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 1 课时　 [学习目标] 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。 [重点难点] 1.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。 2.了解理论和实际工业生产的差异。 新课引入 日常生活中对化学反应的调控 隔离可燃物灭火、隔绝空气灭火或降温灭火，食物储存在冰箱中延长保存时间 试分析合成氨反应的特点？据此思考如何选择合适条件，加快合成氨反应速率、提高氨的产率 一、合成氨条件的理解 1.合成氨反应的特点 N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) 已知298 K时：ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，ΔS＝－198.2 J·mol－1·K－1 (1)自发性：常温(298 K)下，ΔH－TΔS<0，能自发进行。 (2)可逆性：反应为可逆反应。 (3)熵变：ΔS<0，正反应是气体体积缩小的反应。 (4)焓变：ΔH<0，正反应是放热反应。 2.原理分析 条件 提高反应速率 提高平衡转化率 压强 增大压强 增大压强 温度 升高温度 降低温度 催化剂 使用 无影响 浓度 增大反应物浓度 增大反应物浓度，降低生成物浓度 如何选择反应条件，以增大反应速率、提高平衡转化率？ (利用影响反应速率的因素和勒夏特列原理分析) 交流讨论 特别注意：二者在温度这一措施上是不一致的 一、合成氨条件的理解 3.数据分析 特别注意：二者在温度这一措施上是不一致的 一、合成氨条件的理解 请完成学案上的导思、导练 化学反应的速率 导思 授课老师可根据需要选择使用 正误判断 (1)在合成氨的实际生产中，温度越低，压强越大越好(　　) (2)在合成氨中，加入催化剂能提高原料的转化率(　　) (3)催化剂在合成氨中质量没有改变，因此催化剂没有参与反应(　　) (4)增大反应物的浓度，减少生成物的浓度，可以提高氨的产率(　　) (5)合成氨中在提高速率和原料的转化率上对温度的要求是一致的(　　) × × × √ × 导练 1.下列有关合成氨工业的说法正确的是 A.N2的量越多，H2的转化率越大，因此，充入的N2越多越有利于NH3的合成 B.恒容条件下充入稀有气体有利于NH3的合成 C.工业合成氨的反应是熵增加的放热反应，在任何温度下都可自发进行 D.工业合成氨的反应是熵减小的放热反应，在常温时可自发进行 应选择一个合适的投料比 ΔH－TΔS<0时反应自发进行，而合成氨该反应ΔH<0、ΔS<0，故在常温条件下能自发进行 对平衡无影响 √ 授课老师可根据需要选择使用 导练 2.在合成氨反应中使用催化剂和施加高压，下列叙述正确的是 A.都能提高反应速率，都对化学平衡无影响 B.都对化学平衡有影响，但都不影响达到平衡状态所用的时间 C.都能缩短达到平衡状态所用的时间，只有施加高压对化学平衡有影响 D.使用催化剂能缩短反应达到平衡状态所用的时间，而施加高压无此效果 催化剂能提高反应速率，缩短达到平衡的时间，不能使平衡移动； 施加高压既能提高反应速率，缩短达到平衡的时间，也能使化学平衡向生成NH3的方向移动。 N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) √ 二、工业合成氨的适宜条件 思考交流 工业合成氨反应条件的选择主要基于哪些因素考虑？ 结合课本内容，实际生产中选择哪些适宜的条件呢? 注意选择这些条件的理由 化学反应速率；化学反应限度；生产实际 催化剂铁触媒、10～30 MPa、400～500 ℃ 1.合成氨反应条件的选择原则 从反应速率和反应限度两个角度 尽量增大反应物的转化率，充分利用原料； (1) 选择较快的化学反应速率，提高单位时间内的产量； (2) 考虑设备的要求和技术条件。 (3) 二、工业合成氨的适宜条件 选择依据 2.合成氨反应的适宜条件 压强越大，需要的动力越大，对材料强度和设备的制造要求就越高。 压强：10～30 MPa 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。 温度：400～500 ℃ 以铁为主体的多成分催化剂。 催化剂：铁触媒 适宜条件 二、工业合成氨的适宜条件 适宜条件 选择依据 2.合成氨反应的适宜条件 n(N2)∶n(H2)=1∶2.8投料，适时分离出氨气。适当提高N2的浓度，来提高H2的转化率。 浓度 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 其他(兼顾环保和效益) 二、工业合成氨的适宜条件 3.合成氨的生产流程 二、工业合