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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....................................................................................
考向2 考查化学反应方向的判据................................................................................................
思维建模 化学反应方向的判据思维方式
考点二 化学反应的调控......................................................................................................................
知识点1 控制反应条件的目的及措施........................................................................................
知识点2 工业合成氨的条件选择................................................................................................
考向1 考查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 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...........................................................................................................................
1
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考点要求
考查形式
2025 年
2024 年
2023 年
2022 年
2021 年
化学反应方向的
判定
选择题
非选择题
T12（1）
化学反应的调控
选择题
非选择题
T14（4）
考情分析：
分析近几年的福建高考试题，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.了解
、
的含
，会用复合判据判断反
行的方向。
熵熵变
应
义
进
2.了解化学反
的
控在生活、生
和科学研究领域中的重要作用。
应
调
产
3.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
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， 就能自动进行的过程。
（2）特点：
①体系趋向于从 状态转变为 状态(体系对外部 或 热量)。
②在密闭条件下，体系有从 转变为 的倾向性(无序体系更加 )。
3
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2．自发反应
（1）概念：在一定条件下 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 ，即反应的某个方向在一定条件下 进行，而该反应的逆方向在该条件下
肯定 进行。
②能够自发进行的反应在常温下 能够发生，自发性只能用于判断反应的 ,不能确定反应
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 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。
注意：①反应能量判据 决定反应能否自发进行的惟一因素。②有些 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)；
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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。
注意：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
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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得分速记
①根据ΔH－TΔS＜0 判断的只是反应能否自发进行的 ，具体的反应能否实际发生，还涉及到
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 下列过程属非自发的是
A．水由高处向低处流
B．室温下水结成冰
C．气体从高密度处向低密度处扩散
D．加热铁棒一端，热量传向另一端
【易错提醒】关于反应自发性需要注意：（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】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
考向2 考查化学反应方向的判据
例2 已知反应：CO2(g)+CH4(g)=2CO(g)+2H2(g) ΔH=+akJ/mol (a>0)，则此反应
A．高温下可自发进行
B．低温下可自发进行
C．任何条件下都可自发进行
D．任何条件下都不可自发进行
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。
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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】下列说法中，正确的是
A．
转化变为
时，熵减小
B．使用催化剂能使非自发反应转化成自发反应
C．室温下
晶体与
晶体的反应是非自发反应
D．某反应
在高温时能自发进行，其逆反应在低温时能自发进行，则该反应的正反
应的
、
【变式训练2】
是一种新型硝化剂，在
温度下可发生下列反应：
。
温度下的平衡常数为
。下列说法错误的是
A．反应的
B．该反应在高温下可自发进行
C．
温度下的平衡常数为
，
温度下的平衡常数为
，若
，则
D．
温度下，在体积为1 L 的恒温密闭容器中充入2 mol
，4 mol
，1 mol
，此时反应将向正
反应方向进行
考点二 化学反应的调控
知识点1 控制反应条件的目的及措施
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 化学反应速率， 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 化学反应速率， 有害
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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 、 、 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
及 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 、溶液的 、气体的 (或 )、固体的 以及使用
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 、溶液的 、气体的 (或 )等改变可逆反应的限度，从而
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
反应物的
浓度
反应物的浓度、减小
生成物的浓度
不断地 反应物、及时地 出
生成物
催化剂
加合适的
不需要
加合适的
温度
ΔH＜0
兼顾速率和平衡，考虑催化剂的
ΔH＞0
在设备条件允许的前提下，尽量采取
并考虑催化剂的
压强
(有气体参
加)
Δνg＜0
在设备条件允许的前提下，尽量采取
Δνg＞0
兼顾速率和平衡，选取
知识点2 工业合成氨的条件选择
1、合成氨反应的特点
（1）反应：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 反应
② 反应：ΔH<0
③ 的反应：ΔS<0
④常温(298 K)下，ΔH－TΔS<0， 进行。
2、合成氨反应特点的分析
对合成氨反应的影响
影响因素
浓度
温度
压强
催化剂
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增大合成氨的反应速率
提高平衡混合物中氨的含
量
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
温度
催化剂
浓度
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：
①合成氨反应为放热反应，升高温度，转化率降低。
400
②
～500_℃催化剂活性最大，升高温度，催化剂活性减弱。
注意：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。
4、合成氨的生产流程
（1）生产流程
（2）流程分析
①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
②压缩机加压：增大压强
③热交换：合成氨反应为放热反应，反应体系温度逐渐升高，为原料气反应提供热量，故热交换可充分利
用能源，提高经济效益。
④冷却：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
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分离出来，以促使平衡向生成NH3的方向移动。
⑤循环使用原料气：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 考查合成氨反应适宜条件的选择
例1 下图为工业合成氨的流程图。图中为提高原料转化率而采取的措施是
A．①②③
B．①③⑤
C．②④⑤
D．②③④
思维建模 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。
【变式训练1】氨的催化氧化是工业制硝酸的基础，其反应机理如图1，在1L 密闭容器中充入
和
，测得有关产物的物质的量与温度的关系如图2。
下列说法错误的是
A．加入Pt-Rh 合金的目的是提高反应的速率
B．氨的催化氧化最佳温度应控制在840℃左右
C．520℃时，
的转化率为40％
D．840℃以上，可能发生了反应：
【变式训练2】合成氨对人类的生存和发展有着重要意义，至今有三位科学家因在该领域的研究获诺贝尔
奖。
合成氨反应为：
。请回答下列问题：
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（1）该反应的化学平衡常数表达式
。
（2）某温度下，将
和
按一定比例充入
恒容容器中，平衡后测得数据如下表：
平衡时各物质的物质的量
1.00
3.00
1.00
①此条件下
的平衡转化率= 。(保留一位小数)
②若平衡后，再向平衡体系中加入
和
各
，此时反应向方向 (填“正反应”或
“逆反应”)进行，结合计算说明理由： 。
（3）任写一条理论上能提高氨的平衡产率的措施 。
考向2 考查工业上选择适宜生产条件的原则
例2“丁烯裂解法”是一种重要的丙烯生产法，生产过程中会有生成乙烯的副反应发生。发生的反应为：主
反应：
；副反应：
。测得上述两反应的平衡体系中，各组分的质量
分数(w%)随温度(T)变化的趋势如图所示，下列说法正确的是
A．300℃~400℃范围内，温度升高，压强减小，丙烯的平衡产率提高
B．主副反应的正反应方向均为吸热过程
C．450℃时，主反应的催化剂活性最好
D．将乙烯分离出去有助于增大丙烯的平衡产率
思维建模 化学反应适宜条件选择的思维流程
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【变式训练1】甲烷还原二氧化碳是实现“双碳”目标的有效途径之一。常压、催化剂作用下，按照
和
的物质的量之比
投料。有关反应如下：
Ⅰ：
Ⅱ：
某一时段内，
和
的转化率随温度变化如下图所示。
已知：
的转化效率
下列分析不正确的是
A．根据反应Ⅰ、Ⅱ，低压高温有利于提高
的平衡转化率
B．500℃时，
的转化效率为1.5
C．由400℃升高到600℃，含氢产物中水的占比增大
D．由700℃升高到1000℃，
的转化效率逐渐增大
【变式训练2】
转化可减少
排放并实现资源利用。
催化氧化乙烷制乙烯的主要反应有：
①：
②：
反应的能量变化如图1 所示。体系中还存在其他副反应。相同时间内，乙烷的转化率、乙烯的选择性与温
度的关系如图2 所示。
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已知：乙烯的选择性为转化的乙烷中生成乙烯的百分比，下列说法不正确的是
A．
B．反应②比反应①的速率小，是总反应的决速步
C．在图2 所画曲线的温度范围内，温度越高，乙烯的产率越低
D．其他条件不变，适当增大投料比
，能提高
的转化率
考向3 催化剂在化学反应调控中的作用分析
例3 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
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
【变式训练1】乙烷裂解制乙烯的主反应为：
，副反应为：
。分别在
和
时，向同一密闭容器中充入一定量的
，平衡时
和
的物质的量分数随温度变化如图。
反应达到平衡时
的转
化率为60%，
与
的体积比为
。下列说法正确的是
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A．曲线Y 表示
时平衡体系中乙烯的物质的量分数
B．
，反应达到平衡时
的体积分数近似为26.7%
C．为提高
产率，实际生产中可使用主反应的选择性催化剂
D．为提高乙烯的产率，实际生产中应尽可能降低压强促进平衡正移
1．（2023·广东卷）催化剂Ⅰ和Ⅱ均能催化反应
。反应历程(下图)中，M 为中间产物。其它条
件相同时，下列说法不正确的是
A．使用Ⅰ和Ⅱ，反应历程都分4 步进行
B．反应达平衡时，升高温度，R 的浓度增大
C．使用Ⅱ时，反应体系更快达到平衡
D．使用Ⅰ时，反应过程中M 所能达到的最高浓度更大
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，
平衡转化率、在催化剂作用下反应相同
时间所测得的
实际转化率随温度的变化如题图所示。
的选择性可表示为
。下列
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说法正确的是
A．反应
的焓变
B．
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
平衡转化率达到X 点的值
3．（2022·江苏卷）乙醇-水催化重整可获得
。其主要反应为
，
，在
、
时，若仅考
虑上述反应，平衡时
和CO 的选择性及
的产率随温度的变化如图所示。
CO 的选择性
，下列说法正确的是
A．图中曲线①表示平衡时
产率随温度的变化
B．升高温度，平衡时CO 的选择性增大
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C．一定温度下，增大
可提高乙醇平衡转化率
D．一定温度下，加入
或选用高效催化剂，均能提高平衡时
产率
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