大單元四　第十一章　第49講　化學(xué)反應(yīng)的方向與調(diào)控-2025年高中化學(xué)大一輪復(fù)習(xí)講義人教版

第49講化學(xué)反應(yīng)的方向與調(diào)控[復(fù)習(xí)目標(biāo)]1.知道化學(xué)反應(yīng)是有方向的，知道化學(xué)反應(yīng)的方向與反應(yīng)的焓變和熵變有關(guān)。2.認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的綜合調(diào)控在生產(chǎn)、生活和科學(xué)研究中的重要作用?？键c(diǎn)一化學(xué)反應(yīng)的方向1．自發(fā)反應(yīng)在一定條件下，無(wú)需外界幫助就能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)稱為自發(fā)反應(yīng)。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(hào)為_(kāi)___。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(yīng)物)?；瘜W(xué)反應(yīng)的ΔS越大，越有利于反應(yīng)____________。3．判斷化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù)ΔG＝ΔH－TΔSΔG<0時(shí)，反應(yīng)____自發(fā)進(jìn)行；ΔG＝0時(shí)，反應(yīng)處于______狀態(tài)；ΔG>0時(shí)，反應(yīng)______自發(fā)進(jìn)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(yīng)，一定條件下也能使其反應(yīng)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(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向()4．需要加熱才能夠進(jìn)行的反應(yīng)，肯定不是自發(fā)反應(yīng)()5．ΔH<0，ΔS>0的反應(yīng)在溫度低時(shí)不能自發(fā)進(jìn)行()6．一定溫度下，反應(yīng)MgCl2(l)Mg(l)＋Cl2(g)的ΔH>0、ΔS>0()7．反應(yīng)NH3(g)＋HCl(g)=NH4Cl(s)在室溫下可自發(fā)進(jìn)行，則該反應(yīng)的ΔH<0()綜合判斷化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)性1．(2022·浙江1月選考，20)AB型強(qiáng)電解質(zhì)在水中的溶解(可視作特殊的化學(xué)反應(yīng))表示為AB(s)=An＋(aq)＋Bn－(aq)，其焓變和熵變分別為ΔH和ΔS。對(duì)于不同組成的AB型強(qiáng)電解質(zhì)，下列說(shuō)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(shí)產(chǎn)生CO，有人設(shè)想按下列反應(yīng)除去CO：2CO(g)=2C(s)＋O2(g)。已知該反應(yīng)的ΔH＞0，簡(jiǎn)述該設(shè)想能否實(shí)現(xiàn)的依據(jù)：______________________________________________________________________________________________________________。(2)超音速飛機(jī)在平流層飛行時(shí)，尾氣中的NO會(huì)破壞臭氧層?？茖W(xué)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(xué)方程式為2NO＋2CO2CO2＋N2。反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行，則反應(yīng)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(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)條件是________。3．[2022·湖南，17(1)]已知ΔG＝ΔH－TΔS，ΔG的值只決定于反應(yīng)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(yīng)可以自發(fā)進(jìn)行。根據(jù)下圖判斷：600℃時(shí)，下列反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)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(diǎn)二化學(xué)反應(yīng)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(xué)反應(yīng)速率分析既不能過(guò)快，又不能太慢從化學(xué)平衡移動(dòng)分析既要注意外界條件對(duì)速率和平衡影響的一致性，又要注意對(duì)二者影響的矛盾性從原料的利用率分析增加易得廉價(jià)原料，提高難得高價(jià)原料的利用率，從而降低生產(chǎn)成本從實(shí)際生產(chǎn)能力分析如設(shè)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(yīng)條件的基本措施(1)控制化學(xué)反應(yīng)速率的措施通過(guò)改變反應(yīng)體系的溫度、溶液的濃度、氣體的壓強(qiáng)(或濃度)、固體的表面積以及使用催化劑等途徑調(diào)控反應(yīng)速率。(2)提高轉(zhuǎn)化率的措施通過(guò)改變可逆反應(yīng)體系的溫度、溶液的濃度、氣體的壓強(qiáng)(或濃度)等改變可逆反應(yīng)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(wèn)題：(1)工業(yè)合成氨是人類科學(xué)技術(shù)的一項(xiàng)重大突破，其熱化學(xué)方程式為N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol－1，結(jié)合反應(yīng)的化學(xué)方程式分析哪些措施可以提高合成氨的反應(yīng)速率？哪些措施可以提高氮?dú)饣驓錃獾霓D(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(xué)反應(yīng)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(jiǎn)述理由。_______________________________________________________________________________③鐵觸媒能提高反應(yīng)混合物中氨的體積分?jǐn)?shù)嗎？_______________________________________________________________________________(3)合成氨時(shí)選擇500℃而不采用常溫主要考慮什么因素？_______________________________________________________________________________(4)合成氨時(shí)一般采用的壓強(qiáng)為10MPa～30MPa的原因是什么？______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(5)合成氨工業(yè)中，為提高反應(yīng)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(qiáng)根據(jù)反應(yīng)器可使用鋼材的質(zhì)量及綜合指標(biāo)來(lái)選擇壓強(qiáng)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(shí)地從混合氣中分離出來(lái)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(yīng)制取。該反應(yīng)為Na(l)＋KCl(l)NaCl(l)＋K(g)ΔH>0。該反應(yīng)的平衡常數(shù)可表示為K＝c(K)，各物質(zhì)的沸點(diǎn)與壓強(qiáng)的關(guān)系見(jiàn)下表：壓強(qiáng)/kPa13.3353.32101.3K的沸點(diǎn)/℃590710770Na的沸點(diǎn)/℃700830890NaCl的沸點(diǎn)/℃－－1437KCl的沸點(diǎn)/℃－－1465(1)在常壓下金屬鉀轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)從反應(yīng)混合物中分離的最低溫度約為_(kāi)_______，而反應(yīng)的最高溫度應(yīng)低于________。(2)制取鉀的過(guò)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(dāng)反應(yīng)溫度升高到900℃時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)可表示為_(kāi)___________________________________________________________________________________________________。3．(2023·河南新鄉(xiāng)模擬)甲烷化反應(yīng)即為氫氣和碳氧化物反應(yīng)生成甲烷，有利于實(shí)現(xiàn)碳循環(huán)利用。已知涉及的反應(yīng)如下：反應(yīng)Ⅰ：CO(g)＋3H2(g)CH4(g)＋H2O(g)ΔH1＝－206.2kJ·mol－1反應(yīng)Ⅱ：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)ΔH2反應(yīng)Ⅲ：CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)ΔH3＝－165.0kJ·mol－1積碳反應(yīng)(CO的歧化反應(yīng)和CH4的裂解反應(yīng)是催化劑積碳的主要成因)：2CO(g)CO2(g)＋C(s)(反應(yīng)Ⅳ)；CH4(g)C(s)＋2H2(g)(反應(yīng)Ⅴ)。回答下列問(wèn)題：(1)ΔH2＝________kJ·mol－1。(2)在360℃時(shí)，在固定容積的容器中進(jìn)行上述反應(yīng)(不考慮積碳反應(yīng))，平衡時(shí)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(diǎn)eq\f(nH2,nCO)的值相同，C點(diǎn)通過(guò)改變溫度達(dá)到A點(diǎn)，則A、B、C三點(diǎn)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?jí)簭?qiáng)為p0，若僅發(fā)生Ⅰ、Ⅱ兩個(gè)反應(yīng)，達(dá)到平衡時(shí)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(yīng)Ⅰ的Kp＝________________(用平衡分壓表示