第二章 化学反应的方向、限度与速率 微项目-【金版教程】2023-2024学年新教材高中化学选择性必修1创新导学案课件PPT（鲁科版2019）

第2章　化学反应的方向、限度与速率 微项目　探讨如何利用工业废气中的二氧化碳合成甲醇 （3）查找两反应的ΔH和ΔS并通过计算ΔH－TΔS看两反应在298 K时能否自发进行？ 反应①的ΔH＝－48.97 kJ·mol－1，ΔS＝－177.16 J·mol－1·K－1； 由ΔH－TΔS＝－48.97 kJ·mol－1－（－177.16×10－3 kJ·mol－1·K－1）×T<0得T<276.4 K时反应自发。 反应②的ΔH＝＋676.48 kJ·mol－1，ΔS＝－43.87 J·mol－1·K－1，可知该反应的ΔH－TΔS在任何温度下都大于0，反应不自发，因此工业上利用反应①合成甲醇。 1.合成氨反应是一个可逆反应： N2（g）＋3H2（g） 2NH3（g） ΔH＝－92.2 kJ·mol－1 ΔS＝ －198.2 J·mol－1·K－1 （1）请你根据正反应的焓变和熵变分析298 K下合成氨反应能否自发进行（写出计算式）： ___________________________________ ____________________________________________________________________________________________。 ΔH－TΔS＝－92.2 kJ·mol－1－298 K×（－198.2×10－3） kJ·mol－1·K－1＝－33.1364 kJ·mol－1<0，反应在298 K时可以自发向正反应方向进行 （2）小明查阅资料发现工业上合成氨时采用的温度是700 K。可是他按照上述数据计算的结果却是反应无法自发向正反应方向进行，你认为这是为什么：___________________________________________ _____________________________。 化学反应中的ΔH、ΔS均会随着温度的变化而变化，计算时不能随便套用数据 解析　（2）化学反应中的ΔH、ΔS均会随着温度的变化而变化。这种变化有时可以忽略不计，但有时也会对反应自发性的判断有着较为重要的影响。小明计算时选用的数据是298 K时的ΔH、ΔS，用这时的数据套用700 K的温度，肯定会出现误差，甚至是错误。 项目活动2　选择适宜的反应条件 理论依据： ①CO2（g）＋3H2（g）===CH3OH（g）＋H2O（g）　ΔH<0，ΔS<0。该反应为气体总物质的量减小的放热反应。 ②平衡理论指导：增大压强、降低温度利于反应的平衡转化率，且n（H2）∶n（CO2）＝3∶1时利于CO2和H2的转化。 ③速率理论指导：增大压强、升高温度、加入催化剂利于加快反应速率。 ④依据②、③需查找的相关资料为：反应物的物质的量之比对反应的影响（见教材84页表2－5－2）、压强与温度对甲醇产率的影响（见教材85页图2－5－1和图2－5－2）、催化剂组成的改变对甲醇产率和选择性的影响（见教材85页表2－5－3）分析两图和两表可得出该反应适宜的条件为：用以Cu、CuO为主要活性成分的铜基催化剂，在553 K，总压为4 MPa时，投料比为n（H2）∶n（CO2）＝3∶1时完成CO2与H2转化为CH3OH。 2.催化还原CO2是解决温室效应及能源问题的重要手段之一。研究表明，在Cu/ZnO催化剂存在下，CO2和H2可发生两个平行反应，分别生成CH3OH和CO。反应的热化学方程式如下： CO2（g）＋3H2（g） CH3OH（g）＋H2O（g）　ΔH1＝－53.7 kJ·mol－1　Ⅰ CO2（g）＋H2（g） CO（g）＋H2O（g）　ΔH2 Ⅱ 某实验室控制CO2和H2初始投料比为1∶2.2，在相同压强下，经过相同反应时间测得如下实验数据： 【备注】　Cat.1：Cu/ZnO纳米棒；Cat.2：Cu/ZnO纳米片；甲醇选择性：转化的CO2中生成甲醇的百分比。 已知：①CO和H2的摩尔燃烧焓分别为－283.0 kJ·mol－1和－285.8 kJ·mol－1； ②H2O（l）===H2O（g）　ΔH3＝＋44.0 kJ·mol－1。 T（K） 催化剂 CO2转化率（%） 甲醇选择性（%） 543 Cat.1 12.3 42.3 543 Cat.2 10.9 72.7 553 Cat.1 15.3 39.1 553 Cat.2 12.0 71.6 请回答（不考虑温度对ΔH的影响）： （1）反应Ⅰ的平衡常数表达式K＝　　　　　　　　　　　　　；反应Ⅱ的ΔH2＝