2023届高三化学高考备考二轮复习 探讨空间站里氧气和二氧化碳循环课件

基于大概念统领下的单元整体教学设计 ——“化学反应速率与化学平衡”主题复习 第1课时 探讨空间站里氧气和二氧化碳的循环 您的标题 单击此处可编辑内容 尿处理子系统 电解制氧子系统 环境控制和生命保障系统 航天员 O2 CO2 正常空气CO2浓度 <0.1% 工作环境CO2浓度 <0.5% 电解制氧子系统 电解水制氧子系统 H2 ？ H2O CH3OH 3 任务一 设计并选择化学反应 反应选择的基本思路：首先根据焓变和判断反应的自发性 4 您的标题 单击此处可编辑内容 尿处理子系统 电解制氧子系统 环境控制和生命保障系统 航天员 O2 CO2 电解制氧子系统 电解水制氧子系统 H2 ？ CH3OH 二氧化碳还原子系统 CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) ΔH<0 H2O 5 任务二 选择适宜的反应条件 反应条件选择的基本原则：不能片面地追求高转化率，也不能追求高速率，而应该寻找以较高反应速率获取适当转化率的反应条件。 CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) ΔH<0 6 任务二 选择适宜的反应条件 构建条件选择的思维模型 动力学角度 关注状态 关注系数 关注焓变 CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) ΔH<0 条件优化 研究角度 反应条件 催化剂 温度 压强 浓度 理论预测 反应速率 反应限度 热力学角度 动力学角度 较大 较高 适宜 使用 7 任务三 优化反应的条件 CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)ΔH<0 [问题]（1）在此条件下，改变氢碳比，是否改变了氢气和二氧化碳的分压？解释原因。（2）分析表格中数据变化的原因。 （3）已知v正=k正·c(CO2)·c3(H2)从速率角度结合数据变化趋势分析原因。 （4）根据二氧化碳的转化率计算甲醇的产率。 主反应：CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)ΔH<0 副反应：CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) ΔH>0 （5）计算甲烷的选择性。 （6）增大氢碳比是否有利于主反应的发生，为什么？ （7）工业实际生产中，氢碳比选择了3:1，可能原因是什么？ 反应物消耗视角 产品生成视角 竞争反应：促进主反应发生，抑制副反应，增加反应选择性的考量维度。 8 任务三 优化反应的条件 [问题] （1）随着压强的增大，二氧化碳转化率和甲醇产率是如何变化的？分析变化趋势的原因。 （2）增大压强是否有利于增大主反应的选择性？ （3）实际工业生产中选择了5MPa，可能的理由是什么？ 资料卡片3 不同压强下二氧化碳转化率和甲醇产率 注：含铜作催化剂，使用原料气氢碳比3:1，温度为523K 主反应：CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)ΔH<0 副反应：CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) ΔH>0 9 任务三 优化反应的条件 [问题] （1）分析曲线变化趋势的原因。（2）适宜的温度选取多少? 资料卡片4 不同温度下甲醇的产率 注：含铜作催化剂，使用原料气氢碳比3:1，压强为5MPa 主反应：CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)ΔH<0 副反应：CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) ΔH>0 催化剂 活性 10 任务三 优化反应的条件 资料卡片5 测定不同温度下催化剂活性和甲醇的选择性 注：含铜作催化剂，使用原料气氢碳比3:1，压强为5MPa [问题] 对比数据，选择合适的催化剂，简述理由。 主反应：CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)ΔH<0 副反应：CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) ΔH>0 11 任务三 优化反应的条件 催化剂 温度 压强 浓度 反应速率 理论预测 研究角度 反应条件 反应限度 热力学角度 动力学角度 适宜 关注系数 关注焓变 反应的选择性 条件优化 较大 较高 关注状态 使用 3:1 5Mpa左右 520K左右 CuO、ZnO为基料；ZrO2、MnO为辅料 构建条件选择的思维模型 12 任务四 地面技术“上天” 资料卡片6 进一步提出适合“空间站”的技术方案 13 催化剂 温度 压强 浓度 反应速率 理论预测 研究角度 反应条件 反应限度 热力学角度 动力学角度 适宜 关注系数 关注焓变 反应的选择性 条