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第31 讲 化学反应的方向 化学反应的调控
1.了解熵、熵变的含义，会用复合判据判断反应进行的方向。
2.了解化学反应的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。
考点一 化学反应进行的方向
1．自发过程
(1)定义：在一定条件下，不需要借助光、电等外力作用就能自动进行的过程。
(2)特点：①体系趋向于从高能量状态转变为低能量状态(体系对外部做功或放出能量)；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．熵、熵变
(1)熵是量度体系混乱程度的物理量，符号为s。熵值越大，体系混乱度越大。
(2)影响熵大小的因素
①相同条件下，物质不同熵不同。
②同一物质的熵：气态(g)>液态(l)>固态(s)。
(3)熵变：ΔS＝S(反应产物)－S(反应物)。
(4)常见的熵增过程
①同一种物质的不同状态：S(g)>S(l)>S(s)。
②反应后气体物质的量增加的反应。
3．化学反应方向的判据
任务目标
必备知识
1
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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＝＋163 kJ·mol－1
B．Ag(s)＋Cl2(g)===AgCl(s) ΔH＝－127 kJ·mol－1
C．HgO(s)===Hg(l)＋O2(g) ΔH＝＋91 kJ·mol－1
D．H2O2(l)===O2(g)＋H2O(l) ΔH＝－98 kJ·mol－1
2．常压下羰基化法精炼镍的原理为：Ni(s)＋4CO(g)
Ni(CO)4(g)。230 ℃时，该反应的平衡常数
K＝2×10－5。已知：Ni(CO)4的沸点为42.2 ℃，固体杂质不参与反应。
第一阶段：将粗镍与CO 反应转化成气态Ni(CO)4；
第二阶段：将第一阶段反应后的气体分离出来，加热至230 ℃制得高纯镍。
下列判断正确的是( )
A．增加c(CO)，平衡向正向移动，反应的平衡常数增大
B．第一阶段，在30 ℃和50 ℃两者之间选择反应温度，选50 ℃
C．第二阶段，Ni(CO)4分解率较低
D．该反应达到平衡时，v 生成[Ni(CO)4]＝4v 生成(CO)
3．温度为T1时，在三个容积均为1 L 的恒容密闭容器中仅发生反应： 2NO2(g)2NO(g)＋O2(g) (正反应
吸热)。实验测得：v 正＝v(NO2)消耗＝k 正c2(NO2 )，v 逆＝ v(NO)消耗＝2v(O2)消耗＝k 逆c2(NO)·c(O2)，k 正、k 逆为
速率常数，受温度影响。 下列说法正确的是( )
容器编号
物质的起始浓度(mol·L－1)
物质的平衡浓度
(mol·L－1)
c(NO2)
c(NO)
c(O2)
c(O2)
Ⅰ
0.6
0
0
0.2
Ⅱ
0.3
0.5
0.2
Ⅲ
0
0.5
0.35
A.达平衡时，容器Ⅰ与容器Ⅱ中的总压强之比为 4∶5
B．达平衡时，容器Ⅱ中 比容器Ⅰ中的大
C．达平衡时，容器Ⅲ中NO 的体积分数小于50%
D．当温度改变为T2时，若k 正＝k 逆，则T2＜T1
考点二 化学反应的调控——工业合成氨
要点突破
必备知识
2
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1．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，
又要注意对二者影响的矛盾性
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
注意催化剂的活性受温度的限制
2.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)等改变可逆反应的限度，从而提高转化
率。
3．工业合成氨反应的适宜条件
(1)理论分析
增大合成氨的反应速率和提高平衡混合物中氨的含量对反应条件的要求不尽相同：
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
增大反应物浓度
高温
高压
使用
提高平衡混合
物中氨的含量
增大反应物浓度、
减小生成物浓度
低温
高压
无影响
(2)实际工业合成氨反应的适宜条件
①压强
②温度：700 K 左右。
③催化剂：以铁为主体的多成分催化剂。
④浓度：N2与H2的投料比(物质的量之比)为1∶2.8。
要点突破
3
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1． T ℃时，在一固定容积的密闭容器中发生反应：A(g)＋B(g)
C(s) ΔH＜0，按照不同配比充入
A、B，达到平衡时容器中A、B 浓度变化如图中曲线(实线)所示，下列判断正确的是( )
A．T ℃时，该反应的平衡常数值为4
B．c 点没有达到平衡，此时反应逆向进行
C．若c 点为平衡点，则此时容器内的温度高于T ℃
D．T ℃时，直线cd 上的点均为平衡状态
2．将一定量的SO2(g)和O2(g)分别通入体积为2 L 的恒容密闭容器中，在不同温度下进行反应，得到如下表
中的两组数据：
实验
编号
温度
/℃
平衡
常数
起始量/mol
平衡量/mol
达到平衡所
需
时间/min
SO2
O2
SO2
O2
1
T1
K1
4
2
x
0.8
6
2
T2
K2
4
2
0.4
y
t
下列说法不正确的是( )
A．x＝2.4
B．T1、T2的关系：T1＞T2
C．K1、K2的关系：K2＞K1
D．实验1 在前6 min 的反应速率v(SO2)＝0.2 mol·L－1· min－1
3．最新报道的“人工固氮”反应为：2N2(g)＋6H2O(l)4NH3(g)＋3O2(g)，常压下测得该反应的部分数据
如表所示。则关于该反应的说法中不正确的是( )
T/℃
30
40
50
NH3的平衡浓度/(×10－6 mol/L)
4.8
5.9
6.0
A.该反应的ΔH＞0
B．常温下该反应的ΔS＞0
4
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C．反应在30 ℃、40 ℃时化学平衡常数分别为K1、K2，则 K1＜K2
D．在常温常压下，人工固氮比较容易进行
5
