第2章 第4节 化学反应条件的优化——工业合成氨-【优化探究】2021-2022学年新教材高中化学选择性必修1同步导学案（鲁科版）课件PPT

鲁科化学·选择性必修 1 返回导航 下页 上页 第4节　化学反应条件的优化——工业合成氨 鲁科化学·选择性必修 1 返回导航 下页 上页 [新课程标准]　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。知道催化剂可以改变反应历程，对调控化学反应速率具有重要意义。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。 鲁科化学·选择性必修 1 返回导航 下页 上页 课堂检测 素养达标 必备知识 自主学习 关键能力 互动探究 课时作业 巩固演练 鲁科化学·选择性必修 1 返回导航 下页 上页 [新知探究] 一、合成氨反应的限度 1．反应原理 合成氨反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。 已知298 K时：ΔH＝－92.2 kJ·mol－1， ΔS＝－198.2 J·mol－1·K－1。 鲁科化学·选择性必修 1 返回导航 下页 上页 2．反应特点 (1)可逆性：反应为 反应。 (2)体积变化：正反应是气体体积 的反应。 (3)焓变：ΔH 0，熵变ΔS 0。 (4)自发性：常温(298 K)下，ΔH－TΔS 0，能自发进行。 可逆 减小 < < < 鲁科化学·选择性必修 1 返回导航 下页 上页 3．提高合成氨反应速率和平衡转化率的条件比较 高压 高压 高压 高温 低温 使用 无影响 增大 增大 降低 条件 提高反应速率 提高平衡转化率 综合结果 压强 温度 兼顾速率和平衡，且考虑催化剂活性 催化剂 使用 浓度 反应物浓度 反应物浓度， 生成物浓度 增大反应物浓度，且不断减少生成物浓度 鲁科化学·选择性必修 1 返回导航 下页 上页 二、合成氨反应的速率 1．浓度 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)，由关系式可知， N2或H2的浓度， NH3的浓度，都有利于提高合成氨的速率。 增大 降低 鲁科化学·选择性必修 1 返回导航 下页 上页 2．温度 温度越高，反应进行得越快。 3．催化剂 加入适宜的催化剂能 合成氨反应的活化能，使化学反应速率提高上万亿倍。 4．压强 压强越大，反应速率越快。 降低 鲁科化学·选择性必修 1 返回导航 下页 上页 三、合成氨的适宜条件 1．合成氨反应条件的选择原则 (1)尽量增大反应物的 ，充分利用原料。 (2)选择较快的 ，提高单位时间内的产量。 (3)考虑设备的要求和技术条件。 转化率 化学反应速率 鲁科化学·选择性必修 1 返回导航 下页 上页 2．合成氨的适宜条件 700 K 1∶2.8 铁 序号 影响因素 选择条件 ① 温度 反应温度控制在 左右 ② 浓度 N2、H2投料比 ③ 压强 1×107～1×108 Pa ④ 催化剂 选择 做催化剂 鲁科化学·选择性必修 1 返回导航 下页 上页 [自主检测] 1．对于合成氨反应，通过控制下列条件不能提高合成氨的反应速率的 是(　　) A．升高温度　　　　　 B．增大压强 C．使用催化剂 D．液化分离出NH3 答案：D 鲁科化学·选择性必修 1 返回导航 下页 上页 2．能够使合成氨反应进行的程度增大的措施是(　　) A．升高温度 B．降低压强 C．使用催化剂 D．不断移去NH3 解析：合成氨的反应特点：体积减小的放热反应，增大压强或降低温度均可增大反应进行的程度，此外增大反应物浓度或减小生成物浓度也可达到目的。 答案：D 鲁科化学·选择性必修 1 返回导航 下页 上页 3．利用原料气在合成塔中合成氨时，为提高N2的转化率所采取的措施是(　　) A．高温 B．高压 C．使用催化剂 D．增大N2的浓度 答案：B 鲁科化学·选择性必修 1 返回导航 下页 上页 4．在合成氨工业中，为增加NH3的产量，下列措施与平衡移动无关的是 (　　) A．不断将氨分离出来 B．使用催化剂 C．采用700 K左右的高温而不是900 K的高温 D．采用2×107～5×107 Pa的压强 答案：B 鲁科化学·选择性必修 1 返回导航