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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 化学反应方向判断方法..................................................................................................................
考向1 考查自发过程和自发反应的概念....................................................................................................
【思维建模】关于反应自发性的注意点
考向2 考查化学反应方向的判断.................................................................................................................
【思维建模】化学反应方向的判据思维方式
考向3 考查熵变............................................................................................................................................
考点二 化学反应的调控...................................................................................................................
知识点1 合成氨反应的原理分析..................................................................................................................
知识点2 工业合成氨的适宜条件..................................................................................................................
知识点3 工业合成适宜条件的选择..............................................................................................................
考向1 考查合成氨反应适宜条件的选择......................................................................................................
【思维建模】合成氨反应适宜条件的选择
考向2 考查工业上选择适宜生产条件的原则..............................................................................................
【思维建模】化学反应适宜条件选择的思维流程
考向3 考查催化剂在化学反应调控中的作用分析
04 真题溯源·考向感知............................................................................................................................
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考点要求
考察形式
2025 年
2024 年
2023 年
2022 年
2021 年
化学反应的方向
选择题
非选择题
2022 湖南卷
第17 题，14
分
化学反应的调控
选择题
非选择题
考情分析：
分析近几年的湖南高考试题，可以看出高考对化学反应速率和化学平衡的考查主要集中在非选择中的
化学反应原理综合题，命题方向和考查点多样，其中对化学反应方向的判定的考查不多，但是也会涉及，
难度也不大。对于化学反应的调控的考查主要是结合化学平衡图像。
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
对
熵
熵变
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
据推理与模型
焓变
熵变对
应
焓变
熵变
释
应
证
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
。
剂
变
应历
对调
应
义
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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)含义：在一定条件下， ，就能自发进行的过程。如：高山流水，自由落体，冰雪融化
(2)特点
①能量角度：体系趋向于从 状态转变为 状态(体系对外部 或者 热量)
②混乱度角度：在密闭条件下，体系有从 自发转变为 的倾向
③具有 ：即过程的某个方向在一定条件下自发进行，而该过程逆方向在该条件下肯定
2、自发反应
(1)定义：在给定条件下，可以 地进行到显著程度的化学反应。如：钢铁生锈
(2)自发反应的特征
①具有 ，即反应的某个方向在一定条件下是自发的，则其逆反应在该条件下肯定不自发，如：
铁器暴露于潮湿的空气中会生锈，是自发的，则铁锈变为铁在该条件肯定不是自发的
②体系趋向于从 状态转变为 状态
③体系趋向于从 体系转变为 体系
(3)应用
①可被用来完成有用功。如：H2燃烧可设计成原电池
②非自发过程要想发生，必须对它做功。如：通电将水分解为H2和O2
得分速记
1、自发反应也需要一定条件引发反应，一旦反应后即可自发进行
2、一般的，如果一个过程是自发的，则其逆过程就是非自发的。非自发过程要想发生，则必须对它做
功，如利用水泵可将水从低处抽向高出，通电可将水分解生成氢气和氧气
3、判断某反应是否自发，只是判断反应的方向，与是否会发生、反应的快慢、反应的热效应无关
3、自发过程的判断
(1)根据条件判断：不是看是否需要条件，而是看是否需要持续施加外力(如加热等)
(2)根据其逆向过程是否自发判断：若逆向过程自发，则正向过程一定不自发；若逆向过程不自发，则正向
过程一定自发
知识点2 化学反应的方向与能量、熵变的关系
1．熵与熵变
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（1）熵的含义：熵是衡量一个体系 的物理量，即表示体系的 或 的物
理量。 越大,体系越 ,体系的熵就越 。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 ，用 表示，化学反应的 越大，越有利于反
应 进行。
2．化学反应的方向与能量的关系
能量变化是一个与反应能否自发进行有关的因素，但 决定反应能否自发进行的惟一因素。
（1）多数能自发进行的化学反应是 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
（2）有不少 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
（3）有一些吸热反应在室温条件下 自发进行，但在 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
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的关系
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。
（1）许多 的反应在常温、常压下可以自发进行。产生 的反应，气体物质的
的反应，熵变通常都是正值，为 反应。
例如：2H2O2(aq)===2H2O(l)＋O2(g)；NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)===CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(l)；
（2）有些熵增的反应在常温、常压下 自发进行，但在 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)；
（3）铝热反应是 的反应，它在一定条件下也可以 进行。
例如：2Al(s)＋Fe2O3(s)===Al2O3(s)＋2Fe(s)；
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 ， 自
发反应有趋向于体系 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 化学反应方向判断方法
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1．传统的判断方法
（1）由 物质向 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 的物质向 的物质转变，或向离子浓度
的方向转变。
①由溶解度 的物质向溶解度 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 酸(碱)向相对 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 挥发性酸向 挥发性酸转变。
如NaCl＋H2SO4(浓)
NaHSO4＋HCl↑，所以沸点：H2SO4(浓)＞HCl。
②由 挥发性酸酐向 挥发性酸酐转变。
如CaCO3＋SiO2=====CaSiO3＋CO2↑，所以沸点：SiO2＞CO2。
③由 挥发性金属向 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) 的物质向氧化性(还原性) 的物质的转变。
如2FeCl3＋2KI===2FeCl2＋2KCl＋I2,2FeCl2＋Cl2===2FeCl3，所以氧化性Cl2＞FeCl3＞I2。
2．用焓变和熵变判断反应的方向
体系的自由能变化(符号为 ，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＝ 。
（1）当ΔH＜0，ΔS＞0 时，ΔG＜0，反应 进行。
（2）当ΔH＞0，ΔS＜0 时，ΔG＞0，反应 进行。
（3）当ΔH＞0，ΔS＞0 或ΔH＜0，ΔS＜0 时，反应是否自发进行与 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 零,所以 有利于反应自发进行。图解如
下:
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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的概念
例1（2023·湖南长沙·模拟预测）关于化学反应进行的方向叙述正确的是
A．加入催化剂可以使反应
在低温下由非自发变为自发，从而提高产率
B．
，
时，反应可以自发进行，例如
固体与
固体混合
C．常温下，反应
的
D．因为
和
都与反应的自发性有关，因此
或
均可单独作为判断自发性的判据
思维建模 关于反应自发性的注意点
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)。
【变式训练1】（2025·湖南·模拟预测）化学之美，外美于现象，内美于原理。下列说法错误的是
A．制作泡菜时加入少量维生素C，维生素C 可去除泡菜中的亚硝酸盐
B．“水晶帘动微风起，满架蔷薇一院香。”水晶可由熔融态
快速冷却形成
C．生产玻璃时发生反应
，该反应为自发进行的
熵增反应
D．欢歌热舞庆佳节，舞台上灯光光柱的形成是因为丁达尔效应
【变式训练2】（2024·湖南岳阳·模拟预测）研究化学反应进行的方向对反应设计等具有重要意义，下列说
法正确的是
A．已知：C(s)+CO2(g)=2CO(g)
H>0，则该反应在任何条件都可以自发进行
B．知道了某过程有自发性之后，则可确定该过程是否一定会发生
C．非自发反应就是不可能发生的反应，自发反应就是能较快进行的反应
D．熵增的放热反应一定是自发反应
考向2 考查化学反应方向的判断
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例2（2025·湖南·模拟预测）乙烷催化裂解制备乙烯和氢气的反应式为C2H6(g)
C2H4(g)+H2(g)ΔH，工业
上在裂解过程中可以实现边反应边分离出生成的氢气。在不同温度下，1.0molC2H6(g)在恒容密闭容器中发
生该反应。H2的移出率α 不同时，乙烷的平衡转化率与温度的关系如图所示。
已知：
下列说法错误的是
A．由图可知：α1>α2>α3
B．该反应在高温可以自发进行
C．α2=50%，则A 点体系中乙烯的体积分数约为60%
D．若恒温恒压条件下向体系中充入适量水蒸气，可提高C2H6转化率
思维建模 化学反应方向的判据思维方式
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
＋
＋
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】（2023·湖南衡阳·模拟预测）已知异丁烯与HCl 发生加成反应有两种可能，反应历程及能
量变化如图1、图2 所示：
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下列说法错误的是
A．反应①比反应②速率快
B．过渡态Ⅰ比过渡态Ⅱ稳定
C．异丁烯与HCl 发生加成反应的主要产物为(CH3)3CCl
D．异丁烯与HCl 发生加成反应是放热反应，故能自发进行
【变式训练2】（2023·湖南衡阳·模拟预测）硫酸是一种重要的基本化工产品。接触法制硫酸生产中的关键
工序是
的催化氧化：
。研究表明，
催化氧化
的反应速率方程为
式中：k 为反应速率常数，随温度t 升高而增大；α 为
平衡转
化率，α′为某时刻
转化率，n 为常数。在α′=0.90 时，将一系列温度下的k、α 值代入上述速率方程，得
到的v-t 曲线如图所示。下列说法正确的是
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A．该反应在任何温度下都能自发
B．
与足量
充分反应，放出的热量为
C．升高温度，能增大单位体积内活化分子百分数和活化分子数
D．反应速率先随温度的升高而增大，原因是温度升高导致k、α 均增大
考向3 考查熵变
例3（2023·湖南岳阳·调研）冰融化的过程中，其焓变和熵变正确的是
A．△H>0，△S>0
B．△H>0，△S＜0
C．△H＜0，△S＜0
D．△H＜0，△S>0
【变式训练1】（23-24 高二上·湖南长沙·调研）拿破仑在俄国时，当时法国士兵军服的纽扣都是用金属锡
做的。灰锡结构松散，不能用于制造器皿，而白锡结构坚固，可以制造器皿。试分析现把白锡制成的器皿
放在0℃、100 kPa 的室内存放，它会不会变成灰锡而不能再继续使用？
已知：在0℃、100 kPa 条件下白锡转化为灰锡反应的焓变和熵变分别为：
，
A．一定会变
B．一定不会变
C．降低温度才会变
D．升高温度才会变
【变式训练2】（23-24 高二上·湖南岳阳·调研）下列说法正确的是
A．ΔH<0、ΔS>0 的反应在温度低时不能自发进行
B．因为焓变和熵变都与反应自发性有关，因此焓变或熵变均可单独作为反应自发性的判据
C．NH4HCO3(s)═NH3(g)+H2O(g)+CO2(g) △H=+185.57kJ/mol 能自发进行，原因是体系有自发地向混乱
度增大的方向转变的倾向
D．化学反应的限度不可以通过改变条件而改变
考点二 化学反应的调控
知识点1 合成氨反应的原理分析
1、合成氨反应的特点
合成氨反应：N2(g)＋3H2(g)
2NH3(g)。已知298 K 时：ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，ΔS＝－198.2 J·mol－1·K－1
(1)可逆性：反应为 反应
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(2)体积变化：正反应是气体体积 的反应
(3)焓变：ΔH 0，熵变：ΔS 0
(4)自发性：常温(298 K)下，ΔH－TΔS 0，能自发进行
2、提高合成氨反应速率和平衡转化率的条件比较
原理分析：根据合成氨反应的特点，利用我们学过的影响反应速率的因素和勒夏特列原理分析应如何选择
反应条件，以增大合成氨的反应速率、提高平衡混合物中氨的含量
条件
提高反应速率
提高平衡转化率
综合结果
压强
高压
高压
高压
温度
高温
低温
兼顾速率和平衡，且考虑催化剂活性
催化剂
使用
无影响
使用
浓度
增大反应物浓度
增大反应物浓度，降低生成物浓
度
增大反应物浓度，且不断减少生成物浓度
知识点2 工业合成氨的适宜条件
1、从压强、温度、催化剂等方面考虑合成氨的适宜条件
(1)压强
①原理分析：
②选用条件：目前，我国合成氨厂一般采用的压强为
MPa
③合成氨时不采用更高压强的理由：
(2)温度
①原理分析： 有利于提高原料的平衡转化率
②选用条件：目前，在实际生产中一般采用的温度为 ℃
③不采用低温的理由：
④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：
得分速记
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
(3)催化剂
①原理分析：在高温、高压下，N2和H2的反应速率仍然
②选用条件：通常采用加入以 的多成分催化剂，又称
③选择催化剂的理由： 另外，
为了防止混有的杂质使催化剂“中毒”，原料气必须经过
(4)浓度
①原理分析：在500 ℃和30 MPa 时，平衡混合物中NH3的体积分数及平衡时N2和H2的转化率仍较低
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②采取的措施：采取 的方法，使气态氨变成液氨后及时从平衡混合物中分离出去；应将NH3分
离后的原料气 ，并及时 ，使反应物保持一定的浓度
③采取该措施的理由：分离出NH3以促使平衡向 移动，此外原料气的循环使用并及时补
充原料气，既提高了原料的 ，又提高了反应 ，有利于合成氨反应
2、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
浓度
N2和H2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，剩余气体循环使用；及时补充N2和H2
3、合成氨的工艺流程
知识点3 工业合成适宜条件的选择
1、选择工业合成适宜条件的原则
(1)考虑参加反应的物质 、 和 等本身因素
(2)考虑影响化学反应速率和平衡的温度、压强、浓度、催化剂等反应条件
(3)选择适宜的生产条件还要考虑设备条件、安全操作、经济成本等情况
(4)选择适宜的生产条件还要考虑环境保护及社会效益等方面的规定和要求
2、选择工业合成适宜条件的分析角度
分析角度
原则要求
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
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，从而降低生产成本
从实际生产能力分析
如设备承受高温、高压能力等
从催化剂的使用活性分析
注意催化剂的活性对温度的限制
3、选择适宜工业生产条件的流程
(1)分析反应特点。主要分析反应的方向性、可逆性、反应热和熵变等
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(2)原理分析。根据反应特点，利用影响反应速率的因素和勒夏特列原理分析增大反应速率、提高原料转化
率的反应条件
(3)根据实验数据进一步分析反应条件，确定适宜条件的范围及催化剂的筛选
(4)根据工业生产的实际情况、经济效益及环保要求等最终确定适宜的条件
4、选择工业合成适宜条件的参考依据
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
考向1 考查合成氨反应适宜条件的选择
例1 （2025·湖南·模拟预测）硝酸是重要的化工原料。下图为制硝酸的流程示意图。
下列说法正确的是
A．流程中，
、
和NO 作反应物时，均作还原剂
B．合成塔中高温、高压的反应条件均是为了提高
的平衡产率
C．吸收塔中通入空气的目的是提高NO 的转化率
D．可选用铜作为盛装液氨和浓硝酸的罐体材料
思维建模 合成氨反应适宜条件的选择
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。
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【变式训练1】（2024·湖南衡阳·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：
。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
在空气中含量高，因此直接将空气与氢气混合通入反应炉
【变式训练2】（2024·全国·二模）合成氨工艺是人工化肥的生产支柱，是人类生存发展的“食”之基础。
回答下列问题：
Ⅰ.化学键键能如表
化学键
N≡N
H—H
N—H
键能(
)
946
436
390.8
(1)估算
的△H=
。已知该反应的△S=-198.9J/(mol·K)，理论上
该反应在温度为298K 下 (填“能”或“不能”)自发进行。
Ⅱ.科学家结合实验与计算机模拟结果，研究了合成氨的反应历程，如图所示，其中吸附在催化剂表面的物
种用*表示，TS 表示过渡态。
(2)图示历程包含 个基元反应。发生N—N 键断裂的反应方程式为 。
(3)H—H 键断裂应该吸收热量，但
反应的
，主要原因为 。
(4)在实际工业生产中，合成氨一般采用的温度为400～500℃，主要原因为 。
(5)温度为500℃、压强为20MPa，原料气
，反应
，反应平
衡时，氨气的体积分数为20%，则氮气的转化率约为 %(计算结果保留三位有效数字)。该条件下，
，
的标准平衡常数
为 (用最简分数形式表示)。[已知：分
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压=总压×该组分物质的量分数，对于反应dD(g)+eE(g)
gG(g)+hH(g)，
，其中
，pG、pH、pD、pE为各组分的平衡分压]。
考向2 考查工业上选择适宜生产条件的原则
例2（2023·湖南·模拟预测）当前，汽车尾气已成为许多城市空气的主要污染源。研究表明，含TiO2的混
凝土或沥青可以部分消除汽车尾气中的氮氧化物，其原理如下：
下列关于该“消
除”过程的叙述不正确的是
A．部分光能转变为化学能
B．消除总变化为NOx+O2+H2O→HNO3
C．消除反应能全天候发生
D．使用纳米TiO2的消除效率更高
思维建模 化学反应适宜条件选择的思维流程
【变式训练1】（2024·湖南·模拟预测）工业上常用铁碳混合物处理含CuSO4废水获得金属铜。当保持铁
屑和活性炭总质量不变时，测得废水中Cu2+浓度在不同铁碳质量比(x)条件下随时间变化的曲线如图所示。
下列推论不合理的是
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A．由图可知，活性炭对Cu2+具有一定的吸附作用
B．铁屑和活性炭会在溶液中形成微电池，铁屑为负极
C．利用铁碳混合物回收含CuSO4废水中铜的反应原理：Fe+CuSO4=FeSO4+Cu
D．增大铁碳混合物中铁碳质量比(x)，一定会提高废水中Cu2+的去除速率
【变式训练2】（2024·湖南永州·模拟预测）工业合成甲醇的原理为
H<0，
其工艺流程如图所示。下列叙述正确的是
A．“干燥净化”的目的是防止催化剂失活
B．合成甲醇时压强越大越好
C．“冷却装置”能提高原料平衡转化率和反应速率
D．采用“高温”有利于提高甲醇的平衡产率
考向3 考查催化剂在化学反应调控中的作用分析
例3（24-25 高二上·湖南·调研）温度改变对催化剂活性有影响，评价催化剂的活性参数——空时收率和
CO 的选择性可表示如下：
空时收率
CO 的选择性
某学习小组以反应：
为研究对象，在不同
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温度下，对四组其他条件都相同的反应物进行研究，经过相同时间小时，测得空时收率、CO 的选择性数
据如下表所示。
组别
反应温度(℃)
空时收率
CO 的选择性(%)
①
130
0.70
72.5
②
140
0.75
71.0
③
150
0.71
55.6
④
160
0.66
63.3
下列说法正确的是
A．温度升高，空时收率先增大后减小，说明
B．温度升高，催化剂活性逐渐减弱，对CO 的选择性逐渐降低
C．
时，CO 的选择性最高，说明CO 生成
的转化率最高
D．综合考虑空时收率和CO 的选择性，工业生成
时，选择
效果最好
【变式训练1】（25-26 高二上·湖南·调研）
在有氧条件以及催化剂作用下可被
还原成
，反应机
理如图甲，
的脱除率与温度的关系如图乙。下列说法错误的是
A．若
过量，则不利于
被还原为
B．该过程总反应为
C．该转化过程中，
体现了还原性，
为该反应的催化剂
D．温度超过
时
脱除率骤然下降的原因可能是催化剂活性大大降低
【变式训练2】（2025·湖南长沙·模拟预测）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，下列说法正确的是
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A．由图可知：乙酸的生成速率随温度升高而升高
B．250-300℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的主要原因是因为催化剂的催化效率降低
C．由300-400℃可得，其他条件相同时，催化剂的催化效率越低，乙酸的生成速率越大。
D．根据图象推测，工业上若用上述反应制备乙酸最适宜的温度应为400℃。
1．（2010·上海·高考真题）1913 年德国化学家哈伯发明了以低成本制造大量氨的方法，从而大大满足了当
时日益增长的人口对粮食的需求。下列是哈伯法的流程图，其中为提高原料转化率而采取的措施是（ ）。
A．①②③
B．②④⑤
C．①③⑤
D．②③④
2．（2022·浙江·高考真题）AB 型强电解质在水中的溶解(可视作特殊的化学反应)表示为AB(s)=An+(aq)+Bn-
(aq)，其焓变和熵变分别为ΔH 和ΔS。对于不同组成的AB 型强电解质，下列说法正确的是
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
3．（2022·湖南·高考真题）钛(Ti)及其合金是理想的高强度、低密度结构材料。以钛渣(主要成分为
，
含少量V、Si 和Al 的氧化物杂质)为原料，制备金属钛的工艺流程如下：
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已知“降温收尘”后，粗
中含有的几种物质的沸点：
物质
沸点/
136
127
57
180
回答下列问题：
(1)已知
，
的值只决定于反应体系的始态和终态，忽略
、
随温度的变化。若
，
则该反应可以自发进行。根据下图判断：
时，下列反应不能自发进行的是_______。
A．
B．
C．
D．
(2)
与C、
，在
的沸腾炉中充分反应后，混合气体中各组分的分压如下表：
物质
分压
①该温度下，
与C、
反应的总化学方程式为 ；
②随着温度升高，尾气中
的含量升高，原因是 。
(3)“除钒”过程中的化学方程式为 ；“除硅、铝”过程中，分离
中含
、
杂质的方法是
。
(4)“除钒”和“除硅、铝”的顺序 (填“能”或“不能”)交换，理由是 。
(5)下列金属冶炼方法与本工艺流程中加入
冶炼
的方法相似的是_______。
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A．高炉炼铁
B．电解熔融氯化钠制钠
C．铝热反应制锰D．氧化汞分解制
汞
4．（2025·江苏·高考真题）合成气(
和
)是重要的工业原料气。
(1)合成气制备甲醇：
。
的结构式为
，估算该反应的
需要
(填数字)种化学键的键能数据。
(2)合成气经“变换”“脱碳”获得纯
。
①合成气变换。向绝热反应器中通入
和过量的
：
。催化作用受接触面积和温度等因素影响，
的比热容较大。
过量能有效防止催化剂活性下降，其原因有 。
②脱碳在钢制吸收塔中进行，吸收液成分：质量分数30%的
吸收剂、
(
正价有
)缓
蚀剂等。
溶液浓度偏高会堵塞设备，导致堵塞的物质是 (填化学式)。
减缓设备腐蚀
的原理是 。
(3)研究
与不同配比的铁铈载氧体[
是活泼金属，正价有
]反应，气体分步制备原理示意如图甲所示。相同条件下，先后以一定流速通入固定体积的
，依次发生的主要反应：
步骤Ⅰ
步骤Ⅱ
①步骤Ⅰ中，产物气体积分数、
转化率、
与x 的关系如图乙所示。
时，
大于理论
值2 的可能原因有 ；
时，通入标准状况下
的
至反应结束，
的选择性
，则生成标准状况下
和
的总体积为
。
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②
时，新制载氧体、与
反应后的载氧体的X 射线衍射谱图如图丙所示(X 射线衍射用于判断某
晶态物质是否存在，不同晶态物质出现衍射峰的衍射角不同)。步骤Ⅱ中，能与
反应的物质有
(填化学式)。
③结合图示综合分析，步骤Ⅰ中
的作用、气体分步制备的价值： 。
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