第49讲 化学反应的方向与调控 2024高考化学一轮复习高频考点精讲（新教材新高考） 课件

这是一份第49讲 化学反应的方向与调控 2024高考化学一轮复习高频考点精讲（新教材新高考） 课件，共36页。PPT课件主要包含了复习目标，化学反应的方向，考点一，易错辨析，考点二，真题演练等内容，欢迎下载使用。
1.了解熵、熵变的含义，会用复合判据判断反应进行的方向。2.了解化学反应的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。
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.熵和熵变的含义(1)熵的含义度量体系混乱程度的物理量，符号为S。熵值越大，体系混乱度越大。同一条件下，不同物质有不同的熵值；同一种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ΔG＝ΔH－TΔSΔG0时，反应______自发进行。
(1)用熵变和焓变判断反应的方向在温度、压强一定的条件下，自发反应总是向ΔH－TΔS0时表明反应不能自发进行。
(2)规律①ΔH______0，ΔS______0的反应任何温度下都能自发进行；②ΔH______0，ΔS______0的反应任何温度下都不能自发进行；③ΔH和ΔS的作用相反，且相差不大时，________对反应的方向起决定性作用。当ΔH＜0，ΔS＜0时，________下反应能自发进行；当ΔH＞0，ΔS＞0时，________下反应能自发进行。
1.在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂，可以改变化学反应进行的方向(　　　)2.因为焓变和熵变都与反应的自发性有关，因此焓变或熵变均可以单独作为判断反应能否自发进行的判据(　　　)3.过程自发性不仅能用于判断过程的方向，还能确定过程发生的速率(　　　)
1.下列说法正确的是A.非自发反应一定不能实现B.同种物质气态时熵值最小，固态时熵值最大C.反应NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的ΔH液态>固态，选项B错误；反应能自发进行说明：ΔH－TΔS＜0，由化学方程式NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)可知该反应的ΔS＜0，要使ΔH－TΔS＜0，必须满足ΔH＜0，选项C正确；恒温恒压下，ΔH＜0且ΔS＞0的反应的ΔH－TΔS＜0，反应一定可以自发进行，选项D错误。
2.(1)汽车燃油不完全燃烧时产生CO，有人设想按下列反应除去CO：2CO(g)===2C(s)＋O2(g)。已知该反应的ΔH＞0，简述该设想能否实现的依据：_________________________________________________________。(2)超音速飞机在平流层飞行时，尾气中的NO会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2，化学方程式为2NO＋2CO 2CO2＋N2。反应能够自发进行，则反应的ΔH_____0(填“＞”“＜”或“＝”)。理由是___________________________________________________________________。
不能实现，因为该反应的ΔH＞0，ΔS＜0，反应不可能自发进行
该反应的ΔS＜0，因该反应能自发进行，根据ΔG＝ΔH－TΔS＜0可知ΔH＜0
化学反应的调控——工业合成氨
1.化工生产适宜条件选择的一般原则
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。
3.工业合成氨反应的适宜条件(1)理论分析增大合成氨的反应速率和提高平衡混合物中氨的含量对反应条件的要求不尽相同：
增大反应物浓度、减小生成物浓度
(2)实际工业合成氨反应的适宜条件
②温度：700 K左右。③催化剂：以铁为主体的多成分催化剂。④浓度：N2与H2的投料比(物质的量之比)为1∶2.8。
一、工业合成氨条件的分析1.右图是工业合成氨的工艺，根据流程解答下列问题：(1)工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，其热化学方程式如下：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·ml－1，结合反应的化学方程式分析哪些措施可以提高合成氨的反应速率？哪些措施可以提高氮气或氢气的转化率？
提示　升高温度、增大压强、增大反应物的浓度、使用催化剂等，都可以使合成氨的反应速率增大；降低温度、增大压强、增大反应物浓度或减小生成物浓度等有利于提高氮气或氢气的转化率。
(2)工业合成氨中，使用铁触媒作催化剂。①铁触媒加快化学反应速率的原因是什么？
提示　使用铁触媒作催化剂改变了反应历程，降低了反应的活化能，提高了活化分子的百分数，有效碰撞次数增加，反应速率加快。
②铁触媒能提高氢气的平衡转化率吗？ 简述理由。
提示　不能。因为催化剂对化学平衡无影响。
③铁触媒能提高反应混合物中氨的体积分数吗？
提示　能。因为实际合成氨过程为非平衡状态下进行，反应速率大，单位时间里生产的氨气的量多。
(3)合成氨时选择500 ℃而不采用常温主要考虑什么因素？
提示　考虑速率因素，500 ℃时催化剂的催化活性最好。
(4)合成氨时一般采用的压强为10～30 MPa的原因是什么？
提示　合成氨时增大压强尽管可以同时提高反应速率和反应物的转化率。但是，压强越大，对材料的强度和设备的要求也越高，增加生产投资将降低综合经济效益。故一般采用的压强为10～30 MPa。
(5)合成氨工业中，为提高反应物的转化率，还采取哪些措施？
提示　使氨气冷却成液氨并及时分离，分离后的原料气循环使用。
二、其他工业生产条件的分析2.工业上用丁烷催化脱氢制备丁烯：C4H10(g) C4H8(g)＋H2(g)(正反应吸热)，将丁烷和氢气以一定的配比通过填充有催化剂的反应器(氢气的作用是活化催化剂)，反应的平衡转化率、产率与温度、投料比有关。下列判断不正确的是
A.由图甲可知，x小于0.1B.由图乙可知，丁烯产率先增大后减小，减小的原因是氢气是产物之一，随着 增大，逆反应速率减小C.由图丙可知，丁烯产率在590 ℃之前随温度升高而增大的原因可能是温度升高平衡 正向移动D.由图丙可知，丁烯产率在590 ℃之后快速降低的主要原因是丁烯高温分解生成副产物
增大压强，平衡逆向移动，则丁烯的平衡转化率减小，结合图像可知，x小于0.1，A项正确；
3.乙烯是石油化工最基本的原料之一。
升高温度(或及时移出生成物)
(2)在乙烷中引入O2可以降低反应温度，减少积碳。涉及如下反应：
氧气的引入可能导致过度氧化。为减少过度氧化，需要寻找催化剂降低反应_____(填“a”“b”或“c”)的活化能，判断的依据是_______________________________________________________________。
制备的目标产品是C2H4，b、c均为副
反应，应加快反应a的反应速率
(3)常压下，在某催化剂作用下按照n(C2H6)∶n(O2)＝1∶1投料制备乙烯，体系中C2H4和CO在含碳产物中的物质的量百分数及C2H6转化率随温度的变化如图所示。
①乙烯的物质的量百分数随温度升高而降低的原因是___________________________________________________________。
反应a、c是放热反应，升高温
度，a反应平衡逆向移动程度较大
分析反应a、c都为放热反应，升高温度，两者反应平衡均逆向移动，但反应a平衡逆向移动的程度较大，则乙烯的物质的量百分数降低。
②在570～600 ℃温度范围内，下列说法正确的是_____(填字母)。A.C2H4产率随温度升高而增大B.H2O的含量随温度升高而增大C.C2H6在体系中的物质的量百分数随温度升高而增大D.此催化剂的优点是在较低温度下降低CO的平衡产率
根据图中信息，C2H4产率随温度升高而降低，故A错误；乙烷转化率增大，生成水的量增大，而乙烯量减小，说明发生反应c，水的量增大，因此H2O的含量随温度升高而增大，故B正确；根据图中信息C2H6转化率增大，则C2H6在体系中的物质的量百分数随温度升高而降低，故C错误；根据图中信息，CO在较高温度时含量较大，因此该催化剂的优点是在较低温度下降低CO的平衡产率，故D正确。
2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g)　ΔH＝－116.4 kJ·ml－1，反应气体物质的量减少，ΔS