2025版高考化學(xué)全程一輪復(fù)習(xí)第45講化學(xué)反應(yīng)的方向與調(diào)控課件

第45講化學(xué)反應(yīng)的方向與調(diào)控1.了解熵、熵變的含義，會用復(fù)合判據(jù)判斷反應(yīng)進行的方向。2．了解化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控在生活、生產(chǎn)和科學(xué)研究領(lǐng)域中的重要作用。考點一考點二考點一考點一化學(xué)反應(yīng)的方向1.自發(fā)反應(yīng)在一定條件下，無需外界幫助就能自發(fā)進行的反應(yīng)稱為自發(fā)反應(yīng)。2．熵和熵變(1)熵是度量體系混亂程度的物理量，符號為S。(2)影響熵大小的因素①相同條件下，物質(zhì)不同熵不同。②同一物質(zhì)：S(g)>S(l)>S(s)。(3)ΔS＝________________?；瘜W(xué)反應(yīng)的ΔS越大，越有利于反應(yīng)自發(fā)進行。S(生成物)－S(反應(yīng)物)3．判斷化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù)ΔG＝ΔH－TΔS當(dāng)ΔG＜0時，反應(yīng)________自發(fā)進行；當(dāng)ΔG＝0時，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)；當(dāng)ΔG＞0時，反應(yīng)不能自發(fā)進行。能【易錯診斷】判斷正誤，錯誤的說明理由。1．ΔH<0，ΔS>0的反應(yīng)，一定是自發(fā)反應(yīng)：________。2．在其他外界條件不變的情況下，使用催化劑，可以改變化學(xué)反應(yīng)進行的方向：_________________________________________。3．因為焓變和熵變都與反應(yīng)的自發(fā)性有關(guān)，因此焓變或熵變均可以單獨作為判斷反應(yīng)能否自發(fā)進行的判據(jù)：_____________________________________________。4．過程自發(fā)性不僅能用于判斷過程的方向，還能確定過程發(fā)生的速率：___________________________________________________。正確。錯誤。使用催化劑，不能改變化學(xué)反應(yīng)進行的方向錯誤。焓變或熵變均不能單獨作為反應(yīng)能否自發(fā)進行的判據(jù)錯誤。過程自發(fā)性能判斷過程的方向，但不能確定過程發(fā)生的速率【教考銜接】例1[2022·浙江1月，20]AB型強電解質(zhì)在水中的溶解(可視作特殊的化學(xué)反應(yīng))表示為AB(s)===An＋(aq)＋Bn－(aq)，其焓變和熵變分別為ΔH和ΔS。對于不同組成的AB型強電解質(zhì)，下列說法正確的是(

)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答案：D解析：強電解質(zhì)溶于水有的放熱，如硫酸銅等；有的吸熱，如碳酸氫鈉等，所以在水中溶解對應(yīng)的ΔH可能大于零或小于零。熵表示體系混亂程度。體系越混亂，則熵越大。AB型強電解質(zhì)溶于水，存在熵的變化。固體轉(zhuǎn)化為離子，混亂度是增加的，但離子在水中存在水合過程，這樣會引發(fā)水的混亂度的變化，讓水分子更加規(guī)則，即水的混亂度下降，所以整個溶解過程的熵變ΔS，取決于固體轉(zhuǎn)化為離子的熵增與水合過程的熵減兩個作用的相對大小關(guān)系。若是前者占主導(dǎo)，則整個溶解過程熵增，即ΔS＞0，反之，熵減，即ΔS＜0。綜上所述，D項符合題意。典例2[2022·湖南卷，17(1)]已知ΔG＝ΔH－TΔS，ΔG的值只決定于反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)，忽略ΔH、ΔS隨溫度的變化。若ΔG<0，則該反應(yīng)可以自發(fā)進行。根據(jù)下圖判斷：600℃時，下列反應(yīng)不能自發(fā)進行的是________。A．C(s)＋O2(g)===CO2(g)B．2C(s)＋O2(g)===2CO(g)C．TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(g)＋O2(g)D．TiO2(s)＋C(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(g)＋CO2(g)答案：C解析：結(jié)合圖像可知600℃時，A項、B項中反應(yīng)的ΔG均小于0，反應(yīng)可自發(fā)進行；C項中反應(yīng)的ΔG大于0，反應(yīng)不能自發(fā)進行；由于ΔG的值只和反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，將A項、C項中反應(yīng)依次編號為①、②，由①＋②可得D項中反應(yīng)，根據(jù)圖中數(shù)據(jù)可得，600℃時該反應(yīng)的ΔG<0，故該反應(yīng)可自發(fā)進行。C項符合題意?！編熣f·延伸】①若反應(yīng)a＝反應(yīng)b＋反應(yīng)c，則ΔG(a)===ΔG(b)＋ΔG(c)；②若反應(yīng)a＝2×反應(yīng)b＋反應(yīng)c，則ΔG(a)===2ΔG(b)＋ΔG(c)?！緦c演練】1．下列說法正確的是(

)A．非自發(fā)反應(yīng)一定不能實現(xiàn)B．同種物質(zhì)氣態(tài)時熵值最小，固態(tài)時熵值最大C．反應(yīng)NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在室溫下可自發(fā)進行，則該反應(yīng)的ΔH<0D．恒溫恒壓下，ΔH<0且ΔS>0的反應(yīng)一定不能自發(fā)進行答案：C解析：反應(yīng)是否自發(fā)進行，由熵變、焓變、溫度共同決定，非自發(fā)反應(yīng)在改變條件時可以發(fā)生，選項A錯誤；熵是指體系的混亂度，同種物質(zhì)熵值：氣態(tài)>液態(tài)>固態(tài)，選項B錯誤；反應(yīng)能自發(fā)進行說明：ΔH－TΔS＜0，由化學(xué)方程式NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)可知該反應(yīng)的ΔS＜0，要使ΔH－TΔS＜0，必須滿足ΔH＜0，選項C正確；恒溫恒壓下，ΔH＜0且ΔS＞0的反應(yīng)的ΔH－TΔS＜0，反應(yīng)一定可以自發(fā)進行，選項D錯誤。2．(1)汽車燃油不完全燃燒時產(chǎn)生CO，有人設(shè)想按下列反應(yīng)除去CO：2CO(g)===2C(s)＋O2(g)。已知該反應(yīng)的ΔH＞0，簡述該設(shè)想能否實現(xiàn)的依據(jù)：________________________________________________。(2)超音速飛機在平流層飛行時，尾氣中的NO會破壞臭氧層?？茖W(xué)家正在研究利用催化技術(shù)將尾氣中的NO和CO轉(zhuǎn)變成CO2和N2，化學(xué)方程式為2NO＋2CO?2CO2＋N2。反應(yīng)能夠自發(fā)進行，則反應(yīng)的ΔH________0(填“＞”“＜”或“＝”)。理由是_________________________________________________________。(3)已知CaSO4(s)＋CO(g)?CaO(s)＋SO2(g)＋CO2(g)

ΔH＝＋218kJ·mol－1，該反應(yīng)能夠自發(fā)進行的反應(yīng)條件是________。不能實現(xiàn)，因為該反應(yīng)的ΔH＞0，ΔS＜0，反應(yīng)不可能自發(fā)進行＜該反應(yīng)的ΔS＜0，因該反應(yīng)能自發(fā)進行，根據(jù)ΔG＝ΔH－TΔS＜0可知ΔH＜0高溫3．在C和O2的反應(yīng)體系中：反應(yīng)①：C(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH1＝－394kJ·mol－1反應(yīng)②：2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)ΔH2＝－566kJ·mol－1反應(yīng)③：2C(s)＋O2(g)===2CO(g)

ΔH3設(shè)y＝ΔH－TΔS，反應(yīng)①、②和③的y隨溫度T的變化關(guān)系如圖所示。圖中對應(yīng)反應(yīng)③的線條是________。a解析：由已知方程式：(2×反應(yīng)①－反應(yīng)②)可得反應(yīng)③，結(jié)合蓋斯定律得：ΔH3＝2ΔH1－ΔH2＝－222kJ·mol－1，反應(yīng)①前后氣體分子數(shù)不變，升溫y不變，對應(yīng)線條b，升溫促進反應(yīng)②平衡逆向移動，氣體分子數(shù)增多，y值增大，對應(yīng)線條c，升溫促進反應(yīng)③平衡逆向移動，氣體分子數(shù)減少，y值減小，對應(yīng)線條a。4．灰錫結(jié)構(gòu)松散，不能用于制造器皿，而白錫結(jié)構(gòu)堅固，可以用于制造器皿。已知在0℃、100kPa條件下，白錫轉(zhuǎn)化為灰錫的ΔH＝－2.18kJ·mol－1，ΔS＝－6.61J·mol－1·K－1。現(xiàn)把由白錫制成的器皿在0℃、100kPa的室內(nèi)存放，它會不會變成灰錫而不能繼續(xù)使用？

答案：在0℃、100kPa條件下，白錫轉(zhuǎn)化為灰錫的ΔG＝ΔH－TΔS＝－2.18kJ·mol－1－273K×(－6.61×10－3kJ·mol－1·K－1)≈－0.375kJ·mol－1<0，因此在該條件下白錫會變?yōu)榛义a?？键c二考點二化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控——工業(yè)合成氨1.化工生產(chǎn)適宜條件選擇的一般原則條件原則從化學(xué)反應(yīng)速率分析既不能過快，又不能太慢從化學(xué)平衡移動分析既要注意外界條件對速率和平衡影響的一致性，又要注意對二者影響的矛盾性從原料的利用率分析增加易得廉價原料，提高難得高價原料的利用率，從而降低生產(chǎn)成本從實際生產(chǎn)能力分析如設(shè)備承受高溫、高壓能力等從催化劑的使用活性分析注意催化劑的活性受溫度的限制2.控制反應(yīng)條件的基本措施(1)控制化學(xué)反應(yīng)速率的措施通過改變反應(yīng)體系的溫度、溶液的濃度、氣體的壓強(或濃度)、固體的表面積以及使用催化劑等途徑調(diào)控反應(yīng)速率。(2)提高轉(zhuǎn)化率的措施通過改變可逆反應(yīng)體系的溫度、溶液的濃度、氣體的壓強(或濃度)等改變可逆反應(yīng)的限度，從而提高轉(zhuǎn)化率。3．工業(yè)合成氨反應(yīng)的適宜條件(1)理論分析對合成氨反應(yīng)的影響影響因素濃度溫度壓強催化劑增大合成氨的反應(yīng)速率增大反應(yīng)物濃度________使用提高平衡混合物中氨的含量增大反應(yīng)物濃度、減小生成物濃度________無影響高溫高壓低溫高壓

cd解析：根據(jù)不同轉(zhuǎn)化率下的反應(yīng)速率曲線可以看出，隨著溫度的升高反應(yīng)速率先加快后減慢，a錯誤；從圖中所給出的速率曲線可以看出，相同溫度下，轉(zhuǎn)化率越低反應(yīng)速率越快，但在轉(zhuǎn)化率小于88%時的反應(yīng)速率圖像并沒有給出，無法判斷α＝0.88的條件下是否是平衡轉(zhuǎn)化率，b錯誤；從圖像可以看出隨著轉(zhuǎn)化率的增大，最大反應(yīng)速率不斷減小，最大反應(yīng)速率出現(xiàn)的溫度也逐漸降低，c正確；從圖像可以看出隨著轉(zhuǎn)化率的增大，最大反應(yīng)速率出現(xiàn)的溫度也逐漸降低，這時可以根據(jù)不同轉(zhuǎn)化率選擇合適的反應(yīng)溫度以減少能源的消耗，d正確?！緦c演練】1．合成氨工業(yè)中，原料氣(N2、H2及少量CO、NH3的混合氣)在進入合成塔前常用醋酸二氨合銅(Ⅰ)溶液來吸收原料氣中的CO，其反應(yīng)是[Cu(NH3)2]Ac＋CO＋NH3?[Cu(NH3)3]Ac·CO

ΔH<0。(1)必須除去原料氣中CO的原因是_____________________。(2)醋酸二氨合銅(Ⅰ)溶液吸收CO的適宜生產(chǎn)條件應(yīng)是__________。(3)吸收CO后的醋酸二氨合銅(Ⅰ)溶液經(jīng)過適當(dāng)處理又可再生，恢復(fù)其吸收CO的能力以供循環(huán)使用。醋酸二氨合銅(Ⅰ)溶液再生的適宜生產(chǎn)條件應(yīng)是___________。防止CO使催化劑中毒低溫、高壓高溫、低壓解析：合成氨的流程中的除雜，是為了除去能使催化劑中毒的物質(zhì)。題中指出：在合成氨的過程中必須除去CO，因此CO是屬于使催化劑中毒的物質(zhì)。從吸收CO的化學(xué)方程式可得：吸收CO的反應(yīng)是正反應(yīng)氣體體積縮小的放熱反應(yīng)，因此為了使CO盡最大可能地被吸收，應(yīng)采取高壓、低溫的辦法使平衡正向移動，要使醋酸二氨合銅(Ⅰ)溶液再生，即使平衡逆向移動，故必須采取低壓、高溫的辦法。2．化學(xué)反應(yīng)原理在科研和生產(chǎn)中有廣泛應(yīng)用。(1)利用“化學(xué)蒸氣轉(zhuǎn)移法”制備TaS2晶體，發(fā)生反應(yīng)：TaS2(s)＋2I2(g)?TaI4(g)＋S2(g)

ΔH>0(Ⅰ)。如圖所示，反應(yīng)(Ⅰ)在石英真空管中進行，先在溫度為T2的一端放入未提純的TaS2粉末和少量I2(g)，一段時間后，在溫度為T1的一端得到了純凈TaS2晶體，則溫度T1____T2(填“>”“<”或“＝”)。上述反應(yīng)體系中循環(huán)使用的物質(zhì)是______。<