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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 焓变熵变对化学反应方向影响.....................................................................................................................
知识点3 化学反应方向的复合判据及其应用.............................................................................................................
考向1 熵变与焓变.............................................................................................................................................................
考向2 化学反应方向的判据.............................................................................................................................................
【思维建模】化学反应方向的判断
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 工业合成氨条件的选择...................................................................................................................................
考向1 传统文化中物质的性质和变化..........................................................................................................................
考向2 工业上选择适宜生产条件的原则.....................................................................................................................
【思维建模】化工生产适宜条件选择的一般原则
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
2022 年
2021 年
化学反应的方向
选择题
非选择题
化学反应的调控
选择题
非选择题
辽宁卷
T18，3 分
辽宁卷
T18，3 分
辽宁卷T18，3
分
辽宁卷
T16，3
分
辽宁卷
T318，3 分
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，主要考查判据的综合应用、化学反
应的熵变及反应进行的方向、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，考查化学反应速率和化学平衡知识在生产中的应用，以选
择化工生产条件。在选择题中，考查反应进行的方向，工业生产适宜条件的选择；在非选择题中，考查判
据的综合应用。通过图像或表格提供信息，从投料比值、催化剂的选择、转化率等角度考查生产条件的选
择。
复习目标：
1.
合学
的化学反
例，了解自
程和化学反
的自
性。
过
应
发过
应
发
结
实
2.通
“有序”和“无序”的
比，了解
和
的意义。
过
对
熵
熵变
3.初步了解
和
化学反
方向的影响，能用
和
解
化学反
的方向，知道化学反
的方向
焓变
熵变对
应
焓变
熵变
应
应
释
与反
的
和
有关。
应
焓变
熵变
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。
识
应
调
产
认
综
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
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)含义
在一定条件下，不需要 就能自动进行的过程。
(2)特点
①体系趋向于从高能状态转变为 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 自发地转变为 的倾向性(无序体系更加稳定)。
2．自发反应
3
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(1)定义：在给定条件下，可以 地进行到显著程度的化学反应。
(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。
②体系趋向于从 状态转变为 状态。
③体系趋向于从 转变为 。
知识点2 焓变熵变对化学反应方向影响
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。
(2)有不少 反应也能自发进行。
(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。
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。
(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。
(3)铝热反应是 的反应，它在一定条件下也可以 进行。
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。
知识点3 化学反应方向的复合判据及其应用
1．复合判据：ΔH－TΔS＜0，反应正向自发进行
(1)适用条件：恒温恒压
(2)局限性：只能判断反应发生的可能性，不能判断反应是否实际发生
2．温度对反应方向的影响
(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。
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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 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：
3．反应自发进行温度的计算
(1)计算依据：△H－T△S≤0
①若△S＞0，则T≥
，为 温度
②若△S＜0，则T≤
，为 温度
(2)注意单位的换算
①△S 的单位为：
②△H 的单位为：
③T 的单位为：
4．在用判据ΔH－TΔS 判断时要注意ΔH 与ΔS 的单位的差别，需要转换。
(1)不能片面地用焓判据、熵判据孤立判断。
(2)不能忽视温度在大多数化学反应方向判断中的作用。
(3)不能错误认为“自发反应”不需要任何条件。
(4)不能忽视ΔH、T、ΔS 单位的协调一致。
考向1 熵变与焓变
例1 下列关于化学反应方向及其判据的说法中正确的是( )
A.1 mol SO3在不同状态时的熵值：S[SO3(s)]>S[SO3(l)]>S[SO3(g)]
B.常温下，反应C(s)＋CO2(g)===2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH>0
C.凡是需要加热的反应都不能自发进行
D.反应2KClO3(s)===2KCl(s)＋3O2(g) ΔH>0 能否自发进行与温度无关
【变式训练1】相同温度和压强下，关于物质熵的大小比较合理的是( )
A.1 mol CH4(g)＜1 mol H2(g)
B.1 mol H2O(g)＜2 mol H2O(g)
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C.1 mol H2O(s)＞1 mol H2O(l)
D.1 mol C(金刚石，s)＞1 mol C(石墨，s)
【变式训练2】下列对化学反应的预测正确的是( )
选项
化学方程式
已知条件
预测
A
A(s) ===B(g)+C(s)
ΔH>0
它一定是非自发反应
B
A(g)+2B(g) ===2C(g)+3D(g)
能自发反应
ΔH 一定小于0
C
M(s)+aN(g) ===2Q(g)
ΔH<0，自发反应
a 可能等于1、2、3
D
M(s)+N(g) ===2Q(s)
常温下，自发进行
ΔH>0
考向2 化学反应方向的判据
例2 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(g)＋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
思维建模 焓变、熵变和温度对化学反应方向的影响
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】下列反应在任何温度下均能自发进行的是( )
A.2N2(g)＋O2(g)
2N2O(g)
ΔH＝＋16 kJ·mol－1
B.Ag(s)＋1
2Cl2(g)
AgCl(s)
ΔH＝－127 kJ·mol－1
C.HgO(s)
Hg(l)＋1
2O2(g)
ΔH＝＋91 kJ·mol－1
D.H2O2(l)
1
2O2(g)＋H2O(l)
ΔH＝－98 kJ·mol－1
【变式训练2】已知体系自由能变化ΔG＝ΔH－TΔS，ΔG＜0 时反应能自发进行，两个氢化反应的ΔG 与温
度的关系如图所示，下列说法正确的是( )
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A.反应①的ΔS＜0
B.反应②在600 ℃时的反应速率很快
C.温度大于1 000 ℃时，反应①能自发进行
D.反应②的ΔH＞0
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
(1)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。
(2)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
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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 工业合成氨条件的选择
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
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
根据反应器可使用的钢材质量及综合指标来选择压强( MPa)
温度
适宜温度，
℃
催化剂
使用铁触媒做 剂(500℃左右时的活性最大)
浓度
N2和H2的物质的量之比为 的投料比，氨及时从混合气中分离出去
(2)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。
(3)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 。
②400～500℃催化剂活性最大，升高温度，催化剂活性 。
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
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(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
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 合成氨反应适宜条件的选择
例1 关于合成氨反应N2(g)＋3H2(g)
2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，下列说法不正确的是( )
A.使用高效催化剂能减小反应活化能
B.为了提高原料利用率，N2和H2循环使用
C.工业合成氨温度为700 K 是因为升高温度有利于提高H2的平衡转化率
D.恒温恒容下，若体系的总压强不再改变，说明该反应已达平衡状态
【变式训练1】已知：2NH3(g)＋CO2(g)
CO(NH2)2(s)＋H2O(g)。以空气等为原料合成尿素[CO(NH2)2]的
流程如图所示(部分产物略去)。下列叙述错误的是( )
A.N2与H2的反应是放热反应，合成工艺中温度越低越好
B.利用物质的沸点不同分离空气
C.在高压的条件下更有利于尿素的合成
D.煤与氧气反应放出的热量可提供给合成氨工艺
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【变式训练2】合成氨反应达到平衡时，NH3的体积分数与温度、压强的关系如图所示。根据此图分析
合成氨工业最有前途的研究方向是( )
A.提高分离技术
B.研制耐高压的合成塔
C.研制低温催化剂
D.探索不用N2和H2合成氨的新途径
考向2 工业上选择适宜生产条件的原则
例2 硫酸是一种重要的化工产品，目前主要采用“接触法”进行生产。有关反应2SO2＋O2
化
催
剂
加热
2SO3
的说法中不正确的是( )
A.实际生产中，SO2、O2再循环使用提高原料利用率
B.实际生产中，为了提高反应速率，压强越高越好
C.在生产中，通入过量空气的目的是提高SO2的转化率
D.实际生产中，选定400～500 ℃作为操作温度的主要原因是催化剂的活性最高
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】汽车尾气净化反应：2NO(g)+2CO(g)
N2(g)+2CO2(g) ΔH=-746.8 kJ·mol-1，ΔS=-197.5
J·mol-1·K-1。为了探究其转化效率，某小组利用传感器测定一定温度下投入1.0×10-3 mol·L-1NO、3.6×10-3
mol·L-1CO 的物质的量浓度与时间关系如图所示。
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下列说法正确的是( )
A.上述正反应在较高温度下能自发进行
B.b→c 段反应速率v(NO)=0.1 mol·L-1·s-1
C.单位时间内消耗NO 和消耗CO2浓度相等时达到平衡状态
D.该温度下，上述反应的平衡常数K=500
【变式训练2】“丁烯裂解法”是另一种重要的丙烯生产法，在生产过程中会有生成乙烯的副反应发生。
反应如下：
主反应：3C4H8(g)
\s\up2()4C3H6(g)；
副反应：C4H8(g)
\s\up2()2C2H4(g)。
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)和压强(p)变化的趋势分别如图甲和图乙所
示：
(1)平衡体系中的C3H6(g)和C2H4(g)的质量比是工业生产C3H6(g)时选择反应条件的重要依据之一，从产物的
纯度考虑，该数值越高越好，据图甲和图乙判断，反应条件应选择下列中的 (填字母)。
A.300 ℃、0.1 MPa
B.700 ℃、0.1 MPa
C.300 ℃、0.5 MPa
D.700 ℃、0.5 MPa
(2)有研究者结合图甲数据并综合考虑各种因素，认为450 ℃的反应温度比300 ℃或700 ℃更合适，从反应
原理角度分析其理由可能是 。
1.（2025·辽宁卷节选）乙二醇是一种重要化工原料，以合成气
为原料合成乙二醇具有重要意义。
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Ⅰ．直接合成法：
，不同温度下平衡常数如下表所示。
温度
298K
355K
400K
平衡常
数
1.0
（3）实验表明，在500K 时，即使压强(34MPa)很高乙二醇产率(7%)也很低，可能的原因是_______(答出1
条即可)。
Ⅱ．间接合成法：用合成气和
制备的DMO 合成乙二醇，发生如下3 个均放热的连续反应，其中MG 生
成乙二醇的反应为可逆反应。
（4）在2MPa、
催化、固定流速条件下，发生上述反应，初始氢酯比
，出口
处检测到DMO 的实际转化率及MG、乙二醇、乙醇的选择性随温度的变化曲线如图所示[某物质的选择性
]。
①已知曲线Ⅱ表示乙二醇的选择性，则曲线_______(填图中标号，下同)表示DMO 的转化率，曲线
_______表示MG 的选择性。
②有利于提高A 点DMO 转化率的措施有_______(填标号)。
A．降低温度 B．增大压强
C．减小初始氢酯比 D．延长原料与催化剂的接触时间
2.(2024·黑吉辽卷节选)为实现氯资源循环利用，工业上采用RuO2催化氧化法处理HCl 废气：2HCl(g)＋1
2
O2(g)
Cl2(g)＋H2O(g) ΔH1＝－57.2 kJ·mol－1 ΔS K。将HCl 和O2分别以不同起始流速通入反应器中，
在360 ℃、400 ℃和440 ℃下反应，通过检测流出气成分绘制HCl 转化率(α)曲线，如下图所示(较低流速下
转化率可近似为平衡转化率)。
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回答下列问题：
(1)ΔS 0(填“＞”或“＜”)；T3＝ ℃。
(2)下列措施可提高M 点HCl 转化率的是 (填字母)。
A.增大HCl 的流速
B.将温度升高40 ℃
C.增大n(HCl)∶n(O2)
D.使用更高效的催化剂
(3)图中较高流速时，α(T3)小于α(T2)和α(T1)，原因是 。
3.(2023·辽宁卷节选)接触法制硫酸的关键反应为SO2的催化氧化：
SO2(g)＋1
2O2(g)⥫
SO
⥬
3(g) ΔH＝－98.9 kJ·mol－1
(1)为寻求固定投料比下不同反应阶段的最佳生产温度，绘制相应转化率(α)下反应速率(数值已略去)与温度
的关系如图甲所示，下列说法正确的是 (填字母)。
a.温度越高，反应速率越大
b.α＝0.88 的曲线代表平衡转化率
c.α 越大，反应速率最大值对应温度越低
d.可根据不同α 下的最大速率，选择最佳生产温度
(2)为提高钒催化剂的综合性能，我国科学家对其进行了改良。不同催化剂下，温度和转化率关系如图乙所
示，催化性能最佳的是 (填字母)。
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4.（2022·辽宁卷节选）工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，目前已有三位科学家因其获得诺贝尔
奖，其反应为：
回答下列问题：
（2）___________温(填“高”或“低”，下同)有利于提高反应速率，___________温有利于提高平衡转化
率，综合考虑催化剂(铁触媒)活性等因素，工业常采用
。
针对反应速率与平衡产率的矛盾，我国科学家提出了两种解决方案。
（3）方案二：
复合催化剂。
下列说法正确的是___________。
a．300℃时。复合催化剂比单一催化剂效率更高
b．同温同压下，复合催化剂有利于提高氨的平衡产率
c．温度越高，复合催化剂活性一定越高
5.（2021·辽宁卷节选）苯催化加氢制备环己烷是化工生产中的重要工艺，一定条件下，发生如下反应：
Ⅰ.主反应：
(g)+3H2(g)⇌
(g) ∆H1<0
Ⅱ.副反应：
(g) ⇌
(g) ∆H2>0
回答下列问题：
（1）已知：Ⅲ.
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Ⅳ.2
(g)+15O2(g)
12CO
⇌
2(g)+6H2O(l) ∆H4
Ⅴ.
(g)+9O2(g)=6CO2(g)+6H2O(l) ∆H5
则
_______(用
、
和
表示)。
（2）有利于提高平衡体系中环己烷体积分数的措施有_______。
A．适当升温
B．适当降温
C．适当加压
D．适当减压
（3）反应Ⅰ在管式反应器中进行，实际投料往往在
的基础上适当增大
用量，其目
的是_______。
（4）氢原子和苯分子吸附在催化剂表面活性中心时，才能发生反应，机理如图。当
中混有微量
或
等杂质时，会导致反应Ⅰ的产率降低，推测其可能原因为_______。
15
