2.4 化学反应的调控-【创新设计】2021-2022新教材高二化学选择性必修1·同步学考笔记（人教版）鲁琼word

第四节　化学反应的调控 【课程标准要求】　 1.认识化学反应速率和化学平衡的综合调控在生产、生活和科学研究领域中的重要作用。 2.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。 3.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。 4.以工业合成氨为例，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。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 一、合成氨反应的原理分析 1.合成氨反应的特点 合成氨反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。已知298 K时：ΔH＝－92.4 kJ/mol，ΔS＝－198.2 J·mol－1·K－1。 (1)可逆性：反应为可逆反应。 (2)体积变化：正反应是气体体积减小的反应。 (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。 2.合成氨原理分析 根据合成氨反应的特点，以增大合成氨的反应速率，提高平衡混合物中氨的含量为目的分析： (1)增大合成氨反应速率可采取的措施有升高温度、增大压强、增大反应物浓度及使用催化剂等。 (2)提高平衡混合物中氨的含量可采取的措施有降低温度、增大压强、增大反应物浓度等。 【微自测】 1.判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)工业合成氨的反应是放热反应，任何温度下都能自发进行(×) (2)1 mol N2与足量的H2在一定条件下合成氨，充分反应后能得到2 mol氨气(×) (3)合成氨的反应，只有在催化剂的条件下才能增加转化率(×) (4)工业合成氨时，充入的N2越多，越有利于NH3的合成(×) 二、合成氨工业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，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进行反应。 (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，使气态氨变成液态氨后及时从平衡混合物中分离出去，以促使平衡向生成氨的方向移动。 (2)将分离NH3后的原料气循环利用，并及时补充N2和H2，使反应物保持一定的浓度，以利于合成氨反应。 【微自测】 2.合成氨时既要提高氨的产率，又要增大反应速率，可采取的办法是(　　) ①减压　②加压　③升温　④降温　⑤及时从平衡混合物中分离出NH3　⑥充入N2或H2　⑦加催化剂　⑧减小N2或H2的物质的量 A.③④⑤⑦ B.①②⑤⑥ C.②⑥ D.②③⑥⑦ 答案　C 解析　增大压强、降低温度、及时从平衡混合物中分离出NH3、充入N2或H2均能提高氨的产率；增大压强、升高温度、充入N2或H2、加催化剂均能增大反应速率，故②⑥符合题意，即C项正确。 三、化学反应的调控 1.影响化学反应进行的因素 (1)内因：参加反应的物质组成、结构和性质等本身因素。 (2)外因：有温度、压强、浓度、催化剂等反应条件。 2.化学反应的调控 (1)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个方向进行。 (2)在实际生产中常常要结合设备条件、安全操作、经济成本等情况，综合考虑影响化学反应速率和化学平衡的因素，寻找一个适宜的生产条件。 (3)要根据环境保护及社会效益等方面的规定和要求做出分析、权衡利弊，才能实施生产。 【微自测】 3.合成氨工业中，原料气(N2、H2及少量的CO的混合气体)在进入合成塔前常用醋酸二氨合铜溶液来吸收原料气中的CO，其反应是[Cu(NH3)2Ac]＋CO＋NH3[Cu(NH3)3]Ac·CO(ΔH＜0) (1)必须除去原料气中CO的原因是__________________________________； (2)醋酸二氨合铜(Ⅰ)吸收CO的生产适宜条件是____________________________ _______________________________； (3)吸收CO后的醋酸铜氨溶液经过适当处理又可再生，恢复其吸收CO的能力以供循环使用，醋酸铜氨溶液再生的适宜条件是______________________________。 答