第2章 第4节 化学反应的调控-2021-2022学年新教材高中化学选择性必修1【金版新学案】配套教师用书（人教版）

第四节　化学反应的调控 素养 发展 目标 1.变化观念与平衡思想：知道如何应用化学反应速率和化学平衡分析合成氨的适宜条件，体会应用化学原理分析化工生产条件的思路和方法。 2．科学态度与社会责任：认识化学反应速率和化学平衡的调控在工业生产中的重要应用，探索最适宜的化工生产条件。 知识点一、合成氨原理分析 1．反应原理 N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1 2．反应特点 (1)可逆性：反应为可逆反应。 (2)体积变化(熵变)：ΔS<0，正反应是气体体积缩小的反应。 (3焓变：ΔH<0，是放热反应。 3．原理分析 根据合成氨反应的特点，为增大合成氨的反应速率、提高平衡混合物中氨的含量，可采取的措施： 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 增大反应物浓度 高温 高压 使用 提高平衡混合物中氨的含量 增大反应物浓度、减小生成物浓度 低温 高压 无影响 4.数据分析 根据课本表2－2在不同温度和压强下(初始时N2和H2的体积比为1∶3)，平衡混合物中氨的含量实验数据分析，提高反应速率的条件是升高温度、增大压强、使用催化剂；提高平衡混合物中氨的含量的条件是降低温度、增大压强。二者在温度这一措施上是不一致的。 选择适宜工业生产条件的流程 (1)分析反应特点。主要分析反应的方向性、可逆性、反应热和熵变等。 (2)原理分析。根据反应特点，利用影响反应速率的因素和勒夏特列原理分析增大反应速率、提高原料转化率的反应条件。 (3)根据实验数据进一步分析反应条件，确定适宜条件的范围及催化剂的筛选。 (4)根据工业生产的实际情况、经济效益及环保要求等最终确定适宜的条件。　　 在工业合成硫酸中，其中一步反应为2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－196.6 kJ·mol－1 (1)根据反应特点，利用原理分析，增大反应速率的措施有 ， 增大原料转化率的措施有 。 (2)利用下表实验数据回答问题： 温度 平衡时SO2的转化率(%) 1×105Pa 5×105Pa 1×106Pa 5×106Pa 1×107Pa 450 ℃ 97.5 98.9 99.2 99.6 99.7 550 ℃ 85.6 92.9 94.9 97.7 98.3 ①应选择的温度是 ，理由是 。 ②应采用的压强是 ，理由是 。 答案：　(1)增大SO2和O2的浓度，增大压强，升高温度，选用合适的催化剂　增大压强，降低温度(合理即可) (2)①450 ℃　该反应是放热反应，升高温度，转化率降低；在450 ℃反应物转化率较高 ②1×105 Pa　该压强下SO2的转化率已经很高，若采用较大的压强，SO2的转化率提高很少，但需要的动力更大，对设备的要求更高 知识点二、合成氨生产中反应条件的控制 1．压强 (1)理论分析和对实验数据的分析表明，合成氨时压强越大越好，但是，压强越大，对材料的强度和设备要求越高，需要的动力越大，将会大大增加生产投资，降低综合经济效益。 (2)目前，我国的合成氨厂一般采用的压强为10～30 MPa。 2．温度 (1)根据平衡移动原理，合成氨应该采用低温(填“低温”或“高温”)以提高平衡转化率。 温度降低，化学反应速率减小，达到平衡所需时间变长，经济效益下降。 (2)在合成氨实际生产中，一般采用的温度为400～500 ℃。 3．催化剂 (1)通常采用加入催化剂的方法，改变反应历程，降低反应的活化能，使反应物在较低温度时能较快地发生反应。 (2)合成氨工业中普遍使用铁触媒作催化剂，在500 ℃左右时活性最大。为防止催化剂中毒，原料气必须经过净化。 4．浓度 (1)采取迅速冷却的方法，使气态氨变成液氨后及