物)。化学反应的ΔS越大，越有利于反应_______。
3．判断化学反应方向的判据
(1)在等温、等压条件下的封闭体系中，化学反应总是向着自由能(ΔG＝ΔH－TΔS)减小的方向进行，直至达到平衡状态。(2)一般低温时ΔH的影响为主，高温时ΔS的影响为主，而温度影响的大小要视ΔH、ΔS的具体数值而定。
考向　判断化学反应进行的方向 [例] 汽车尾气(含烃类、CO、NO与SO2等)，是城市主要污染源之一，治理的办法之一是在汽车排气管上装催化转化器，它使NO与CO反应生成可参与大气生态循环的无毒气体。研究表明，常温常压下：2CO(g)＋2NO(g)===N2(g)＋2CO2(g)　ΔH＝－746.8 kJ/ml，ΔS＝－197.5 J/(ml·K)。下列说法与事实不相符合的是(　　)
A．常温下，ΔH－TΔS＞0，此反应不能自发进行B．常温下，ΔH－TΔS＜0，但CO和NO通常难以转化为N2和CO2C．汽车尾气中含有较多的CO和NO，是因为该反应的活化能较高D．要有效降低汽车尾气中的CO和NO含量，应该寻找高效廉价的催化剂
[练] 下列关于化学反应方向及其判据的说法，正确的是(　　)A．1 ml SO3在不同状态时的熵值：S[SO3(s)]>S[SO3(l)]>S[SO3(g)]B．2KClO3(s)===2KCl(s)＋3O2(g) 　ΔH＝－77.6 kJ/ml，常温下该反应不能自发进行C．放热反应都可以自发进行，吸热反应都不能自发进行D．反应C(s)＋CO2(g)===2CO(g)在较高温度下能自发进行，是该反应ΔS的影响为主
1．化工生产适宜条件的选择
2.化学反应条件的控制(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_______化学反应速率，_______反应物的转化率，从而促进_______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，可以_______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_______的化学反应继续进行。
(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_______、溶液的_______、气体的压强(或浓度)、固体的表面积以及使用_______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_______、溶液的_______、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．工业合成氨反应条件的选择(1)理论分析①反应原理：N2(g)＋3H2(g) ⥫⥬2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ/ml。②
③从反应快慢和反应限度两个角度选择反应条件
(2)工业生产实际条件
考向　化工生产中反应条件的控制 [例] (2022·辽宁卷，节选) 工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，目前已有三位科学家因其获得诺贝尔奖，其反应为N2(g)＋3H2(g) ⥫⥬2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ/ml　ΔS＝－200 J/(K·ml)。回答下列问题：(1)合成氨反应在常温下________(填“能”或“不能”)自发。(2)________温(填“高”或“低”，下同)有利于增大反应速率，________温有利于提高平衡转化率，综合考虑催化剂(铁触媒)活性等因素，工业常采用400～500 ℃。针对反应速率与平衡产率的矛盾，我国科学家提出了两种解决方案。
(3)方案一：双温-双控-双催化剂。使用Fe -TiO2－xHy双催化剂，通过光辐射产生温差(如体系温度为495 ℃时，Fe的温度为547 ℃，而TiO2－xHy的温度为415 ℃)。
下列说法正确的是________。a．氨在“冷Ti”表面生成，有利于提高氨的平衡产率b．N≡N在“热Fe”表面断裂，有利于增大合成氨反应速率c．“热Fe”高于体系温度，有利于提高氨的平衡产率d．“冷Ti”低于体系温度，有利于增大合成氨反应速率
(4)方案二：M-LiH复合催化剂。
下列说法正确的是________。a．300 ℃时，复合催化剂比单一催化剂效率更高b．同温同压下，复合催化剂有利于提高氨的平衡产率c．温度越高，复合催化剂活性一定越高答案：(1)能　(2)高　低(3)ab　(4)a
(1)合成氨反应的ΔG＝ΔH－TΔS＝(－92.4＋0.2×298) kJ/ml＝－32.4 kJ/ml＜0，故合成氨反应在常温下能自发进行。(2)温度越高，反应速率越大，高温有利于增大反应速率；因为正反应为放热反应，所以低温有利于提高平衡转化率。(3)因为正反应为放热反应，所以低温有利于平衡正向移动，氨气在“冷Ti”表面生成，有利于提高氨的平衡产率，a正确；温度升高，反应速率增大，则N≡N在“热Fe”表面断裂，有利于增大合成氨反应速率，b正确；
合成氨反应的正反应为放热反应，“热Fe”高于体系温度，不利于提高氨的平衡产率，c错误；温度升高，可增大合成氨反应的速率，所以“冷Ti”低于体系温度，不利于增大合成氨反应速率，d错误。(4)从图中可以看出，300 ℃时，复合催化剂比单一催化剂的反应速率大，催化效率更高，a正确；催化剂只能改变反应速率，不能改变平衡产率，所以同温同压下，复合催化剂不能提高氨的平衡产率，b错误；虽然图中显示温度高反应速率大，但温度高到一定程度后，复合催化剂活性就可能不变或变低，c错误。
[练] (2022·浙江1月选考卷，节选)工业上，以煤炭为原料，通入一定比例的空气和水蒸气，经过系列反应可以得到满足不同需求的原料气。请回答：(1)水煤气反应：C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH＝＋131 kJ/ml。工业生产水煤气时，通常交替通入合适量的空气和水蒸气与煤炭反应，其理由是__________________________________________________________________________________________________________。
(2)一氧化碳变换反应：CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) 　ΔH＝－41 kJ/ml。①生产过程中，为了增大变换反应的速率，下列措施中合适的是________。A．反应温度愈高愈好B．适当提高反应物压强C．选择合适的催化剂D．通入一定量的氮气
②以固体催化剂M催化变换反应，若水蒸气分子首先被催化剂的活性表面吸附而解离，能量-反应过程如图所示。
用两个化学方程式表示该催化反应历程(反应机理)：步骤 Ⅰ ：________________________________________________________________；步骤 Ⅱ ：______________________________________________________。答案：(1)水蒸气与煤炭反应吸热，氧气与煤炭反应放热，交替通入空气和水蒸气有利于维持体系热量平衡，保持较高温度，有利于增大化学反应速率(2)①BC　②M＋H2O===MO＋H2　MO＋CO===M＋CO2
(1)由于水蒸气与煤炭反应吸热，会引起体系温度的下降，从而导致反应速率变小，不利于反应的进行，通入空气，利用煤炭与O2反应放热从而维持体系温度平衡，维持反应速率。(2)①反应温度过高，会引起催化剂失活，导致反应速率变小，A错误；适当增大压强，可增大反应速率，B正确；选择合适的催化剂，有利于增大反应速率，C正确；若为恒容条件，通入氮气对反应速率无影响，若为恒压条件，通入氮气后，容器体积变大，反应物浓度减小，反应速率变小，D错误。
1．(2024·浙江省七彩阳光联盟联考)下列对于化学反应方向说法正确的是(　　)A．反应 2A(g)＋B(g)===3C(s)＋D(g)在一定条件下能自发进行，说明该反应的ΔH>0B．常温下，反应2Na2SO3(s)＋O2(g)===2Na2SO4(s)能自发进行，则有ΔH0D．一定温度下，反应2NaCl(s)===2Na(s)＋Cl2(g)的ΔH0
2．下列关于化学反应方向及其判据的说法错误的是(　　)A．1 ml H2O在不同状态时的熵值：S[H2O(s)]＜S[H2O(g)]B．放热反应都可以自发进行，而吸热反应不能自发进行C．2KClO3(s)===2KCl(s)＋3O2(g)　ΔHS(s)，则熵值：1 ml H2O(s)