内容正文:
鲁科化学·选择性必修一
教材梳理探新知
重难突破释疑惑
课时评价提能力
随堂自测夯基础
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第4节 化学反应条件的优化——工业合成氨
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课标要点
核心素养
1.认识化学反应速率和化学平衡的综合调控在生产、生活和科学研究中的重要作用
1.变化观念与平衡思想
2.证据推理与模型认知
3.科学态度与社会责任
(1)能从不同视角认识化学变化的多样性,能运用对立统一思想和定性定量结合的方式认识合成氨反应的本质特征;能运用化学变化的规律分析说明生产、生活实际中的化学变化
能对复杂的化学问题情境中的关键要素进行分析以建构相应的模型,能选择不同模型综合解释或解决复杂的化学问题
主动关心与环境保护、资源开发等有关的社会热点问题,
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课标要点
核心素养
2.能运用温度、浓度、压强和催化剂对化学反应速率的影响规律解释生产、生活、实验室中的实际问题,能讨论化学反应条件的选择和优化
3.针对典型案例,能从限度、速率等角度对化学反应和化工生产条件进行综合分析
1.变化观念与平衡思想
2.证据推理与模型认知
3.科学态度与社会责任
(2)形成化学变化是有条件的观念,认识反应条件对合成氨反应速率和平衡的影响
能从定性与定量结合上收集证据,能通过定性分析和定量计算推出合理的结论
形成与环境和谐共处,合理利用自然资源的观念
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[知识梳理]
[知识点一] 合成氨反应的限度
1.反应原理
N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
ΔH=-92.2 kJ·mol-1,ΔS=-198.2 J·K-1·mol-1。
2.反应特点
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3.影响因素
①外界条件: 降低 温度、 增大 压强,有利于化学平衡向合成氨的方向移动。
②投料比:温度、压强一定时,N2、H2的体积比为 1∶3 时平衡混合物中氨的百分含量最高。
[小结] 合成氨反应中,为了提高原料转化率,常采用将未能转化的N2、H2循环使用的措施。
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[知识点二] 合成氨反应的速率
1.提高合成氨反应速率的方法
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2.浓度与合成氨反应速率之间的关系
在特定条件下,合成氨反应的速率与参加反应的物质的浓度的关系式为v=kc(N2)·c1.5(H2)·c-1(NH3),由速率方程可知: 增大 N2或H2的浓度, 减小 NH3的浓度,都有利于提高合成氨反应的速率。
[小结] 温度升高k值增加,会加快反应速率;同时加入合适的催化剂能降低合成氨反应的活化能,使合成氨反应的速率提高。
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[知识点三] 合成氨适宜条件的选择
1.合成氨反应适宜条件分析
工业生产中,必须从 反应速率 、 反应限度 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。
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2.合成氨的适宜条件
序号
影响因素
选择条件
1
温度
反应温度控制在 700_K 左右
2
物质的量
N2、H2投料比 1∶2.8
3
压强
1×107~1×108Pa
4
催化剂
选择 铁 做催化剂
5
浓度
使气态NH3变成液态NH3并及
时分离出去,同时补充N2、H2
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3.合成氨的生产流程的三阶段
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[自我评价]
判断对错(对的在括号内打“√”,错的在括号内打“×”)
(1)合成氨反应在高温下能自发进行。( × )
(2)温度越高越利于合成氨反应平衡正向移动。( × )
(3)合成氨反应中,压强越大越利于反应速率加快和平衡正向移动。( √ )
(4)使用催化剂能提高合成氨反应物的平衡转化率。( × )
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