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第04 讲 化学反应的方向、化学反应的调控
目录
01 课标达标练
题型01 自发过程与自发反应
题型02 焓变与熵变
题型03 化学反应方向的判据
题型04 工业合成氨条件的选择
题型05 工业上选择适宜生产条件的原则
02 核心突破练
03 真题溯源练
01 自发过程与自发反应
1．（2025·四川攀枝花·月考）下列说法正确的是
A．能自发进行的反应一定能迅速发生
B．NH4Cl(s)=NH3(g)+HCl(g)室温下不能自发进行，说明该反应的△H<0
C．NH4HCO3(s)=NH3(g)+H2O(g)+CO2(g)
H>0
△
，该反应在高温下能自发进行
1
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D．加入合适的催化剂能改变反应的焓变，使非自发反应转化为自发反应
2．（2025·四川广安市·模拟）980℃时，在恒容密闭容器中发生反应：FeO(s)+C(s)
Fe(s)+CO(g)
△H>0。下列叙述正确的是
A．正反应在任何温度下都能自发进行
B．升高温度，正反应速率大于逆反应速率，平衡常数增大
C．当气体摩尔质量或气体压强不变时一定达到平衡
D．达到平衡时再充入CO，重新达到平衡时CO 浓度增大
3．（2025 学年·达州市一模）二氧化碳是常见废气物质，甲醇是21 世纪的清洁能源之一，如果能用废气
CO2为原料合成CH3OH，既能实现碳中和，也能改变能源结构，实现双赢。回答下列问题：
I.（1）在298K，以H2或H2O 为原料，将废气CO2合成甲醇的反应如下：
反应I：CO2(g)+3H2(g)⇌
❑
CH3OH (g)+ H2O (g)ΔH= 48.97kJ
−
⋅mol
1
− ΔS= 177.16J
−
⋅mol
1
−⋅K
1
−
反应II：CO2(g)+2H2O (g)⇌
❑
CH3OH (g)+3/2O2(g)ΔH=+676.48kJ⋅mol
1
− ΔS= 43.87J
−
⋅mol
1
−⋅K
1
−
请根据反应自发性判断，反应 (填序号)更适宜甲醇的工业化生产。
02 焓变与熵变
4． (2025·浙江·期中）下列关于化学反应的说法中不正确的是
A．降低温度，反应物中活化分子百分数不变
B．若某反应的ΔH＜0，ΔS＞0，该反应在任何温度下都能自发进行
C．1molNH3在不同状态时的熵值：s[NH3(l)] < s[NH3(g)]
D．
ΔH＞0，该反应在高温下能自发进行
5．下列对化学反应预测正确的是
选项
化学方程式
已知条件
预测
A
M(s)==X(g)＋Y(s)
ΔH＞0
它是非自发反应
B
W(s)+xG(g)=4Q(g)
ΔH＞0，自发反应
x 可能等于1、2、3
C
W(s)+xG(g)=4Q(g)＋6G(g)
能自发反应
ΔH 一定小于0
D
4M(s)+N(g)＋2 W(l)=4Q(s)
常温下，自发进行
ΔH＞0
6． (2025·四川巴中市·联考）在298 K 和100 kPa 压力下，已知金刚石和石墨的熵、燃烧热和密度分别为：
2
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物质
S/(J·K－1·mol－1)
ΔH/(kJ·mol－1)
ρ/(kg·m－3)
C(金刚石)
2.4
－395.40
3513
C(石墨)
5.7
－393.51
2260
此条件下，对于反应C(石墨)―→C(金刚石)，下列说法正确的是( )
A.该反应的ΔH＜0，ΔS＜0
B.由公式ΔG＝ΔH－TΔS 可知，该反应ΔG＝985.29 kJ·mol－1
C.金刚石比石墨稳定
D.超高压条件下，石墨有可能变为金刚石
03 化学反应方向的判据
7． (2025·四川宜宾二中·考月）下列有关化学反应方向及其判据的说法中错误的是
A．1 mol H2O 在不同状态时的熵值：S[H2O(l)]＜S[H2O(g)]
B．反应CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g) ΔH＞0 能否自发进行与温度有关
C．H2O2分解和HClO 分解均是自发过程，故这两个反应的ΔH 和ΔS 的变化相同
D．常温下，反应4Fe(OH)2(s)＋O2(g)＋2H2O(l)===4Fe(OH)3(s)能自发进行，则该反应的ΔH＜0
8．（2025·宁夏·二模）对于反应 )4NH3(g)+5O2(g)
4NO(g)+6H2O(g)，△H<0. 下列说法正确的是
A．该反应△S<0
B．使用催化剂能降低反应的焓变
C．其他条件不变，增
可提高NH3 的平衡转化率
D．1mol N-H 断裂的同时有1 mol O-H 断裂说明反应到达该条件下的平衡状态
9．(2025·浙江省第一届NBchem 三模)碳的单质及其化合物是重要而值得深入探讨的研究对象。请回答：
（4）焦炭是重要的还原剂，比如用来提取金属Zn，其中一步反应在1200K 下实现：反应(1)
ZnO+C→Zn(g)+CO(g)。与碳有关的相关反应和其ΔG 如下：反应(a)：C+O2
CO2；反应(b)：2C+O2
2CO；反应(c)：2CO+O2
2CO2；反应(d)：2Zn+O2
2ZnO。
3
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提示：ΔG=ΔH-TΔS；ΔG＜0，反应正向自发；ΔG＞0，反应逆向自发；ΔG=0，反应平衡。其中ΔS 与混乱
度有关，气体相对分子质量越大，结构越复杂，其相应的ΔS 也越大。
①解释为什么是在1200K 下进行反应(1)，并说明产物为什么是CO 。
②如果反应(1)的产物是CO2，温度需要达到 。
③判断反应(a)的ΔH 0(填“>”、“＜”、“=”)，ΔS 0(填“>”、“＜”)
04 工业合成氨条件的选择
10．（2025·四川宜宾市·二诊）一定条件下，将H2 和N2 按物质的量之比为3:1 充入密闭容器中发生反
应：N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)。测得不同压强下，达到化学平衡时氨的物质的量分数X(NH3)随温度变化如下
图：
下列说法错误的是
A. 压强：P1<20MPa B. 速率：b < a
C. a 点时，N2的转化率约为33% D. 虚线表示p1条件下充入He 后的图像
11．（2025·四川南充中学·月考）在一定条件下，对于密闭容器中的反应：N2＋3H2
2NH3，下列说法
正确的是
A．当氮气和氢气投料比(物质的量之比)为1 3∶时，达到平衡时氨的体积分数最大
4
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B．增加铁触媒的接触面积，不可能提高合成氨工厂的年产量
C．达到平衡时，氢气和氨气的浓度比一定为3 2∶
D．分别用氮气和氢气来表示该反应的转化率时，数值大小一定相同
12．(2025·北京延庆一模)硝酸是重要化工原料，工业合成氨以及氨氧化制取硝酸的原理示意图如下。
下列说法不正确的是
A．合成塔中合成氨的反应条件都是为了提高平衡转化率
B．氧化炉中反应的化学方程式：4NH3(g)+5O2(g)
4NO(g)+6H2O(g)
C．A 物质可以是空气或氧气，目的是使
尽量充分的转化为HNO3
D．生产过程中吸收塔产生的尾气可用碱液吸收
05 工业上选择适宜生产条件的原则
13．(2025·浙江省宁波市高三二模)烟气中SO2的去除及回收是一项重要的研究课题。一定条件下，用CO
与高浓度烟气中SO2反应回收硫，发生如下反应：反应1：4CO(g)＋2SO2(g)
S2(g)＋4CO2(g) ΔH。
（1）工业上为提高SO2吸收速率，下列措施合理的是_______。
A．加压增大原料气浓度 B．降低温度
C．及时分离出S2 D．改用更高效的催化剂
14．(2025·四川成都实验中学·月考)以二氧化钛表面覆盖Cu2Al2O4为催化剂，可以将CO2和CH4直接转化
成乙酸。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如图所示。下列说法中错误的是
A．250℃时，催化剂的活性最大
5
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B．250～300℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是催化剂的催化效率降低
C．300～400℃时，乙酸的生成速率升高的原因是催化剂效率增大
D．300～400℃时，乙酸的生成速率升高的原因是温度升高
15．(2025·浙江省9+1 高中联盟高三联考)氮及其化合物与人类生产、生活密切相关。氨催化氧化制NO 是
工业制备硝酸的核心过程：
主反应：4NH3(g)+5O2(g)
4NO(g)+6H2O(g)AH=-905kJ/mol
副反应：4NH3(g)+3O2(g)
2N2(g)+6H2O(g)AH=-1268kJ/mol
而在雷电的作用下，氮气被氧气直接氧化成NO，最终转化成硝酸。
（2）在20 个大气压、铁触媒的作用下，经历相同时间反应产物的产率和温度的关系如下表所示：
t/℃产
率%
450
550
650
750
800
850
900
950
1000
……
NO
19.0
37.5
62.5
81.5
96.5
96.5
93.1
85.5
73.0
……
N2
61.5
37.5
18.1
6.4
1.5
2.0
6.7
12.0
25.1
……
下列说法不正确的是_______。
A．工业上进行氨催化氧化生成NO 时，温度应控制在800C~850℃
B．活化能大小：主反应≤副反应
C．降温降压一定能提高NO 的平衡产率
D．选择合适的催化剂，可以提高NO 的选择性
1．(2025·四川内江·联考)用一种较活泼的金属把另一种金属从化合物中还原出来的方法称为金属热还原法。
钠、镁、铝是常用的还原剂。一些常见的金属热还原反应如下：
序号
反应
H/kJ/mol
△
S/J/(mol·K)
△
①
2Al(l) + 3BaO(s)=3Ba(g) +Al2O3(s)
487
207.53
②
2Al(s) + 3BaO(s)=3Ba(s)+Al2O3(s)
4
-15.70
③
Mg(l) + 2RbCl(s)=2Rb(g)+MgCl2(s)
381.77
223.06
6
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④
4Na(l)+TiCl4(g)=Ti(s)+4NaCl(s)
-899.8
-291
下列说法不正确的是
A．反应①表明金属沸点：Al>Ba
B．对于反应：2Ba(s)+O2(g)=2BaO(s)
H
△
1，4Al(s)+3O2(g)=2Al2O3(s)
H
△
2，由反应②可以推出
3
H
△
1≈
H
△
2
C．反应③说明金属活动性顺序：Mg>Rb
D．对于反应④：|
H|>>|T
S|
△
△说明焓变对该反应的自发性起主要影响作用
2．(2025•北京通州期中)氨既是一种重要的化工产品，又是一种重要的化工原料。下图为合成氨以及氨氧
化制硝酸的流程示意图。下列说法不正确的是
A．氨分离器可以加快合成氨的反应速率
B．吸收塔中通入过量A 的目的是提高硝酸的产率
C．工业生产中可选择铝作为罐体材料盛装大量浓硝酸
D．可以用
对硝酸生产尾气中的氮氧化物进行处理
3．（2025 学年·四川绵阳一模）Co基活性炭催化CH4−CO2重整不仅可获得合成气(CO与H2)，还能同时消耗
两种温室气体，回答下列问题：
（1）CH4−CO2重整反应为CH4(g)+CO2(g)=2CO (g)+2H2(g) ΔH1>0，相关物质的燃烧热数值如下表所
示：
物质
CH4(g)
CO (g)
H2(g)
燃烧热ΔH /(kJ⋅mol
1
−)
a
b
c
该催化重整反应的ΔH1= kJ⋅mol
1
−(用含a、b、c 的代数式表示)，从热力学角度考虑，有利于合
成气生成的条件是 (填“高压”或“低压”)。
4． (2025·四川德阳市·质量监测)CO2催化重整制CH4意义重大，涉及如下反应：
反应：
反应Ⅱ：
7
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反应Ⅲ：
回答下列问题：
（3）在密闭容器中，
、
时，同时发生反应Ⅰ和Ⅲ，CO2平衡转化
率、在催化剂作用下反应相同时间所测得的CO2实际转化率随温度的变化如图所示(已知CH4的平衡选择性
)。
①该催化剂催化CO2反应的最佳温度为_______。
②体系温度降低，CH4
平衡选择性_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
③CO2的平衡转化率在
之后随温度升高而增大的主要原因是_______。
5． (2025·山西大同市·期中)在硫酸工业中，通过下列反应使SO2氧化为SO3：2SO2(g)+O2(g)
2SO
⇌
3(g)
∆H=-196.6 kJ/mol。下表列出了在不同温度和压强下，反应达到平衡时
的转化率。下列说法错误的是
温度/℃
平衡时SO2的转化率/%
0.1MPa
0.5MPa
1MPa
5MPa
10MPa
450
97.5
98.9
99.2
99.6
99.7
550
85.6
92.9
94.9
97.7
98.3
A．从理论上分析，选择温度450-550℃，既利于平衡正向移动又利于提高反应速率
B．从理论上分析，为了使
尽可能多地转化为SO3，应选择的条件是450℃，10MPa
8
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C．在实际生产中，为了降低成本采用常压条件，因为常压下
的转化率已经很高了
D．在实际生产中，通入过量的空气，既利于平衡正向移动，又利于提高反应速率
6．(2025·浙江省县域教研联盟高三模拟考试)锑(Sb)元素的单质与化合物有着广泛的用途。
（3）工业上可利用真空冶金法处理脆硫铅锑矿(主要成分为Pb4FeSb6S14)得到Sb2S3蒸汽，总反应方程式为：
Pb4FeSb6S14
4PbS+FeS+3Sb2S3，随着温度升高，固体产物依次变为气态，达到平衡时Sb2S3、PbS 与FeS
的蒸汽压(pθ)与温度(T)的关系如图所示：
下列说法不正确的是 。
A．可通过控制温度，使气态产物中的各个组分逐一冷凝，实现铅、锑、铁的分离与富集
B．900K 时Sb2S3、PbS 大量挥发，FeS 仍为非气态
C．相比传统的高温冶炼，真空冶金法的优点是提高了资源的利用率，低碳高效
D．T1时总反应的平衡常数Kp=10-3a
7．（2025·八省1 月四川·联考卷）甲烷氧化偶联制乙烯是提高甲烷附加值的一项重要研究课题，其涉及的
反应如下：
4CH
①
4(g)＋O2(g)
2C2H6(g)＋2H2O(g) ΔH1＝-354kJ·mol−1
2CH
②
4(g)＋O2(g)
C2H4(g)＋2H2O(g) ΔH2＝-282kJ·mol−1
CH
③
4(g)＋2O2(g)
CO2(g)＋2H2O(g) ΔH3＝-803kJ·mol−1
已知：以乙烯为例，其选择性定义为
。
回答下列问题：
（1） C2H6氧化生成C2H4的热化学方程式④为 ，反应的ΔS 0(填“>”或“<”或“=”)，反应
(填“能”或“不能”)自发进行。
（2）CH4氧化偶联生成C2H4分步进行，C2H6和C2H4的选择性随反应时间的变化关系如图所示，第一步反
应的产物为 。
9
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（3）恒压进料，原料气的n(CH4)：n(O2)对CH4转化率与C2H6、C2H4、CO2选择性的影响如图所示，根据
本研究课题的目的，n(CH4)：n(O2)在 (填“2~3”或“3~4”)更优，其原因是 。
（4）一定条件下，C2H4的生成速率v 与O2分压p 间的关系为：
。若O2的初始分压为p0，
随着反应进行，当C2H4的生成速率v 降低到其初始生成速率
的
时，则O2分压p= (用p0表示)。
（5）若n(CH4)：n(O2)=3.5：1、初始压强为450kPa，在恒容反应器中达平衡，CH4的转化率为30%，C2H4
和C2H6的选择性均为40%，则反应④的平衡常数Kp= kPa (保留整数)。
1．（2023·湖北卷）工业制备高纯硅的主要过程如下：
石英砂
粗硅
高纯硅
下列说法错误的是
A．制备粗硅的反应方程式为SiO2+2C=====Si+2CO↑
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B．1molSi 含Si-Si 键的数目约为4×16.02×10-23
C．原料气HCl 和H2应充分去除水和氧气
D．生成SiHCl3的反应为熵减过程
2．（2023·江苏卷）二氧化碳加氢制甲烷过程中的主要反应为
在密闭容器中，
、
时，CO2平衡转化率、在催化剂作用下反应相同
时间所测得的CO2实际转化率随温度的变化如题图所示。CH4的选择性可表示为
。下列
说法正确的是
A．反应
的焓变
B．CH4的平衡选择性随着温度的升高而增加
C．用该催化剂催化二氧化碳反应的最佳温度范围约为480~530℃
D．450℃时，提高
的值或增大压强，均能使CO2平衡转化率达到X 点的值
3．(2025•浙江1 月卷，18)(4)工业中常用如下反应生产HCON(CH3)2：(CH3)2NH(g)＋
CO(g)=HCON(CH3)2(l)。某条件下反应自发且熵减，则反应在该条件下ΔH 0(填“>”、“<”或“=”)。
4．（2025·广东·高考真题）钛单质及其化合物在航空、航天、催化等领域应用广泛。
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（2）298K 下，反应
的
、
，则298K 下该反应
(填“能”或“不能”)自发进行。
5．（2025·安徽·高考真题）I．通过甲酸分解可获得超高纯度的CO。甲酸有两种可能的分解反应：
①
②
（3）一定温度下，使用某催化剂时反应历程如下图，反应①的选择性接近100%，原因是 ；升高
温度，反应历程不变，反应①的选择性下降，可能的原因是 。
Ⅱ．甲烷和二氧化碳重整是制取合成气(
和
)的重要方法，主要反应有：
③
④
⑤
（4）恒温恒容条件下，可提高
转化率的措施有 (填标号)。
a．增加原料中
的量 b．增加原料中
的量 c．通入
气
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（5）恒温恒压密闭容器中，投入不同物质的量之比的
/
/
混合气，投料组成与
和
的平
衡转化率之间的关系如下图。
i．投料组成中
含量下降，平衡体系中
的值将 (填“增大”“减小”或“不变”)。
6．（2024·贵州·高考真题）在无氧环境下，CH4经催化脱氢芳构化可以直接转化为高附加值的芳烃产品。
一定温度下，CH4芳构化时同时存在如下反应：
ⅰ．
ⅱ．
回答下列问题：
（1）反应ⅰ在1000K 时 (选填“能”或“不能”)自发进行。
（2）已知25℃时有关物质的燃烧热数据如表，则反应ⅱ的
(用含
的代数式
表示)。
物质
△H/kJ/mol
a
b
c
（3）受反应ⅰ影响，随着反应进行，单位时间内甲烷转化率和芳烃产率逐渐降低，原因是 。
（4）对催化剂在不同的pH 条件下进行处理，能够改变催化剂的活性。将催化剂在5 种不同pH 条件下处
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理后分别用于催化CH4芳构化，相同反应时间内测定相关数据如下表，其中最佳pH 为 ，理由是
。
pH
CH4平均转化率/%
芳烃平均产率/%
产物中积碳平均含量/%
2.4
9.60
5.35
40.75
4.0
9.80
4.60
45.85
7.0
9.25
4.05
46.80
10.0
10.45
6.45
33.10
12.0
9.95
4.10
49.45
（5）
下，在某密闭容器中按
充入气体，发生反应
，平衡时
与
的分压比为4:1，则
的平衡转化率为
，平衡常数Kp= (用平衡分压代替平衡浓度计算，分压
总压物质的量分数，列出计算式即可)。
（6）引入丙烷可促进甲烷芳构化制备苯和二甲苯，反应如下：
(两个反应可视为同级数的平行反应)
对于同级数的平行反应有
，其中v、k 分别为反应速率和反应速率常数，Ea为反应活
化能，A1、A2为定值，R 为常数，T 为温度，同一温度下
是定值。已知
，若要提高苯的产
率，可采取的措施有 。
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