人教高中化学第4讲 化学反应原理在物质制备中的调控作用（教案）.doc

第4课时　核心价值——化学反应原理在物质制备中的调控作用(学科本质价值)
化学反应原理在物质制备中的调控作用是高考命题的热点，要求考生认识化学反应速率和化学平衡的综合调控在生产、生活和科学研究领域中的重要作用，知道催化剂可以改变反应历程，对调控反应速率具有重要意义；要求考生结合生产实例(如合成氨、汽车尾气处理、塑料的工业合成等)，从限度、快慢、能耗等多角度综合调控化学反应，发展“绿色化学”的观念和辩证思维的能力。此类试题大多与化工生产实际相联系，要求考生用化学视角审视实际问题，具备正确的化学观念，如物质观、反应观、能量观、平衡观等，体现化学学科的本质价值。
一、化学反应进行的方向
1．自发反应
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。
自发反应是化学反应，如水蒸气冷凝得到液态水属于自发过程，但不是自发反应。
2．熵和熵变
(1)熵的含义
熵是衡量一个体系混乱度的物理量。用符号S表示。
(2)熵变的含义
熵变是反应前后体系熵的变化，用ΔS表示，化学反应的ΔS越大，越有利于反应自发进行。
3．判断化学反应进行的方向
对于一个特定的气相反应，熵变的大小取决于反应前后的气体物质的化学计量数大小。
二、化学反应的调控
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)应用示例
以工业合成氨为例，理解运用化学反应原理选择化工生产中的适宜条件
①反应原理：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1。
④综合考虑——选择适宜的生产条件
条件
温度
压强
投料比
催化剂
循环操作
具体内容
400～500 ℃
10～30 MPa
＝
铁触媒
采用循环操作提高原料利用率
下列说法中正确的是(　　)
A．(2020·江苏卷)反应SiCl4(g)＋2H2(g)Si(s)＋4HCl(g)可用于纯硅的制备，该反应ΔH>0、ΔS<0
B．(2019·江苏卷)一定温度下，反应2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)能自发进行，该反应的ΔH<0
C．(2018·江苏卷)反应4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s)常温下可自发进行，该反应为吸热反应
D．(2017·江苏卷)反应N2 (g)＋3H2 (g)2NH3 (g)的ΔH< 0，ΔS>0
B　[SiCl4(g)与H2(g)反应的正反应是气体分子数增多的反应，则有ΔS>0，A项错误；H2(g)与O2(g)反应的ΔS<0，一定温度下反应能自发进行，则ΔH－TΔS<0，则有ΔH<0，B项正确；反应4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s)的ΔS<0，常温下可自发进行，则有ΔH<0，该反应为放热反应，C项错误；反应N2 (g)＋3H2 (g)⇌2NH3 (g)的ΔS<0，D项错误。]
[训练1] (2021·山东聊城检测)下列各项判断完全正确的是(　　)
选项
变化
ΔH
ΔS
方向性
A
H2O(l)―→H2O(g)
>0
<0
非自发
B
2NO2(g)⇌N2O4(g)
<0
<0
自发
C
2Fe3＋(aq)＋Cu(s)===2Fe2＋(aq)＋Cu2＋(aq)
>0
>0
自发
D
NH4Cl(s)NH3(g)↑＋HCl(g)↑
<0
>0
非自发
B　[液态水转化为气态水是熵增加的过程，A项错误；NO2转化为N2O4为化合反应，该反应是放热的、熵值减小常温下就能发生的可逆反应，属于自发反应，B项正确；该反应是放热反应，C项错误；NH4Cl受热分解反应属于吸热反应，D项错误。]
[训练2] (2020·河南开封期初调研)下列说法正确的是(　　)
A．2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)在常温下能自发进行，则该反应的ΔH>0
B．反应NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的ΔH<0
C．CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)