第二章 第四节 化学反应的调控（教参word）2022-2023学年高二新教材化学选择性必修一【勤径学升·同步练测】（人教版）

第四节　化学反应的调控 学习目标 核心素养 1．探究工业合成氨生产条件的选择。 2．探究化学反应的调控问题。 1．变化观念与平衡思想：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问题。 2．证据推理与模型认知：建立认知模型，并能运用模型解释化学现象。 3．科学态度与社会责任：具有节约资源、保护环境的可持续发展意识，能对与化学有关的问题做出正确的价值判断。 一、合成氨反应的特点 反应 原理 N2（g）＋3H2（g）2NH3（g） ΔH＝－92．4 kJ/mol 反应特点 可逆性：反应为可逆反应 体积变化：正反应是体积减小的反应 焓变：ΔH＜0　熵变：ΔS＜0 自发性：ΔH－TΔS＜0，常温下能自发进行 二、合成氨条件的选择 1．合成氨反应条件的选择原则 工业生产中，必须从反应速率和反应限度两个角度选择合成氨的适宜条件。 （1）尽量增大反应物的转化率，充分利用原料。 （2）选择较快的化学反应速率，提高单位时间内的产量。 （3）考虑设备的要求和技术条件。 2．合成氨反应的适宜条件 （1）压强 ①适宜条件：10 MPa～30 MPa；  ②选择依据：压强越大，对材料的强度和设备的制造要求就越高，需要的动力也越大。 （2）温度 ①适宜条件：400～500 ℃左右；  ②选择依据：该温度下催化剂的活性最大，反应速率比较快，氨的含量也相对较高。 （3）催化剂 适宜条件：以铁为主体的多成分催化剂（又称铁触媒）。 （4）浓度 ①适宜条件：N2和H2按物质的量之比1∶2．8混合，适时分离出氨气； ②选择依据：适当提高N2的浓度，来提高H2的转化率。 （5）其他 兼顾环境保护和社会效益，为了提高原料的利用率，未反应的N2和H2循环使用并及时补充N2和H2。 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、催化剂等外界条件。 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方向进行。 （2）在实际生产中常常需要结合设备条件、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。 可逆反应N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）　ΔH＜0，达到平衡后，为了使H2的转化率增大，下列选项中采用的三种方法都正确的是 （　　） A．升高温度、降低压强、增加氨气 B．降低温度、增大压强、加入催化剂 C．升高温度、增大压强、增加氨气 D．降低温度、增大压强、分离出部分氨 答案　D 要点　工业生产条件的调控 1．不同温度、压强下，合成氨平衡体系中NH3的物质的量分数见下表（N2和H2的起始物质的量之比为1∶3）。分析表中数据，什么状况时H2转化率最高？讨论实际工业生产为什么不选用该条件？ 氨的平衡 含量（%） 压强（MPa） 0．1 10 20 30 60 100 温度 （℃） 200 15．3 81．5 86．4 89．9 95．4 98．8 300 2．2 52．0 64．2 71．0 84．2 92．6 400 0．4 25．1 38．2 47．0 65．2 79．8 500 0．1 10．6 19．1 26．4 42．2 57．5 600 0．05 4．5 9．1 13．8 23．1 31．4 提示：根据表中数据，200 ℃、100 MPa时H2的转化率最高，但是200 ℃时催化剂活性差，反应速率过低；100 MPa压强太大，对动力、材料、设备要求高。 2．在硫酸工业中，通过下列反应使SO2氧化为SO3：2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）　ΔH＜0。下表列出了在不同温度和压强下，反应达到平衡时SO2转化率的统计数据： 温度 不同压强下SO2的转化率/% 0．1 MPa 0．5 MPa 1 MPa 5 MPa 10 MPa 450 ℃ 97．5 98．9 99．2 99．6 99．7 550 ℃ 85．6 92．9 94．9 97．7 98．3 （1）从理论上分析，使SO2尽可能多、尽可能快地转化为SO3，应选择的条件是什么？ （2）在实际生产中，选定450 ℃，其原因是什么？ （3）在实际生产中，采用的压强为常压，其原因是什么？ （4）在实际生产中，通入过量的空气，其原因是什么？ （5）尾气中的SO2必须回收，其原因是什么？ 提示：（1）低温、高压。 （2）该反应是放热反应，升高温度，转化率降低；此温度下催化剂