2.4 化学反应的调控 课件 2022-2023学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

第二章 化学反应速率与化学平衡 第四节 化学反应的调控 18世纪末，英国科学家克鲁克斯“先天下之忧而忧”，率先发出为了子孙后代免于饥饿“向空气要氮肥”的号召。 【情境创设】 德国化学家哈伯被称为“向空气要面包”的人。 向空气要面包——合成氨中的化学问题 【导】 鸟屎战争 1868年，弗里茨·哈伯出生于西里西亚的布雷斯劳（现为波兰弗罗茨瓦夫）的一个犹太染料商人家。19岁被德国皇家工业大学授予博士学位。 在合成氨发明之前，农业需要从动物粪便、秸秆、豆饼这些天然物质中获取利用氮元素，为了争夺这些宝贵的资源还爆发过不少“鸟屎战争”。 1864年，西班牙对智利和秘鲁发动了战争，为的只是争夺一些蕴藏大量鸟粪的山洞。15年之后，智利和秘鲁又为山洞里的这些鸟粪打了一仗，最后智利获得了胜利，靠着鸟粪带来了几倍的经济增长。19世纪末，随着人口的快速增长，粮食需求也不断增加，仅靠农家肥是不可能满足人类对粮食的产量需求的，再加上工业发展与军事需求，人工固氮成了19世纪急需解决的难题。 氨是重要的无机化工产品之一，合成氨工业在国民经济中占有重要地位。 4 素养目标 重点难点 课标要求 核心素养 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。 2．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。 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。 合成氨反应中化学反应速率和化学平衡的综合调控；形成多角度调控化学反应的思路。 【导】 【问题1】工业上选择哪种方法进行固氮，你的理由是？ ①氧化法：N2(g)+O2(g)==2NO(g) △H=+180.5kJ/mol ; △S=+247.7J·mol-1·K-1 △H=-92.2kJ/mol; △S=-198.2J·mol-1 · K-1 常温下(298K)，K=5.0×108 ②还原法：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) 常温下(298K),K=3.8×10-31 常温下，△G>0，反应不能自发进行 常温下，△G<0，反应能自发进行 且反应进行程度大 【思】 【议】 一、工业合成氨的原理分析 1、合成氨反应的特点 【问题2】根据合成氨反应特点，如何通过选择反应条件加快反应速率和提高平衡混合物中氨的含量 N2(g)＋3H2(g) ⇌2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol-1 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         提高平衡混合物中氨的含量         增大 升高 降低 增大 增大 使用 无影响 增大 【思】 【议】 2、原理分析 【问题3】分析表中数据，结合合成氨反应的特点，讨论应如何选择反应条件，以增大合成氨的反应速率、提高平衡混合物中氨的含量。 温度/℃ 氨的含量/% 0.1 MPa 10 MPa 20 MPa 30 MPa 60 MPa 100 MPa 200 15.3 81.5 86.4 89.9 95.4 98.8 300 2.20 52.0 64.2 71.0 84.2 92.6 400 0.40 25.1 38.2 47.0 65.2 79.8 500 0.10 10.6 19.1 26.4 42.2 57.5 600 0.05 4.50 9.10 13.8 23.1 31.4 【结论】①升高温度，氨的含量 ；这与反应速率是 的。 ②增大压强，氨的含量 ；这与反应速率是 的。 降低 相矛盾 增大 相一致 3、数据分析 （3）理由：压强越大，对材料的强度和设备的制造要求也越高，需要的动力也越大，这将会大大增加生产投资，并可能降低综合经济效益。 压强 （1）原理分析：压强 。 （2）选用条件：一般采用的压强为 。 【展】 二、工业合成氨的适宜条件 1、问题讨论 越大越好 10～30 MPa 温度 （1）原理分析：采用 以提高平衡转化率。 （2）选用条件：一般采用的温度为 。 （3）理由： 温度降低会使化学反应速率减小，达到平衡所需时间变长。 低温 400～500 ℃ 催化剂 （1）原理分析：高温、高压下，N2和H2的反应速率仍然 。 （2）选用条件：采用加入 （以铁为主体的多