文档文本内容
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第04 讲 化学反应的方向、化学反应的调控
目录
01
考情解码·命题预警
02 体系构建·思维可视...........................................................................................................................
03 核心突破·靶向攻坚...........................................................................................................................
考点一 化学反应的方向......................................................................................................................
知识点1 自发过程与自发反应......................................................................................................
知识点2 化学反应的方向与能量、熵变的关系..........................................................................
知识点3 化学反应的方向的判断..................................................................................................
考向1 考查自发过程和自发反应..................................................................................................
【思维建模】判断反应自发性需要注意的问题
考向2 考查化学反应方向的判据...................................................................................................
【思维建模】化学反应自发性和非自发性的判断思维模型
考点二 化学反应的调控......................................................................................................................
知识点1 化学反应调控措施..........................................................................................................
知识点2 工业合成氨条件的选择..................................................................................................
考向1 考查工业生产适宜条件选择的原则...................................................................................
【思维建模】化工生产适宜条件选择的一般原则
考向2 考查合成氨反应适宜条件的选择......................................................................................
【思维建模】工业合成氨条件的选择原则
04 真题溯源·考向感知............................................................................................................................
1
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考点要求
考察形式
2025 年
2024 年
2023 年
化学反应的方向
选择题
非选择题
四川卷T18(1)，2 分
浙江1 月卷T18(4)
广东卷T19(2)
湖南卷T18(3)
湖北卷T12，3 分
浙江6 月卷T19(5)
湖北卷T3，3 分
山东卷T14，4 分
化学反应的调控
选择题
非选择题
四川卷T18(2)
安徽卷T17(3) 、(4) 、
(5)
全国甲卷T28
贵州卷T17
辽宁卷T3，3 分
浙江1 月卷T19(3)
考情分析：
1．从考查题型和内容上看，高考命题以选择题和非选择题均有呈现，主要考查化学反应的熵变及反应
进行的方向的判断、工业合成氨及化工生产中条件的选择等。
2．从命题思路上看，侧重以化工生产为背景，选择化工生产适宜的条件。选择题结合化学反应机理、
化学平衡图像或图表信息等知识，考查工业生产适宜条件的选择、转化率及计算等。非选择题常与基本
理论、工业生产相联系，通过图像或表格提供信息，从反应时间、投料比值、催化剂的选择、转化率等
角度，考查反应进行的方向、生产条件的选择等。
预测2026 年四川高考会侧重以化工生产为背景，结合图像信息、图表数据信息，考查化学反应方向的
判定（较少）、工业生产适宜条件的选择、转化率（产率）及计算等。
复习目标：
1．
合学
的化学反
例，了解自
程和化学反
的自
性。
结
过
应实
发过
应
发
2．通
“有序”和“无序”的
比，了解
和
的意
。
过
熵
熵变
对
义
3．初步了解
和
化学反
方向的影响，能用
和
解
化学反
的方向，培养
据推理与
焓变
熵变对
应
焓变
熵变
释
应
证
模型
知能力。
认
4．
化学反
速率和化学平衡的
合
控在生
、生活和科学研究中的重要作用。
认识
应
综
调
产
5．知道催化
可以改
反
程，
控化学反
速率具有重要意
。
变
应
调
应
剂
历
对
义
2
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考点一 化学反应的方向
知识点1 自发过程与自发反应
1．自发过程
（1）概念：在一定条件下，不需要借助外力作用就能自动进行的过程。
3
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（2）特点：
①体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或释放热量)。
②在密闭条件下，体系有从有序转变为无序的倾向性(无序体系更加稳定)。
2．自发反应
（1）概念：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）特点：
①自发反应具有方向性，即反应的某个方向在一定条件下自发进行，而该反应的逆方向在该条件下肯定不
能自发进行。
②能够自发进行的反应在常温下不一定能够发生，自发性只能用于判断反应的方向,不能确定反应是否一定
会发生和发生的速率。
知识点2 化学反应的方向与能量、熵变的关系
1．熵与熵变
（1）熵的含义：熵是衡量一个体系混乱度的物理量，即表示体系的不规则或无序状态程度的物理量。混
乱度越大,体系越无序,体系的熵就越大。用符号S 表示。同一条件下，不同物质有不同的熵值，同一物质
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：熵变是反应前后体系熵的变化，用Δ S 表示，化学反应的Δ S 越大，越有利于反应自发
进行。
2．化学反应的方向与能量
（1）能量变化是一个与反应能否自发进行有关的因素，但不是决定反应能否自发进行的惟一因素。
（2）多数能自发进行的化学反应是放热反应。
例如：在常温、常压下，氢氧化亚铁被氧化为氢氧化铁的反应是自发的，反应放热：
4Fe(OH)2(s)＋2H2O（1）＋O2(g)===4Fe(OH)3(s) ΔH(298 K)＝－444.3 kJ/mol
（3）有不少吸热反应也能自发进行。
例如：NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)===CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O（1） ΔH(298 K)＝＋37.30 kJ/mol
（4）有一些吸热反应在室温条件下不能自发进行，但在较高温度下则能自发进行。
例如：在室温下和较高温度下均为吸热过程的CaCO3的分解反应。
CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g) ΔH(298 K)＝＋178.2 kJ/mol ΔH(1 200 K)＝＋176.5 kJ/mol
（5）结论：研究表明，对于化学反应而言，绝大多数放热反应都能自发进行，且反应放出的热量越多，
体系能量降低得也越多，反应越完全。可见，反应的焓变是制约化学反应能否自发进行的因素之一。
得分速记
①反应能量判据不是决定反应能否自发进行的惟一因素。②有些吸热反应也能自发进行。
3．化学反应的方向与熵变
（1）化学反应中要发生物质的变化或物质状态的变化，因此存在着熵变。反应的熵变ΔS 为反应产物总熵
与反应物总熵之差。对于确定的化学反应，在一定条件下具有确定的熵变。
（2）许多熵增加的反应在常温、常压下可以自发进行。产生气体的反应，气体物质的物质的量增大的反
应，熵变通常都是正值，为熵增反应。
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例如：2H2O2(aq)===2H2O(l)＋O2(g)；NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)===CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(l)；
（3）有些熵增的反应在常温、常压下不能自发进行，但在较高温度下可以自发进行。
例如：CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)；C(石墨，s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)；
（4）铝热反应是熵减的反应，它在一定条件下也可以自发进行。
例如：2Al(s)＋Fe2O3(s)===Al2O3(s)＋2Fe(s)；
（5）结论：研究表明，除了热效应外，决定化学反应能否自发进行的另一个因素是体系的混乱度，大多
数自发反应有趋向于体系混乱度增大的倾向。
得分速记
①少数熵减少的反应在一定条件下也可以自发进行,如NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)。②孤立体系或绝热体系的
自发过程才向着熵增的方向进行。
知识点3 化学反应的方向的判断
1．传统的判断方法
（1）由不稳定物质向稳定物质转变
2NaHCO3=====Na2CO3＋CO2↑＋H2O，稳定性：NaCO3＞NaHCO3。
（2）离子反应中，对于复分解反应，一般是由易电离的物质向难电离的物质转变，或向离子浓度减小的
方向转变。
①由溶解度大的物质向溶解度小的物质转变。
如Na2SO4＋CaCl2===CaSO4↓(微溶)＋2NaCl，CaSO4＋Na2CO3===CaCO3↓＋Na2SO4，所以溶解性：CaCl2＞
CaSO4＞CaCO3。
②由相对强酸(碱)向相对弱酸(碱)转变。
如2CH3COOH＋Na2CO3===2CH3COONa＋CO2↑＋H2O，NaSiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3，所以酸
性强弱：CH3COOH＞H2CO3＞H2SiO3。
（3）由难挥发(高沸点)性物质向易挥发(低沸点)性物质转变。
①由难挥发性酸向易挥发性酸转变。
如NaCl＋H2SO4(浓)=====NaHSO4＋HCl↑，所以沸点：H2SO4(浓)＞HCl。
②由难挥发性酸酐向易挥发性酸酐转变。
如CaCO3＋SiO2=====CaSiO3＋CO2↑，所以沸点：SiO2＞CO2。
③由难挥发性金属向易挥发性金属转变。
如2RbCl＋Mg=====MgCl2＋2Rb，所以沸点：Mg＞Rb。
（4）由氧化性(还原性)强的物质向氧化性(还原性)弱的物质的转变。
如2FeCl3＋2KI===2FeCl2＋2KCl＋I2,2FeCl2＋Cl2===2FeCl3，所以氧化性Cl2＞FeCl3＞I2。
2．焓变和熵变的判断方法
体系的自由能变化(符号为Δ G ，单位为 kJ/mol)综合考虑了焓变和熵变对体系的影响，可用于化学反应自
发进行的方向的判断，ΔG＝Δ H －
T Δ S 。
（1）当ΔH＜0，ΔS＞0 时，ΔG＜0，反应自发进行。
（2）当ΔH＞0，ΔS＜0 时，ΔG＞0，反应不能自发进行。
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（3）当ΔH＞0，ΔS＞0 或ΔH＜0，ΔS＜0 时，反应是否自发进行与温度有关，在一定温度下可使ΔG＝0，
即反应达平衡状态。
（4）ΔH<0、ΔS<0 时,则ΔH-TΔS 在较低温度时可能小于零,所以低温有利于反应自发进行。图解如下:
得分速记
①根据ΔH－TΔS＜0 判断的只是反应能否自发进行的可能性，具体的反应能否实际发生，还涉及到化学反
应速率的问题。
②判断一个化学反应能否自发进行，若无任何外加条件，可以认为我们所学过的化学反应(电解反应除外)
都是能够自发进行的。
考向1 考查自发过程和自发反应
例1 （2025·四川南充实验中学·月考）下列各说法中，正确的是
A．能够自发进行的反应不一定都是放热反应
B．能够自发进行的反应就一定能够发生并完成
C．同一物质：固体→液体→气体变化是焓减和熵增的过程
D．-10℃的水结成冰，可用熵变判据来解释该变化过程的自发性
【答案】A
【解析】A．反应放热有利于反应的自发进行，但焓变不是唯一的判据。能够自发进行的反应不一定都是
放热反应，有些吸热反应也能自发进行，A 正确；B．有些自发进行的反应需要在一定的温度下才能发
生，比如碳酸钙的分解常温很难自发进行，但加热到一定温度碳酸钙分解为二氧化碳和氧化钙，B 错误；
C．同一物质：由固体→液体→气体变化体系混乱程度增加，是熵增的过程，C 错误 ；D．水结成冰是熵
减小的过程，依据熵判据应该是非自发的，D 错误；故答案为：A。
思维建模 判断反应自发性需要注意的问题
（1）化学反应方向的判据指出的仅仅是在一定条件下化学反应自发进行的趋势，并不能说明在该条件下
反应一定能实际发生，还要考虑化学反应的快慢问题。
（2）自发过程的两种倾向：①体系趋向于高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或释放热量)。②在密
闭条件下，体系有从有序转变为无序的倾向性(无序体系更加稳定)。
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【变式训练1·变载体】(2025·陕西榆林模拟）化学与生活息息相关。下列不属于自发进行的变化是
A．墨汁加到清水中使整杯水变黑 B．水在0℃以下结为冰
C．水从高处往低处流 D．石灰石转化为生石灰
【答案】D
【解析】A 项，墨汁浓度大于水，微粒向浓度低的方向分散是自发进行的物理变化，A 不符合题意；B 项，
水的凝固点为0℃，水在常温下是液体，水在0℃以下结为冰，是自发进行的物理变化，B 不符合题意；C
项，水从高处往低处流，是能量降低的过程，是自发进行的变化，C 不符合题意；D 项，石灰石转化为生
石灰需要在高温条件下进行，该变化过程不是自发进行的，D 符合题意；故选D。
【变式训练2·变考法】（2025·四川成都外国语实验学校·模拟预测）由C2H6直接脱氢制C2H4的反应为
C2H6(g)
C2H4(g)+H2(g) △H。在密闭容器中发生该反应，测得C2H6的平衡转化率与温度和压强的关系
如图所示，下列说法正确的是
A. X、Z 两点平衡常数：
B. 该反应在任何条件下都能自发进行
C. X、Y 两点的化学反应速率：
D. 减压、升温均有利于提高C2H6的平衡转化率
【答案】D
【解析】由题图可知，压强一定时，温度越高，C2H6的平衡转化率越高，则升温平衡正向移动，该反应的
正反应为吸热反应，即△H>0。A．平衡常数只与温度有关，X、Z 两点温度相同，故
，A 错
误；B．该反应为熵增的吸热反应，在高温条件下能够自发进行，B 错误；C．X、Y 两点压强相同，温度
越高，化学反应速率越快，Y 时温度高，故
，C 错误；D．该反应为体积增大的吸热反应，
故减压和升温化学平衡均正向移动，均有利于提高C2H6的平衡转化率，D 正确；故选D。
【变式训练3·变题型】（2025·四川德阳市·一诊）亚硫酰氯(SOCl2)和硫酰氯(SO2Cl2)均是重要的化工原料。
以：SO2、Cl2、SCl2为原料可以制备亚硫酰氯，所涉及的反应如下：
反应I．
kJ/mol K1
反应Ⅱ．
kJ/mol K2
回答下列问题：
（1）反应
正向自发进行的条件为_______(填“高温”“低
温”或“任何温度”)。
【答案】（1）低温
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【解析】（1）已知：
反应I．
kJ/mol
反应Ⅱ．
kJ/mol
由盖斯定律，反应I+反应Ⅱ得反应：
，反应为放热的熵减反应，则低温下利于反应自发进
行；
考向2 考查化学反应方向的判据
例2 （2025·四川巴中市·一诊）电厂烟气(NOx、CO2等)可用NH3脱氮。在Fe2O3催化剂表面发生的脱氮过
程如图所示。下列说法错误的是
A. 脱氮的总反应为：4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)=====4N2(g)+6H2O(g)
B. 该反应在任何条件下可自发进行，则△H<0
C. Fe3+可降低反应的活化能
D. 催化剂可提高反应物的平衡转化率
【答案】D
【解析】A．根据图示箭头可知反应物为NH3、NO 和O2（箭头指向圈内），生成物为N2和H2O（箭头指
向圈外），根据得失电子写出总反应，故A 正确；B．根据总反应4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)=====4N2(g)
+6H2O(g)可知ΔS>0，若要使该反应在任何条件下可自发进行，ΔG=ΔH—TΔS，则需满足 ΔH<0 ，故B 正
确；C．Fe3+ 为该反应催化剂，催化剂能降低反应活化能，故C 正确；D．催化剂只能降低反应活化能，
改变反应速率，不能改变反应的平衡常数，因而不会提高最终的平衡转化率，故D 错误；故选D。
思维建模 化学反应自发性和非自发性的判断思维模型
（1）反应能否自发进行需综合考虑焓变和熵变对反应的影响，复合判据ΔH－TΔS<0 的反应不一定能够实
际发生，只是指出了在该条件下化学反应自发进行的趋势，还要考虑化学反应的快慢问题。
（2）焓变、熵变和温度对化学反应方向的影响：
ΔH
ΔS
ΔH－TΔS
反应情况
－
＋
永远是负值
在任何温度下过程均自发进行
＋
－
永远是正值
在任何温度下过程均非自发进行
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＋
＋
低温为正高温为负
低温时非自发，高温时自发
－
－
低温为负高温为正
低温时自发，高温时非自发
【变式训练1·变载体】 (2025•江西景德镇期中）下列有关说法不正确的是
A．反应
在一定条件下可自发进行，且ΔS＜0，则ΔH＜0
B．某吸热反应能自发进行，因此该反应一定是熵增反应
C．反应
在室温下可自发进行，则该反应的ΔH＜0
D．通常情况下，一个放热且熵增的反应也有可能非自发进行
【答案】D
【解析】A 项，反应
在一定条件下可自发进行，且ΔS＜0，根据ΔH-
TΔS＜0，可知ΔH＜0，故A 正确；B 项，某吸热反应能自发进行，根据ΔH-TΔS＜0，可知ΔS＞0，因此
该反应一定是熵增反应，故B 正确；C 项，反应
在室温下可自发进行，正反
应气体物质的量减少ΔS＜0，根据ΔH-TΔS＜0，则该反应的ΔH＜0，故C 正确；D 项，通常情况下，一个
放热且熵增的反应，ΔH-TΔS＜0，所以一定能自发进行，故D 错误；故选D。
【变式训练2·变考法】（2025·河南郑州·三模）工业制硝酸的过程中涉及反应
。一定条件下NO 和O2进入合成塔发生反应，其他条件相同时测得的实验数据如下表。下列关于该反应的
说法错误的是
压强/(
Pa)
温
度/℃
NO 达到所列转化率需要的时间/s
50%
90%
98%
1.0
30
12
250
2830
90
25
510
5780
8.0
30
0.2
3.9
36
90
0.6
7.9
74
A．△S<0，△H<0
B．增大O2的量，能提高NO 的平衡转化率
C．根据上述表格，升高温度该反应速率加快
D．在8.0×105Pa、90℃下，6s 时反应的
【答案】C
【解析】A．
是气体体积减小的反应，△S<0，该反应在一定条件下能够自发
进行，说明
在一定条件下成立，则△H<0，A 正确；B．增大O2的量，
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正向进行，能提高NO 的平衡转化率，B 正确；C．表格中，升高温度后，相
同压强下达到相同转化率所需时间延长（如1.0×105Pa 下50%转化率时间从12s 增至25s），说明升温导致
反应速率减慢，C 错误；D．在8.0×105Pa、90℃下，6s 后NO 的转化率仍然会增大，说明此时反应还未达
到平衡，
，D 正确；选C。
【变式训练3·变题型】（2025·四川达州高级中学·模拟预测）氢气是理想的清洁和高能燃料。乙醇和水重
整制氢主要发生的反应如下：
反应1：
；
反应2：
。
回答下列问题：
（1）
_______
，该反应在_______(填
“较高温度”“较低温度”或“任意温度”)能自发进行。
【答案】（1）①+174.9 ②较高温度
【
解
析
】
（
1
）
由
盖
斯
定
律
，
①
+②×2
得
目
标
反
应
，
目
标
反
应
。
反应能够自发进行，该反应是气体分子
数增大
吸热反应，在较高温度下能自发进行。
考点二 化学反应的调控
知识点1 化学反应调控措施
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，可以加快化学反应速率，提高反应物的转化率，从而促
进有利的化学反应进行。
（2）抑制有害的化学反应：通过控制反应条件，也可以减缓化学反应速率，减少甚至消除有害物质的产
生或控制副反应的发生，从而抑制有害的化学反应继续进行。
2．控制反应条件考虑因素
在实际生产中常常需要结合设备条件、安全操作、经济成本等情况，综合考虑影响化学反应速率和化学平
衡的因素，寻找适宜的生产条件。此外，还要根据环境保护及社会效益等方面的规定和要求做出分析，权
衡利弊，才能实施生产。
3．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
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应的限度，从而提高转化率。
4.工业上选择适宜生产条件的原则
外界
条件
有利于加快速率
的条件控制
有利于平衡正向移动的
条件控制
综合分析结果
浓度
增大反应物的浓
度
增大反应物的浓度、减
小生成物的浓度
不断地补充反应物、及时地分离出生成
物
催化剂
加合适的催化剂
不需要
加合适的催化剂
温度
高温
ΔH＜0
低温
兼顾速率和平衡，考虑催化剂的适宜温
度
ΔH＞0
高温
在设备条件允许的前提下，尽量采取高
温并考虑催化剂的活性
压强
高压(有气体参
加)
Δνg＜0
高压
在设备条件允许的前提下，尽量采取高
压
Δνg＞0
低压
兼顾速率和平衡，选取适宜的压强
知识点2 工业合成氨条件的选择
1．合成氨反应的特点
（1）合成氨反应：N2(g)＋3H2(g)
2NH3(g)。
已知298 K 时：ΔH＝－92.4 kJmol－1，ΔS＝－198.2 Jmol－1K－1。
（2）特点：
①可逆反应
②正反应为放热反应：ΔH<0
③正向为气体物质的量减少（熵减）的反应：ΔS<0
④常温(298 K)下，ΔH－TΔS<0，能自发进行。
2．合成氨反应条件的理论分析
对合成氨反应的影响
影响因素
浓度
温度
压强
催化剂
增大合成氨的反应速率
增大
升高
增大
使用
提高平衡混合物中氨的
含量
增大
降低
增大
无影响
3．工业合成氨的适宜条件
（1）工业合成氨的适宜条件
外部条件
工业合成氨的适宜条件
压强
根据反应器可使用的钢材质量及综合指标来选择压强
(10
～
30 MPa)
温度
适宜温度，
400
～
500 ℃
催化剂
使用铁触媒做催化剂（
500℃
左右时的活性最大）
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浓度
N2 和
H 2 的物质的量之比为
1 2.8
∶
的投料比，氨及时从混合气中分离出去
（2）问题讨论
①压强：目前我国合成氨厂一般采用的压强在10～30 MPa，不采用更高压强的理由是：压强越大，对设备
的要求越高、需要的动力越大。
②温度：升高温度能提高化学反应速率，但工业合成氨温度不能太高的理由是：
a．合成氨反应为放热反应，升高温度，转化率降低。
b．400～500_℃催化剂活性最大，升高温度，催化剂活性减弱。
得分速记
①工业生产中，必须从反应限度和反应速率两个角度选择合成氨的适宜条件，既要考虑尽量增大反应物的
转化率，充分利用原料，又要选择较快的反应速率，提高单位时间内的产量，同时还要考虑设备的要求和
技术条件。
②合成氨的生产流程分析：原料气干燥、净化：除去原料气中的水蒸气及其他气体杂质，防止与催化剂接
触时，导致催化剂“中毒”而降低或丧失催化活性；压缩机加压，增大压强；合成氨反应为放热反应，利
用热交换可充分利用能源，提高经济效益；生成物NH3的液化需较低温度采取迅速冷却的方法，可使气态
氨变成液氨后及时从平衡混合物中分离出来，以促使平衡向生成
NH
3 的方向移动；因合成氨反应为可逆反
应，平衡混合物中含有原料气，将NH3分离后的原料气循环利用，并及时补充N2和H2,使反应物保持一定
的浓度，以利于合成氨反应，提高经济效益。
考向1 考查工业生产适宜条件选择的原则
例1 (2025•湖北模拟）工业上以黄铁矿(主要成分FeS2)为原料生产硫酸的主要流程如下。
已知：步骤Ⅱ中SO2的平衡转化率随温度和压强的变化情况如下表。
温度/℃
平衡时SO2的转化率/%
450
97.5
98.9
99.2
99.6
99.7
550
85.6
92.9
94.9
97.7
98.3
下列说法错误的是
A．步骤Ⅰ中出炉气需净化，能防止步骤Ⅱ中催化剂中毒
B．步骤Ⅱ中通入过量的空气，目的是提高SO2的平衡转化率
C．步骤Ⅱ实际生产中应选择
和
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D．步骤Ⅲ中吸收塔内常采用逆流喷淋式，提高SO3的吸收效率
【答案】C
【解析】A 项，步骤Ⅰ中产生的二氧化硫不纯，含有杂质，因此步骤Ⅰ中出炉气需净化，能防止步骤Ⅱ中
催化剂中毒，故A 正确；B 项，步骤Ⅱ中通入过量的空气，目的是提供足够的氧气，使平衡正向移动，该
操作可以提高SO2的平衡转化率，故B 正确；C 项，根据表格数据，450℃和10MPa 时SO2的转化率最高，
但压强由1MPa 升高到10Mpa 二氧化硫的转化率提升并不明显，因此实际生产中需要考虑成本和设备承受
能力，通常选择450℃和1MPa，故C 错误；D 项，步骤Ⅲ中吸收塔内常采用逆流喷淋式，逆流喷淋可以增
加气液接触面积，提高SO3的吸收效率，故D 正确； 故选C。
思维建模 化工生产适宜条件选择的一般原则
条件
原则
从化学反应速率分析
既不能过快，又不能太慢
从化学平衡移动分析
既要注意外界条件对速率和平衡影响的一致性，又要注意二者影响的
矛盾性，尽可能使化学平衡向生成所需产物的方向移动
从原料的利用率分析
增加易得廉价原料，提高难得高价原料的利用率，循环利用从而降低
生产成本
从实际生产能力分析
既要注意理论上的需要，又要考虑实际生产(如设备条件、安全操
作、经济成本等)的可能性
从催化剂的使用分析
①防止催化剂中毒，增加乳化装置；
②温度对催化剂活性的影响；
③应用催化剂的选择性，控制副反应，提高产率，降低生产成本
【变式训练1·变考法】（2025·四川巴中市·联考）某工业生产中发生反应：2A(g)+B(g)
2M(g)
H<0
△
。
下列有关该工业生产的说法正确的是
A.工业上合成M 时，一定采用高压条件，因为高压有利于M 的生成
B.若物质B 价廉易得，工业上一般采用加入过量的B 以提高A 和B 的转化率
C.工业上一般采用较高温度合成M,因温度越高，反应物的转化率越高
D.工业生产中常采用催化剂，因为生产中使用催化剂可提高M 的日产量
【答案】D
【解析】工业上合成M 可能采用常压如H2SO4工业中SO3的生成；加入过量B 只能提高A 的转化率，B 的
转化率降低；温度升高，平衡逆向移动，反应物的转化率降低；使用催化剂可降低反应的活化能，提高反
应速率。
【变式训练2·变载体】（2025·四川成都实验中学·月考）苯与水煤气合成甲苯的烷基化反应可简化如下：
+CO+2H2
+H2O
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下表分析了Pt-ZSM-5 催化剂应用于苯与水煤气合成甲苯的烷基化反应的相关实验数据：
温度/℃
苯平衡转
化率，%
甲苯和对二甲苯
总选择性，%
甲苯选择性，%
对二甲苯选择性，%
400
2.17
63.14
57.53
5.61
425
3.79
84.96
75.46
9.50
450
5.92
82.20
73.78
8.42
475
7.08
83.99
78.10
5.89
(注：表中各次实验均控制苯、CO、H2进气量比例为1：1：2，使用催化剂Pt-ZSM-5，反应压力3MPa)
下面说法错误的是
A．表中数据分析了反应温度对苯与水煤气烷基化反应的影响
B．反应温度升高，催化剂对目标产物选择性增大，副产物选择性降低
C．450℃下若苯与氢气投料比为1：4，则苯的平衡转化率大于5.92%
D．获取上述实验数据需保证各次实验中Pt-ZSM-5 催化剂的比表面积一致
【答案】B
【解析】A．由表中数据可知，表中为不同温度，苯与水煤气烷基化反应的数据，分析了反应温度对苯与
水煤气烷基化反应的影响，故A 正确；B．由表中数据可知，反应温度升高，400-450℃时，催化剂对目标
产物选择性增大，副产物选择性也增大，在475℃后，催化剂对目标产物选择性增大，副产物选择性降
低，故B 错误；C．450℃下若苯与氢气投料比为1：4，氢气浓度增大，平衡正向移动，则苯的平衡转化
率增大，故C 正确；D．各次实验中Pt-ZSM-5 催化剂的比表面积一致，对反应的催化效果相同，可比较温
度的影响，故D 正确。故选B。
【变式训练3·变题型】CH3CH2CH3的溴化、氯化反应过程及产物的选择性如图所示。下列说法正确的是
A．CH3CH2CH3比(CH3)2CH•更稳定
B．使用催化剂对氯化、溴化反应的△H 有影响
C．升高温度，氯化、溴化反应的CH3CH2CH3平衡转化率都增大
D．以CH3CH2CH3为原料合成2-丙醇时，应该选用溴化反应，然后再水解
【答案】D
【解析】A．能量低，物质稳定，根据图象可知，CH3CH2CH2·比(CH3)2CH·高，即(CH3)2CH·比CH3CH2CH2·
稳定，故A 错误；B．ΔH 只与体系中始态和终态有关，因此使用催化剂降低活化能，ΔH 保持不变，故B
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错误；C．根据溴化反应过程图象可知，该反应为吸热反应，升高温度，促进平衡向正反应方向移动，
CH3CH2CH3的平衡转化率增大，根据氯化反应图象可知，该反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方
向进行，CH3CH2CH3的平衡转化率降低，故C 错误；D．根据图象可知，(CH3)2CH·选择性95%，相对较
大，即产生2－丙醇产量较多，以CH3CH2CH3为原料合成2－丙醇时，应该选用溴化反应，然后再水解，
故D 正确；答案为D。
考向2 考查合成氨反应适宜条件的选择
例2（2025·四川·泸洲中学·预测）下列有关合成氨工业的说法中正确的是
A．铁触媒作催化剂可加快反应速率，且有利于化学平衡向合成氨的方向移动
B．升高温度可以加快反应速率，且有利于化学平衡向合成氨的方向移动
C．增大压强能缩短达到平衡状态所用的时间
D．合成氨采用的压强是10~30 MPa，因为该压强下铁触媒的活性最高
【答案】C
【解析】催化剂可以改变反应速率，但不能使平衡移动，A 项错误；升高温度可以加快反应速率，但合成
氨反应是放热反应，因此升高温度不利于化学平衡向合成氨的方向移动，B 项错误；增大压强可以加快反
应速率，缩短达到平衡所用的时间，C 项正确；催化剂的活性主要取决于温度的高低，而非压强的大小，
D 项错误。
思维建模 工业合成氨条件的选择原则
工业合成氨必须从反应限度和反应速率两个角度选择适宜条件，既要考虑尽量增大反应物的转化率，充分
利用原料，又要选择较快的反应速率，提高单位时间内的产量，同时还要考虑设备的要求和技术条件。
【变式训练1·变载体】(2025·浙江模拟预测）工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，其反应如下：
N2(g)＋3H2(g)
2NH3(g) ΔH＝-92.4kJ·mol−1。下面说法正确的是
A．合成氨一般选择400～500℃的原因主要考虑了温度对速率的影响
B．将生成的氨气及时液化分离，可推动平衡正向移动，加快反应速率
C．增大压强虽能提高平衡产率，但实际生产中常采用20MPa 以节省设备成本
D．由于N2在空气中含量高，因此直接将空气与氢气混合通入反应炉
【答案】C
【解析】A 项，合成氨选择400～500℃，既考虑温度对速率的影响(加快反应速率），也考虑催化剂(铁触
媒）的活性，该温度下催化剂活性高，不只是考虑速率，A 错误；B 项，及将氨气及时液化分离，平衡正
向移动，但浓度降低了，反应速率会减慢，不是加快，B 错误；C 项，增大压强，平衡正向移动，能提高
平衡产率，但压强过大对设备要求高、成本高，实际生产采用20MPa 左右可节省设备成本，C 正确；D
项，直接将空气与氢气混合通入反应炉，空气中的氧气会与氢气混合发生爆炸等危险，且空气中含有其他
杂质气体，会影响反应，不能直接混合，D 错误；故选C。
【变式训练2·变考法】(2025·浙江省宁波市高三二模)研究发现，铁粉球磨法可实现温和条件(45℃、
101kPa)合成氨：N2(g)＋3H2(g)
2NH3(g) ΔH＜0，其反应过程如图所示，氨的体积分数可高达
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82.5%。
下列说法不正确的是
A．采用高压条件有利于提高球磨法合成氨的氨产率和经济效益
B．合成氨反应ΔH＜0、ΔS＜0，常温常压下能自发反应
C．过程Ⅰ铁粉球磨活化后产生的缺陷越多，反应速率越快
D．过程Ⅱ中N≡N 断裂所需能量来自机械碰撞
【答案】A
【解析】A 项，采用高压条件有利于提高球磨法合成氨的氨产率，成本增大不利于提供经济效益，A 错
误；B 项，根据ΔG=ΔH-TΔS<0 反应可自发进行，合成氨反应ΔH＜0、ΔS＜0，常温常压下能自发反应，B
正确；C 项，过程Ⅰ铁粉球磨活化后产生的缺陷越多，N2的吸附率越高，反应速率越快，C 正确；D 项，
由图示可知，过程Ⅱ中N≡N 断裂所需能量来自机械碰撞，D 正确；故选A。
【变式训练3·变题型】(2025•上海期中）NH3是一种重要的工业原料在工农业生产、生活中有着重要作
用。以铁为主的催化剂在400~500℃和20~50MPa 的条件下，由N2和H2合成氨。回答下列问题：
（1）下列有关合成氨工业的说法中，正确的是___________
A．从合成塔出来的混合气体，其中NH3只占15%，所以生产氨的工厂的效率很低
B．由于氨易液化，N2、H2是循环使用，所以总体来说氨的产率很高
C．依据勒夏特列原理，加热是使化学平衡向正反应方向移动
D．合成氨厂采用的压强是20~50MPa，因为该压强下铁触媒的活性最大
（2）该反应放热，但仍选择较高温度400~500℃，其原因是___________。
A．适当提高NH3的合成速率 B．适当提高H2的转化率
C．提高NH3的产率 D．催化剂在500℃左右活性最大
（3）某温度下，在一容积可变的容器中，反应N2(g)＋3H2(g)
2NH3(g)达到平衡时，N2、H2和NH3物质
的量分别为4mol、2mol 和4mol。保持温度和压强不变，对平衡混合物中三者的物质的量做如下调整，可
使平衡右移的是___________。
A．均增加1mol B．均减半 C．均减少1mol D．均加倍
【答案】（1）B （2）AD （3）A
【解析】（1）A 项，从合成塔出来的混合气体，其中NH3只占15%，通过循环使用氮气和氢气，大大提
高了氨气的产率，故A 错误；B 项，由于氨易液化，分离出氨气，通过N2、H2的循环使用，大大提高了氨
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的产率，故B 正确；C 项，该反应正反应是放热反应，高温不利用氨气的合成，合成氨反应温度控制在
500℃左右，在该温度下反应速率较快、催化剂活性较高，故C 错误；D 项，合成氨是可逆反应，增大压
强，平衡向着使压强减小的方向移动，有利于生成氨气，提高原料的利用率，故D 错误；故选B；
（2）A 项，合成氨为放热反应，一般采用400～500℃的温度，其原因是适当提高氨的合成速率，A 符合
题意；B 项，该反应是放热反应，升高温度平衡逆向移动，因此选择较高温度400～500℃，原因不是为了
提高H2的转化率，B 不符合题意；C 项，该反应是放热反应，降低温度平衡正向移动，有利于合成氨，氨
的产率能提高，所以选择较高温度400～500℃，原因不是为了提高NH3的产率，C 不符合题意；D 项，选
择较高温度400～500℃，是因为催化剂在 500℃左右时活性最大，催化效果最佳，D 符合题意；故选
AD；
（3）A 项，达到平衡时，N2、H2和NH3物质的量分别为4mol、2mol 和4mol，假设浓度也分别为4
mol/L、2 mol/L、4mol/L，则平衡常数为
，均增加1mol，浓度可认为变化为5 mol/L、3
mol/L、5mol/L，此时浓度商
，平衡右移，A 符合题意；B 项，在恒压条件下，各组分
的物质的量均减半，体系体积减半，各组分的浓度不变，Qc=K，平衡不移动，B 不符合题意；C 项，均减
少1mol，N2、H2和NH3浓度可认为变化为3 mol/L、1 mol/L、3mol/L，则
，平衡左
移，C 不符合题意；D 项，在恒压条件下，各组分的物质的量均加倍，体系体积加倍，各组分的浓度不
变，Qc=K，平衡不移动，D 不符合题意；故选A。
1．(2025·浙江1 月卷，11，3 分)下列说法正确的是
A．常温常压下H2(g)和O2(g)混合无明显现象，则反应2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)在该条件下不自发
B．N2(g)＋3H2(g)
2NH3(g) ΔH＜0，升高温度，平衡逆移，则反应的平衡常数减小
C．CO(g)＋H2(g)
C(s)＋H2O(g) ΔH＜0，则正反应的活化能大于逆反应的活化能
D．Na(s)+1
2 Cl2(g)=NaCl(s) ΔH1＜0，Na+(g)+Cl−(g)=NaCl(s) ΔH2＜0，则Na(s)+1
2 Cl2(g)=Na+(g)+Cl−(g)
ΔH＜0
【答案】B
【解析】A 项，根据复合判据ΔG=ΔH-TΔS，该反应ΔH＜0、ΔS＜0，温度较低时ΔG＜0，故低温能自发进
行，A 错误；B 项，该反应为放热反应，升高温度，平衡逆移，平衡常数减小，B 正确；C 项，该反应为
放热反应，则E 正-E 逆＜0，则正反应的活化能小于逆反应的活化能，C 错误；D 项，①Na(s)+1
2
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Cl2(g)=NaCl(s) ΔH1＜0，②Na+(g)+Cl−(g)=NaCl(s) ΔH2＜0，根据盖斯定律，反应①－反应②得到目标反
应Na(s)+1
2 Cl2(g)=Na+(g)+Cl−(g)，则ΔH=ΔH1-ΔH2，由于不能明确ΔH1、ΔH2相对大小，则ΔH 不能确定，D
错误；故选B。
2．（2025·四川·高考真题）乙二醇是一种应用广泛的化工原料。以甲醛和合成气(CO+H2)为原料制备乙二
醇，反应按如下两步进行：
①
②
已知：
为物质生成焓，反应焓变△H=产物生成焓之和-反应物生成焓之和。相关物质的生成焓如下
表所示。
物质
HCHO(g)
CO(g)
H2(g)
HOCH2CH2OH(l)
-116
-111
0
-455
回答下列问题：
（1）生成乙二醇的总反应③，其热化学方程式为_______，△S_______0(填“>”“<”或“=”)，反应在
_______(填“高温”或“低温”)自发进行。
（2）恒压时，合成气中n(H2)：n(CO)增大，HOCH2CHO(羟基乙醛)单位时间产率降低，其原因是
_______。
【答案】（1） ①
.
②＜ ③. 低温
（2）反应②的速率大于反应①使得单位时间内HOCH2CHO(羟基乙醛)产率降低
【解析】（1）将反应①和②相加，消去中间产物HOCH2CH2OH(l)，得到总反应：
，
反
应
焓
变
公
式
：
：
；反应中气
体分子数减少（4 mol 气体 → 1 mol 液体），混乱度降低，故ΔS < 0；自发性条件：根据ΔG = ΔH -
TΔS ，ΔH 为负、ΔS 为负时，低温（T 较小）使ΔG < 0 ，反应自发；故答案为：
；＜；低温；
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（2）恒压时，合成气中n(H2):n(CO)增大，意味着H2的分压增大，CO 的分压减小，反应速率与反应物浓
度相关，CO 其分压减小效应超过H2分压增大的影响，导致反应①比反应②慢，故羟基乙醛单位时间产率
降低；故答案为：反应②的速率大于反应①使得单位时间内HOCH2CHO(羟基乙醛)产率降低；
3．(2025·广东卷，19) (2)298K 下，反应TiO2(s)＋2C(s)＋2Cl2(g)=TiCl4(g)＋2CO(g)的ΔH＜0、ΔS＞0，则
298K 下该反应 (填“能”或“不能”)自发进行。
【答案】(2)能
【解析】(2)反应TiO2(s)＋2C(s)＋2Cl2(g)=TiCl4(g)＋2CO(g)的ΔH＜0、ΔS＞0，则根据ΔG=ΔH-TΔS 可知，
该反应在298K 下能自发进行；
4．(2025·湖南卷，18) (3)在反应器中，发生如下反应：
反应i：2C2H4(g)
C4H8(g) ΔH1＝-104.7kJ·mol−1
反应ii：2C2H4(g)＋H2(g)
C4H10(g) ΔH2＝-230.7kJ·mol−1
计算反应C4H8(g)＋H2(g)
C4H10(g)的ΔH =_______ kJ·mol−1，
该反应_______(填标号)。
A．高温自发 B．低温自发 C．高温低温均自发 D．高温低温均不自发
【答案】(3)
126 B
﹣
【解析】(3)根据盖斯定律，反应ii－反应i 即可得到目标反应，则
，该反应是熵减的放热反应，则依据ΔG=ΔH-TΔS＜0
反应能自发进行，则低温下自发进行，选B；
5．（2025·山东卷）利用CaS 循环再生可将燃煤尾气中的SO2转化生产单质硫，涉及的主要反应如下：
Ⅰ．
Ⅱ．
Ⅲ．
恒容条件下，按
和
投料反应。平衡体系中，各气态物种的
随温度的变化关
系
如图所示，n 为气态物种物质的量的值。
已知：图示温度范围内反应Ⅱ平衡常数
基本不变。
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回答下列问题：
（1）反应4H2(g)+2SO2(g)
4H2O(g)+S2(g)的焓变
(用含
的代数式表示)。
（2）乙线所示物种为 (填化学式)。反应Ⅲ的焓变
0(填“>”“<”或“=”)。
（3）T1温度下，体系达平衡时，乙线、丙线所示物种的物质的量相等，若丁线所示物种为
，则S2为
(用含a 的代数式表示)；此时，CaS 与CaSO4物质的量的差值
(用含a
的最简代数式表示)。
（4）
温度下，体系达平衡后，压缩容器体积
产率增大。与压缩前相比，重新达平衡时，H2S 与H2物
质的量之比n(H2S)/n(H2) (填“增大”“减小”或“不变”)，H2O 物质的量n(H2O) (填“增
大”“减小”或“不变”)。
【答案】（1）ΔH1+ΔH2 （2） H2O ＜
（3）0.45+0.5a 150a （4）增大 减小
【解析】（1）已知：
Ⅰ．
Ⅱ．
依据盖斯定律Ⅰ+Ⅱ即得到反应4H2(g)+2SO2(g)
4H2O(g)+S2(g)的焓变为ΔH1+ΔH2；
（2）由于图示范围内反应Ⅱ的平衡常数始终为K=108，根据方程式结合平衡常数表达式可知n(H2O)/
n(H2)=100 始终成立，因此根据图像可知乙表示的物种是H2O，丁表示的是H2，升高温度S2减小，H2O、
H2均增大，所以丙表示表示SO2，甲表示H2S，因此反应Ⅲ的正反应是放热热反应，即ΔH＜0；
（3）T1平衡时H2是amol，根据n(H2O)/n(H2)=100 可知H2O 和SO2的物质的量均为100amol，根据H 元素
守恒可知H2S 为0.1－101a，设平衡时CaS 和S2的物质的量分别为xmol 和ymol，根据Ca 元素守恒可知
CaSO4是1－x，根据O 元素守恒可知2=100a+200a+4－4x，解得x=75a+0.5，根据S 元素守恒可知2=0.1－
101a+100a+1+2y，解得y=0.45+0.5a，所以此时CaS 和CaSO4的物质的量的差值为2x－1=150a。
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（4）压缩容器容积，压强增大，反应4H2(g)+2SO2(g)
4H2O(g)+S2(g)平衡正向进行，S2的产率增大；温
度不变，由于n(H2O)/n(H2)=100 始终不变，反应4H2(g)+2SO2(g)
4H2O(g)+S2(g)的平衡常数不变，所以
SO2增大，由于反应Ⅲ的平衡常数可表示为
，n(H2O)/n(H2)=100 始终不变，所以
n(H2S)/n(H2)增大；n(H2O)+n(H2)+n(H2S)=0.1，n(H2O)/n(H2)=100，有101n(H2)+n(H2S)=0.1，即101+n(H2S)/
n(H2)=0.1/n(H2)，因为n(H2S)/n(H2)增大，故0.1/n(H2)增大，有n(H2)减小。
21
