第二章 第四节 化学反应的调控-2021-2022学年新教材高中化学选择性必修1 化学反应原理【导与练】高中同步全程学习word（人教版）山东专用

第四节　化学反应的调控 学习目标导航 课程目标展示 素养目标达成 1.认识化学反应速率和化学平衡的调控在生产、生活和科学研究中的重要作用。 2.了解如何应用化学反应速率和化学平衡原理分析合成氨的适宜条件。 3.了解如何用化学反应原理分析化工生产条件的思路和方法,体验实验条件生产条件的选择与理论分析的差异。 1.证据推理与模型认知:能根据观察和实验获得的现象和数据概括化学反应发生的条件、特征和规律。 2.科学态度与社会责任:能依据实际条件并运用所学的化学知识和方法解决生产、生活中简单的化学问题。 学习任务1　合成氨条件的选择 NO.1　自主学习·夯实基础 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 3.理论分析 (1)外界条件:降低温度、增大压强、增大反应物浓度及使用催化剂等,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。 微点拨: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。 4.工业合成氨条件的选择 工业上通常采用铁触媒作催化剂、在400～500 ℃和10 MPa～30 MPa(压强)的条件下合成氨。 微点拨:工业生产中,必须从反应限度和反应速率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。 NO.2　互动探究·提升能力 　　工业合成氨的反应为N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ/mol,其工业生产流程示意图如图。 探究1　合成氨条件的选择 　问题1:既然增大压强既可提高反应速率,又可提高氨的产量,那么在合成氨工业中为什么采用的压强为10 MPa～30 MPa? 提示:增大混合气体的压强对合成氨的速率和平衡都有利,但压强越大需要的动力越大,对材料的强度和设备的制造要求越高,将会增加生产投资,可能降低综合经济效益。 问题2:在合成氨工业中使用催化剂对化学平衡的移动没有影响,为什么还要使用? 提示:为了加快反应速率,采用以铁为主的催化剂。 问题3:原料气干燥净化的目的是什么? 提示:防止混有的杂质使催化剂铁触媒中毒。 探究2　提高氨含量的措施 　问题1:提高氨的产量可采取哪些措施? 提示:采用迅速冷却的方法,使氨液化并及时分离,促使平衡正向移动;原料气循环使用等。 问题2:由于合成氨反应是一个放热反应,为提高氨的产率为什么没有在较低温度下合成氨? 提示:理论上较低温度利于提高氨的产率,但反应速率较慢,考虑综合经济效益,温度不能过低,通常选择400～500 ℃下进行。 (1)工业合成氨条件的选择 条件 提高反 应速率 提高平衡 转化率 合成氨条件 的选择与分析 压强 高压 高压 高压 温度 高温 低温 兼顾速率和平衡,且考虑催化剂活性,因此温度要适宜 催化剂 利于增大 反应速率 无影响 使用,能使反应在较低温度下较快进行 浓度 增大反应 物浓度 增大反应 物浓度, 降低生成 物浓度 增大反应物浓度,且不断减少生成物浓度 (2)合成氨适宜生产条件的选择原则 ①既要注意反应条件对反应影响的一致性,又要注意反应条件对反应影响的矛盾性。 ②既要注意温度、催化剂对反应速率影响的一致性,又要注意催化剂的活性对温度的限制。 ③既要注意理论上的需要,又要注意实际操作上的可能性。 [凝练素养] 通过在工业生产和实验室中经常遇到的可逆反应的探究活动,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生产问题,体会应用化学原理分析化工生产条件的思路和方法,促进了“变化观念与平衡思想”化学核心素养的培养。 NO.3　应用体验·形成素养 1.在合成氨时,既要使氨的产率增大,又要使化学反应速率增大,可以采取的措施有(　C　) ①增大体积使压强减小　②减小体积使压强增大 ③升高温度　④降低温度　⑤恒温恒容,再充入等量的N2和H2　⑥恒温恒压,再充入等量的N2和H2　⑦及时分离产生的NH3　⑧使用合适的催化剂 A.②④⑤⑦ B.②③④⑥⑦⑧ C.②⑤ D.①②③⑤⑧ 解析:①减小压强,产率降低,速率变慢;②正确;③升温平衡左移,④降温速率变慢,所以③④错误;⑤相当于加压,正确;⑥错误;⑦反应速率变慢;⑧对平衡无影响。 2.在一定条件下,对于密闭容器中的反应:N2+3H22NH3,下列说法正确的是(　A　) A.当氮气和氢气投料比(物质的量之比)为1∶3时,达到平衡时氨的体积分数最大 B.增加铁触媒的接触面积,不可能提高合成氨工厂的年产量 C.达到平衡时,