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第4 讲 化学反应的方向和化学反应的调控
考点一 化学反应的方向
1．自发过程
含义
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
特点
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)
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
含义
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
特点
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
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
3．熵和熵变
含义
熵是度量体系混乱程度的物理量，符号为S
影响
因素
①相同条件下，物质不同，熵不同
②同一物质：S(g)＞S(l)＞S(s)
** 错误的表达式 **固态反应物生成液态或气态生成物的反应是熵增大的反应：C(s)＋H2O(g)
CO(g)＋H2(g)
** 错误的表达式 ** 液态反应物生成气态生成物的反应是熵增大的反应：2Na(s) ＋
2H2O(l)===2NaOH(aq)＋H2(g)
** 错误的表达式 **化学计量数(气体)增大的反应是熵增大的反应：2N2O5(g)===4NO2(g)＋
O2(g)
熵变的
含义
熵变是反应前后体系熵的变化，用ΔS 表示，即ΔS＝S(生成物)－S(反应物)
1
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4．化学反应方向的判断
(1)焓判据：放热反应过程中体系能量降低(ΔH＜0)，有利于反应自发进行，但有些吸热反应也可以自发进
行，故只用焓变判断反应进行的方向不全面
(2)熵判据：体系的混乱度增加，即熵增，ΔS＞0，有利于反应自发进行，但有些熵减小的反应在一定条件
下也可以自发进行，故只用熵变判断反应进行的方向也不全面
(3)复合判据——吉布斯自由能判据：ΔG＝ΔH－TΔS
①ΔG＜0 时，反应能自发进行
②G＝0 时，反应处于平衡状态
③ΔG＞0 时，反应不能自发进行
ΔH
ΔS
ΔG＝ΔH－TΔS
反应情况
ΔH＜0
ΔS＞0
永远是负值
在任何温度下均自发进行
ΔH＞0
ΔS＜0
永远是正值
在任何温度下均非自发进行
ΔH＞0
ΔS＞0
低温为正高温为负
低温时非自发，高温时自发
ΔH＜0
ΔS＜0
低温为负高温为正
低温时自发，高温时非自发
实例
化学反应
ΔH/
(kJ·mol－1)
ΔS/
(J·mol－1·K－1)
能否自发进行
2KClO3(s)===2KCl(s)
＋
3O2(g)
－78.03
＋494.4
ΔH＜0，ΔS＞0，任何温度下都
能自发进行
CO(g)===C(s ，石墨) ＋
O2(g)
＋110.5
－89.4
ΔH＞0，ΔS＜0，任何温度下都
不能自发进行
4Fe(OH)2(s) ＋2H2O(l) ＋
O2(g)
===4Fe(OH)3(s)
－444.3
－280.1
ΔH＜0，ΔS＜0，低温下能自发
进行
CaCO3(s)===CaO(s)
＋
CO2(g)
＋178.2
＋169.6
ΔH＞0，ΔS＞0，高温下能自发
进行
【逐点训练1】
2
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1．在298 K 和100 kPa 压力下，已知金刚石和石墨的熵、燃烧热和密度分别为：
物质
S/(J·K－1·mol－1)
ΔH/(kJ·mol－1)
ρ/(kg·m－3)
C(金刚石)
2.4
－395.40
3513
C(石墨)
5.7
－393.51
2260
此条件下，对于反应C(石墨)―→C(金刚石)，下列说法正确的是( )
A．该反应的ΔH＜0，ΔS＜0
B．由公式ΔG＝ΔH－TΔS 可知，该反应ΔG＝985.29 kJ·mol－1
C．金刚石比石墨稳定
D．超高压条件下，石墨有可能变为金刚石
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
3．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( )
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1000 ℃时，反应①能自发进行
D．反应②的ΔH＞0
4.（2024·辽宁·模拟预测）向体积均为
的甲、乙两个恒容密闭容器中分别充入
和
，发
3
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生反应：
。分别在绝热、恒温条件下进行，两反应体系的压
强随时间的变化曲线如图所示。下列说法错误的是( )
A．正反应在较低温度下能自发进行
B．乙在恒温条件下进行，
C．a 点的正反应速率大于c 点的正反应速率
D．甲条件下平衡常数K 小于20.25
5.（2024·黑龙江牡丹江·一模）工业以硫黄或黄铁矿(主要成分FeS2，烧渣主要成分为Fe2O3)为主要原料生
产硫酸主要流程如下：
下列说法正确的是( )
A．高温焙烧1 mol FeS2时转移的电子数为15 NA(NA代表阿伏加德罗数值)
B．SO2与H2S 反应生成淡黄色沉淀，体现了SO2的还原性
C．反应2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)具有自发性的原因是ΔH＜0
D．98%浓硫酸粘度较高，与其范德华力较大有关
6.（2024·江苏南通·二模）
可用于低温下催化氧化HCHO：
4
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。下列关于
催化氧化甲醛的反
应说法正确的是( )
A．该反应
，
B．HCHO、
、
均为极性分子
C．升高温度，
增大，
减小
D．使用
催化剂降低了该反应的焓变
考点二 化学反应的调控
一、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)等改变可逆反应的限度，从而提高转化
5
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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
二、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可逆反应 ②放热反应：ΔH<0
③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
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
6
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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）
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：
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
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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。
【逐点训练2】
1. 工业合成氨的反应为：N2(g) + 3H2(g)
2NH3(g)
H <0
△
，该反应应采取的适宜条件是( )
A．低温、高压、催化剂
B．适宜的温度、压强、催化剂
C．低温、常压、催化剂
D．高温、高压、催化剂
2. 氨是制造化肥的重要原料，如图为工业合成氨的流程图。下列有关说法错误的是( )
A．工业上制氮气一般用分离液态空气法
B．步骤②、③、④、⑤均有利于提高反应物的平衡转化率
C．步骤①中“净化”N2、H2混合气体可以防止催化剂中毒
D．步骤③中温度选择500℃，主要是考虑催化剂的活性
3.（23-24 高三上·天津·阶段考试）某温度下发生反应：3H2(g)+N2(g)
2NH
⇌
3(g) ΔH=-92.4kJ/mol，N2的转
化率(α)与体系总压强(p)的关系如图所示，下列说法中正确的是( )
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A．将1molN2、3molH2置于1L 密闭容器中发生反应，放出的热量为92.4kJ
B．平衡状态由A 变到B 时，平衡常数KA<KB
C．上述反应在达到平衡后，增大压强，H2的转化率增大
D．合成氨工业中常采用400~500℃的高温以提高原料的转化率
4. 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
5.（2024·广东惠州·三模）一定条件下，1-苯基丙炔(Ph-C=C-CH3)可与HCl 发生催化加成，反应如下：
反应过程中该炔烃及反应产物的占比随时间的变化如图(已知：反应I、Ⅲ为放热反应)，下列说法不正确
的是( )
A．反应活化能：反应I<反应Ⅱ
B．反应焓变：反应I<反应Ⅱ
C．增加HCl 浓度不会改变平衡时产物Ⅱ和产物I 的比例
D．选择相对较短的反应时间，及时分离可获得高产率的产物Ⅰ
6.（2024·河北邯郸·一模）对于放热的可逆反应，某一给定转化率下，最大反应速率对应的温度称为最适
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宜温度。反应
在催化剂作用下原料的总转化率与最适宜温度(曲
线Ⅰ)、原料的总平衡转化率与温度(曲线Ⅱ)的关系曲线示意图最合理的是( )
A．
B．
C．
D．
7．在硫酸工业中，通过下列反应使SO2氧化成SO3：2SO2(g)＋O2(g)
2SO3(g) ΔH＝－196.6 kJ·mol－
1。(已知：催化剂是V2O5，在400～500 ℃时催化剂效果最好)下表列出了在不同温度和压强下，反应达
到平衡时SO2的转化率。
温度/℃
平衡时SO2的转化率/%
0.1 MPa
0.5 MPa
1 MPa
5 MPa
10 MPa
450
97.5
98.9
99.2
99.6
99.7
550
85.6
92.9
94.9
97.7
98.3
(1)从理论上分析，为了使二氧化硫尽可能多地转化为三氧化硫，应选择的条件是__________________
(2)在实际生产中，选定的温度为400～500 ℃，原因是___________________________
(3)在实际生产中，采用的压强为常压，原因是________________________________
(4)在实际生产中，通入过量的空气，原因是________________________________________
(5)尾气中SO2必须回收，原因是__________________
8．CO 可用于合成甲醇，化学方程式为CO(g)＋2H2(g)
CH3OH(g)。CO 在不同温度下的平衡转化率与
压强的关系如图所示。该反应ΔH____(填“>”或“<”)0。实际生产条件控制在250 ℃、1.3×104 kPa 左
右
，
选
择
此
压
强
的
理
由
是
10
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______________________________________________________________________
1．（2024·湖北卷）
在超高压下转化为平行六面体的
分子(如图)。下列说法错误的是( )
A．
和
互为同素异形体
B．
中存在不同的氧氧键
C．
转化为
是熵减反应
D．常压低温下
能稳定存在
2．（2023·湖北·高考真题）工业制备高纯硅的主要过程如下：
石英砂
粗硅
高纯硅
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下列说法错误的是( )
A．制备粗硅的反应方程式为
B．1molSi 含Si-Si 键的数目约为
C．原料气HCl 和
应充分去除水和氧气
D．生成
的反应为熵减过程
3．（2023·江苏·高考真题）金属硫化物(
)催化反应
，既可以除
去天然气中的
，又可以获得
。下列说法正确的是( )
A．该反应的
B．该反应的平衡常数
C．题图所示的反应机理中，步骤Ⅰ可理解为
中带部分负电荷的S 与催化剂中的M 之间发生作用
D．该反应中每消耗
，转移电子的数目约为
4．（2023·辽宁卷）下列有关物质的工业制备反应错误的是( )
A．合成氨：N2+3H2
2NH3
B．制HCl：H2+Cl2
2HCl
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C．制粗硅：SiO2+2C
Si+2CO
D．冶炼镁：2MgO(熔融)
2Mg+O2↑
5．（2022·浙江卷）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
6．（2022·湖北·高考真题）硫代碳酸钠能用于处理废水中的重金属离子，可通过如下反应制备：
，下列说法正确的是( )
A．
不能被氧化
B．
溶液显碱性
C．该制备反应是熵减过程
D．
的热稳定性比
的高
7．（2021·江苏·高考真题）N2是合成氨工业的重要原料，NH3不仅可制造化肥，还能通过催化氧化生产
HNO3；HNO3能溶解Cu、Ag 等金属，也能与许多有机化合物发生反应；在高温或放电条件下，N2与O2
反应生成NO，NO 进一步氧化生成NO2。2NO(g)+O2(g)=2NO2(g) ΔH=-116.4kJ·mol-1。大气中过量的NOx
和水体中过量的NH 、NO 均是污染物。通过催化还原的方法，可将烟气和机动车尾气中的NO 转化为
N2，也可将水体中的NO3
-转化为N2。对于反应2NO(g)+O2(g)
2NO2(g)，下列说法正确的是( )
A．该反应的ΔH<0，ΔS<0
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B．反应的平衡常数可表示为K=
C．使用高效催化剂能降低反应的焓变
D．其他条件相同，增大
，NO 的转化率下降
8．（2021·江苏卷）NH3与O2作用分别生成N2、NO、N2O 的反应均为放热反应。工业尾气中的NH3可通
过催化氧化为N2除去。将一定比例的NH3、O2和N2的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应管，
NH3的转化率、生成N2的选择性[
100%]与温度的关系如图所示。
下列说法正确的是( )
A．其他条件不变，升高温度，NH3的平衡转化率增大
B．其他条件不变，在175～300 ℃范围，随温度的升高，出口处N2和氮氧化物的量均不断增大
C．催化氧化除去尾气中的NH3应选择反应温度高于250 ℃
D．高效除去尾气中的NH3，需研发低温下NH3转化率高和N2选择性高的催化剂
9．（2016·上海卷）在硫酸工业生产中，为了有利于SO2的转化，且能充分利用热能，采用了中间有热交
换器的接触室（见图）。下列说法错误的是( )
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A．a、b 两处的混合气体成分含量相同，温度不同
B．c、d 两处的混合气体成分含量相同，温度不同
C．热交换器的作用是预热待反应的气体，冷却反应后的气体
D．c 处气体经热交换后再次催化氧化的目的是提高SO2的转化率
10．（2012·上海·高考真题）下列关于硫酸工业生产过程的叙述错误的是( )
A．在接触室中使用铁粉作催化剂
B．在接触室中运用热交换技术可充分利用能源
C．把硫铁矿磨成细粉末，可以提高原料的利用率
D．该反应采用450～500°C 主要是因为该温度下催化剂活性好
11．（2010·上海卷）据报道，在300℃、70MPa 下由二氧化碳和氢气合成乙醇已成为现实：2CO2（g）
+6H2（g）
CH3CH2OH（g）+3H2O（g），下列叙述错误的是( )
A．使用Cu-Zn-Fe 催化剂可大大提高生产效率
B．反应需在300℃进行可推测该反应是吸热反应
C．充入大量CO2气体可提高H2的转化率
D．从平衡混合气体中分离出CH3CH2OH 和H2O 可提高CO2和H2的利用率
12．（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(
)
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A．①②③
B．②④⑤
C．①③⑤
D．②③④
答案及解析
【逐点训练1】
1．D。解析：根据燃烧热的定义可知：C(金刚石，s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－395.40 kJ·mol－1，C(石
墨，s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－393.51 kJ·mol－1，反应C(石墨)―→C(金刚石)的ΔH＝(－393.51 kJ·mol－
1)－(－395.40 kJ·mol－1)＝1.89 kJ·mol－1＞0，ΔS＝S(金刚石)－S(石墨)＝2.4 J·K－1·mol－1－5.7 J·K－1·mol－1＝
－3.3 J·K－1·mol－1＜0，A 错误；由公式ΔG＝ΔH－TΔS 可知，该反应ΔG＝1.89 kJ·mol－1－298 K×(－
3.3×10－3 kJ·K－1·mol－1)＝2.8734
kJ·mol－1，B 错误；由A 项分析可知，反应C(石墨)―→C(金刚石)是吸热反应，说明质量相同时，石墨的
能量较低，则石墨比金刚石稳定，C 错误；由于金刚石的密度比石墨大，故质量相同时，金刚石的体积
小，则反应C(石墨)―→C(金刚石)是体积减小的过程，故超高压条件下，石墨有可能变为金刚石，D 正
确。
2．C。解析：A(s)===B(g)＋C(s)的ΔS＞0，ΔH＞0，在高温条件下能自发进行，故A 错误；A(g)＋
2B(g)===2C(g)＋3D(g)的ΔS＞0，所以当ΔH＜0 时，一定满足ΔH－TΔS＜0，反应一定能够自发进行，当
ΔH＞0 时，高温下，ΔH－TΔS＜0 成立，也可以自发进行，故B 错误；M(s)＋N(g)===2Q(s)的ΔS＜0，当
ΔH＞0 时，ΔH－TΔS＞0，一定不能自发进行，故D 错误。
3．C。解析：反应①随温度的升高，ΔG 逐渐减小，则ΔS>0，故A 错误；该题可以推测自发反应时的温
度，但无法推测什么温度的反应速率快慢，故B 错误；反应①在温度大于1 000 ℃时ΔG<0，故此时反应
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①能自发进行，故C 正确；根据图像和数学知识可知，反应②的ΔH<0，故D 错误。
4.【答案】D
【解析】A．由图可知，正反应是放热反应，ΔH<0，气体分子数减小，ΔS<0，ΔG=ΔH-TΔS，ΔG<0 反应
自发，故该在较低温度下能自发进行，A 项正确；B．曲线甲恒容密闭容器中压强增大，说明甲在绝热过
程进行，乙在恒温过程进行，B 项正确；C．平衡时，
，a 的反应物浓度大于c 的反应物浓度，即a
的正反应速率大于c 的正反应速率，C 项正确；D．在恒温恒容条件下，气体压强之比等于总物质的量之
比，根据三段式，
，解得
，b 点浓度商
，a、b 点总压
强相等，容器体积相等，a 点温度较高，故a 点气体的物质的量小于b 点，正反应是气体分子数减小的反
应，说明a 点
的转化率大于b 点，即a 点平衡常数K 大于b 点Q，D 项错误；本题选D。
【思维建模】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
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－
－
低温为负高温为正
低温时自发，高温时非自发
5.【答案】C
【分析】硫黄或黄铁矿高温下与空气中的氧气反应，生成SO2和Fe2O3；SO2在V2O5作催化剂、
400~500℃下被O2进一步氧化生成SO3，SO3被98%浓硫酸吸收，生成H2SO4∙SO3。
【解析】A．高温焙烧1 mol FeS2时，Fe 由+2 价升高到+3 价，S 由-1 价升高到+4 价，则转移的电子数为
11 NA(NA代表阿伏加德罗数值)，A 不正确；B．SO2与H2S 反应生成淡黄色S 沉淀，SO2中S 元素由+4 价
降低到0 价，体现了SO2的氧化性，B 不正确；C．反应2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)的ΔS＜0，要使△H-TΔS
＜0，应使ΔH＜0，则反应具有自发性的原因是ΔH＜0，C 正确；D．98%浓硫酸粘度较高，与分子间能
形成氢键有关，D 不正确；故选C。
6.【答案】A
【解析】A．根据方程式可知，该反应
，根据
反应可自发进行，放热的熵减反应
低温可自发进行，所以判断
，A 正确；B．
为直线形分子，属于非极性分子，B 错误；C．升
高温度，正逆反应速率均增大，C 错误；D．催化剂可以改变反应活化能，不能改变反应焓变，D 错误；
答案选A。
【逐点训练2】
1.【解析】降温平衡右移，但反应速率太慢，从反应速率和催化剂的活性考虑，温度选在500℃左右，增
大压强，平衡右移，但压强太大，对设备要求很高，所以也要选择适宜的压强，催化剂能增大反应速
率，也要选择适宜的催化剂。答案选B。
【答案】B
【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
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虑设备的要求和技术条件。
2.【答案】B
【解析】A．由于空气中最主要的两种气体是氮气和氧气，利用空气中氮气的沸点比氧气的沸点低，先将
空气加压降温变成液态，然后再加热，由于液氮的沸点（-196 摄氏度）比氧气的沸点（-183 摄氏度）
低，氮气首先从液态空气中蒸发出来，留下的就是液态氧气，工业上制氮气一般用分离液态空气法，故
A 正确；B．步骤③中催化剂不改变化学平衡，反应物的平衡转化率不变，又合成氨的反应为放热反应，
升温平衡逆向移动，反应物的平衡转化率减小，故B 错误；C．为防止催化剂中毒，反应前的氮气和氢气
混合气体需要除杂净化，故C 正确；D．步骤③中温度选择500℃，主要是考虑催化剂的活性，故D 正
确；答案选B。
3.【答案】C
【解析】A．因为是可逆反应，所以不可能生成2mol 氨气，因此放出的热量小于92.4kJ，A 错误；B．平
衡常数只与温度有关系，所以平衡状态由A 变到B 时，平衡常数不变，B 错误；C．根据图象可知，增大
压强氮气的转化率增大，平衡向正反应方向移动，氢气转化率提高，C 正确；D．升高温度，平衡向逆反
应方向移动，合成氨工业中常采用400~500℃的高温，是因为催化剂在该温度下催化效率高，D 错误；答
案选C。
4.【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。
【思维建模】化学反应适宜条件选择的思维流程
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5.【答案】B
【解析】A．短时间里反应I 得到的产物比反应Ⅱ得到的产物多，说明反应I 的速率比反应Ⅱ的速率快，
速率越快，其活化能越小，则反应活化能：反应I<反应Ⅱ，A 正确；B．反应I、Ⅲ为放热反应，根据盖
斯定律，反应Ⅱ也是放热反应，相同物质的量的反应物，反应I 放出的热量小于反应Ⅱ放出的热量，反应
放出的热量越多，其焓变越小，因此反应焓变：反应I>反应Ⅱ，B 错误；C．由图可以看出产物I 和产物
Ⅱ存在可逆反应，则产物Ⅱ和产物I 的比值即该可逆反应的平衡常数K，由于平衡常数只与温度有关，所
以增加HCl 浓度平衡时产物Ⅱ和产物I 的比例不变，C 正确；D．根据图中信息，选择相对较短的反应时
间，及时分离可获得高产率的产物Ⅰ，D 正确； 故选B。
6.【答案】C
【解析】对于放热的可逆反应2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)，该反应的最适宜温度为催化剂的催化活性最好时
所对应的温度，在该温度下化学反应速率最大，SO2的转化率也最大；当温度高于最适宜温度后，催化剂
的催化活性逐渐减小，催化剂对化学反应速率的影响超过了温度升高对化学反应速率的影响，因此化学
反应速率逐渐减小，SO2的转化率也逐渐减小；由于该反应为放热反应，随着温度的升高，SO2的平衡转
化率减小；由于反应混合物与催化剂层的接触时间较少，在实际的反应时间内反应还没有达到化学平衡
状态，故在相应温度下SO2的转化率低于其平衡转化率。因此，反应2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)的转化率与
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最适宜温度(曲线I)、平衡转化率与温度(曲线Ⅱ)的关系曲线示意图可表示如下：
，故
答案为：C。
7．(1)450 ℃、10 MPa
(2)在此温度下，催化剂活性最高。温度较低，会使反应速率减小，达到平衡所需时间变长；温度较
高，SO2转化率会降低
(3)在常压下SO2的转化率就已经很高了(97.5%)，若采用高压，平衡能向右移动，但效果并不明显，且
采用高压时会增大对设备的要求而增大生产成本
(4)增大反应物O2的浓度，有利于提高SO2的转化率
(5)防止污染环境；循环利用，提高原料的利用率(合理即可)
8．＜ 在250 ℃、1.3×104 kPa 下，CO 的转化率已较高，再增大压强，CO 的转化率提高不大，而生产
成本增加，经济效益低
解析：从图像来看，随着温度的升高，CO 的转化率变小，故ΔH＜0，综合温度、压强对CO 转化率的影
响来看，在压强1.3×104 kPa 下，CO 的转化率已经很大，再增大压强，CO 的转化率提高不大，但对设备
和材料的要求更高，需要的动力更大，会增加投资和能量消耗，不经济。
1.【答案】D
【解析】A．O2和O8是O 元素形成的不同单质，两者互为同素异形体，A 项正确；B．O8分子为平行六
面体，由其结构知，O8中存在两种氧氧键：上下底面中的氧氧键、上下底面间的氧氧键，B 项正确；C．
O2转化为O8可表示为4O2
O8，气体分子数减少，故O2转化为O8是熵减反应，C 项正确；D．O2在
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超高压下转化成O8，则在常压低温下O8会转化成O2，不能稳定存在，D 项错误；答案选D。
2.【答案】B
【解析】A.
和
在高温下发生反应生成
和
，因此，制备粗硅的反应方程式为
，A 说法正确；B. 在晶体硅中，每个Si 与其周围的4 个Si 形成共价键并形成立
体空间网状结构，因此，平均每个Si 形成2 个共价键， 1mol Si 含Si-Si 键的数目约为
，B 说
法错误；C. HCl 易与水形成盐酸，在一定的条件下氧气可以将HCl 氧化；
在高温下遇到氧气能发生反
应生成水，且其易燃易爆，其与
在高温下反应生成硅和HCl，因此，原料气HCl 和
应充分去除
水和氧气 ，C 说法正确；D.
，该反应是气体分子数减少的反应，因此，生成
的反应为熵减过程，D 说法正确；综上所述，本题选B。
3.【答案】C
【解析】A．左侧反应物气体计量数之和为3，右侧生成物气体计量数之和为5，
，A 错误；B．由
方程形式知，
，B 错误；C．由题图知，经过步骤Ⅰ后，
中带部分负电荷的S
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与催化剂中的M 之间形成了作用力，C 正确；D．由方程式知，消耗
同时生成
，转移
，数目为
，D 错误；故选C。
4.【答案】D
【解析】A．工业合成氨是利用氮气和氢气在催化剂的条件下反应生成的，反应方程式为N2+3H2
2NH3，A 正确；B．工业制氯化氢是利用氢气和氯气反应生成的，反应方程式为H2+Cl2
2HCl，B 正确；C．工业制粗硅是将SiO2与C 在高温下反应生成粗硅，反应方程式为SiO2+2C
Si+2CO，C 正确；D．冶炼金属镁是电解熔融氯化镁，反应方程式为MgCl2(熔融)
Mg+Cl2↑，D 错
误；故答案选D。
5.【答案】D
【解析】强电解质溶于水有的放热，如硫酸铜等；有的吸热，如碳酸氢钠等，所以在水中溶解对应的ΔH
可能大于零或小于零。熵表示系统混乱程度。体系越混乱，则熵越大。AB 型强电解质固体溶于水，存在
熵的变化。固体转化为离子，混乱度是增加的，但离子在水中存在水合过程，这样会引发水的混乱度的
变化，让水分子会更加规则，即水的混乱度下降，所以整个溶解过程的熵变ΔS，取决于固体转化为离子
的熵增与水合过程的熵减两个作用的相对大小关系。若是前者占主导，则整个溶解过程熵增，即ΔS＞0，
反之，熵减，即ΔS＜0。综上所述，D 项符合题意。故选D。
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6.【答案】B
【解析】A．
中硫元素为-2 价，还原性比较强，能被氧化，故A 错误；B． 类比
溶液，
O 与S 同主族，可知
溶液显碱性，故B 正确；C． 由反应方程式可知，固体与液体反应制备了硫
化氢气体，故该制备反应是熵增过程，故C 错误；D． S 的原子半径比O 大，故C=S 键长比C=O 键长
长，键能小，故
的热稳定性比
的低，故D 错误；故选B。
7.【答案】A
【解析】A．2NO(g)+O2(g)=2NO2(g) ΔH=-116.4kJ·mol-1，反应气体物质的量减少，ΔS<0，故A 正确；B．
2NO(g)+O2(g)
2NO2(g)反应的平衡常数可表示为K=
，故B 错误；C．使用高效催化
剂，反应的焓变不变，故C 错误；D．其他条件相同，增大
，NO 的转化率增大，故D 错误；选
A。
8.【答案】D
【解析】A．NH3与O2作用分别生成N2、NO、N2O 的反应均为放热反应，根据勒夏特列原理，升高温
度，平衡向逆反应方向进行，氨气的平衡转化率降低，故A 错误；B．根据图像，在175～300 ℃范围，
氮气量先增后减，因为转化率低温区升高更快，故B 错误；C．根据图像，温度高于250℃ N2的选择率降
低，且氨气的转化率变化并不大，浪费能源，根据图像，温度应略小于225℃，此时氨气的转化率、氮气
的选择率较大，故C 错误；D．氮气对环境无污染，氮的氧化物污染环境，因此高效除去尾气中的NH3，
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需研发低温下NH3转化率高和N2选择性高的催化剂，故D 正确；答案为D。
9.【答案】B
【解析】A．根据装置图可知，从a 进入的气体是含有SO2、O2、N2等的冷气，经过热交换器后从b 处出
来的是热的气体，成分与a 处相同，正确；B．在c 处出来的气体SO2、O2在催化剂表面发生反应产生的
含有SO3及未反应的SO2、O2等气体，该反应是放热反应，当经过热交换器后被冷的气体降温，SO3被部
分分离出来，而且混合气体再次被催化氧化，故二者含有的气体的成分含量不相同，错误；C．热交换器
的作用是预热待反应的冷的气体，同时冷却反应产生的气体，为SO3的吸收创造条件，正确；D．C 处气
体经过热交换器后再次被催化氧化，目的就是使未反应的SO2进一步反应产生SO3，从而可以提高SO2的
转化率，正确。
10.【答案】A
【解析】硫酸工业生产过程中，接触室中发生的反应为2SO2＋O2
2SO3，所用催化剂为V2O5。
答案选A。
11.【答案】B
【解析】A 项，使用Cu-Zn-Fe 催化剂可加快反应速率，能大大提高生产效率，A 项正确；B 项，反应加
热与反应放热还是吸热没有直接的关系，如煤的燃烧放热，但需要加热，B 项错误；C 项，充入大量CO2
气体平衡会正向移动，所以可提高H2的转化率，C 项正确；D 项，从平衡混合气体中分离出CH3CH2OH
和H2O 会使平衡正向移动，所以可提高CO2和H2的利用率，D 项正确；故选B。
12.【答案】B
【解析】合成氨气的反应是体积减小的、放热的可逆反应。①净化干燥的目的是减少副反应的发生，提
高产物的纯度，不能提高转化率，故①不符合；②增大压强平衡向正反应方向移动，可提高原料的转化
率，故②符合题意；③催化剂只改变反应速率，不影响平衡状态，不能提高转化率，故③不符合；④把
生成物氨气及时分离出来，可以促使平衡向正反应方向移动，提高反应物转化率，故④符合题意。⑤通
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过氮气和氢气的循环使用，可以提高原料的利用率，故⑤符合题意；即②④⑤正确；答案选B。
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