内容正文:
第二章 化学反应速率与化学平衡
菜 单
化学·选择性必修1 化学反应原理(配RJ版)
第四节 化学反应的调控
第二章 化学反应速率与化学平衡
菜 单
化学·选择性必修1 化学反应原理(配RJ版)
学习目标 核心素养
1.探究工业合成氨生产条件的选择。
2.探究化学反应的调控问题。 1.变化观念与平衡思想:能多角度、动态地分析化学变化,运用化学反应原理解决简单的实际问题。
2.证据推理与模型认知:建立认知模型,并能运用模型解释化学现象。
3.科学态度与社会责任:具有节约资源、保护环境的可持续发展意识,能对与化学有关的问题做出正确的价值判断。
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知识点 化学反应的调控
1.影响化学反应进行的因素:
(1)内因:物质的组成,结构和性质。
(2)外因:温度、压强、浓度、催化剂等反应条件。
[知识梳理]
一、反应热及有关概念
知识整合·新知探究
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2.外界因素对工业合成氨的影响:
升高
增大
增大
降低
增大
大
增
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3.化学反应的调控:
化学反应的调控,就是通过改变反应条件使一个可能发生的反应按照某一方向进行。
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1.合成氨工业中采用循环操作,主要是为了( )
A.增大化学反应速率
B.提高平衡混合物中氨的含量
C.降低氨的沸点
D.提高氮气和氢气的利用率
[答案] D
[对点练习]
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[答案] D
2.可逆反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0,达到平衡后,为了使H2的转化率增大,下列选项中采用的三种方法都正确的是( )
A.升高温度、降低压强、增加氨气
B.降低温度、增大压强、加入催化剂
C.升高温度、增大压强、增加氨气
D.降低温度、增大压强、分离出部分氨
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1.工业合成氨通常采用什么条件?
提示 工业上通常采用铁触媒、在400~500 ℃和10~30 MPa的条件下合成氨。
[核心突破]
[思考探究]
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2.不同温度、压强下,合成氨平衡体系中NH3的物质的量分数见下表(N2和H2的起始物质的量之比为1∶3)。分析表中数据,什么状况时H2转化率最高?讨论实际工业生产为什么不选用该条件?
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提示 根据表中数据,200 ℃、100 MPa时H2的转化率最高,但是200 ℃时催化剂活性差,反应速率过低;100 MPa压强太大,对动力、材料、设备要求高。
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菜 单
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1.工业合成氨的适宜条件:
[归纳提升]
压强 10~30 MPa
温度 400~500 ℃
催化剂 铁触媒
浓度 n(N2)∶n(H2)=1∶2.8
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2.注意事项:
(1)合成氨时,压强不是越大越好,应根据反应器可使用的钢材质量及综合指标来选择压强。
(2)合成氨时,降低温度有利于平衡正向移动,但温度过低会使反应速率减小,因此温度不宜过低。另外,主要考虑催化剂在反应温度下的活性最大。
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(3)经济效益和社会效益要求化学反应速度要快,原料的利用率要高,单位时间的产量要高,因此要选择合适的催化剂。
(4)从化学平衡的角度分析,当n(N2)∶n(H2)=1∶3时,平衡转化率最大,但是适当提高N2的浓度,即n(N2)∶n(H2)=1∶2.8时,更能促进氨的合成。实际生产应采取的方法还有:及时将气态氨冷却液化分离出去;将氮气和氢气循环利用,使其保持一定的浓度等。
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