第11课 化学反应的调控-2023年新高二化学暑假自主学习课程导航（人教版2019选择性必修1）

第11课 化学反应的调控 [学习目标] 明课程标准 扣核心素养 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作用。 1.宏观辨识与微观探析：能从宏观与微观结合的视角，运用温度、浓度、压强和催化剂对化学反应速率的影响规律，分析评估化学反应条件的选择和优化。 2．科学态度与社会责任：能从限度、速率、平衡等角度对化学反应和化工生产条件进行综合分析，解决生产、生活中的化学问题，形成节约成本、循环利用、保护环境等观念。 [学习过程] 仔细阅读教材，思考下列问题： 一、合成氨反应的限度、速率 1．合成氨反应的特点 合成氨反应：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)可逆性：反应为_________反应。 (2)体积变化：正反应是气体体积_________的反应。 (3)焓变：ΔH_________0，熵变：ΔS_________0。 (4)自发性：常温(298 K)下，ΔH－TΔS_________0，能自发进行。 2．提高合成氨反应速率和平衡转化率的条件比较 条件 提高反应速率 提高平衡转化率 综合结果 压强 高压 高压 高压 温度 高温 低温 兼顾速率和平衡，且考虑催化剂活性 催化剂 使用 无影响 使用 浓度 增大反应物浓度 增大反应物浓度，降低生成物浓度 增大反应物浓度，且不断减少生成物浓度 思考1:　下列有关合成氨工业的说法中，正确的是(　　) A．从合成塔出来的混合气体中，其中NH3只占15%，所以合成氨厂的产率都很低 B．由于氨易液化，N2、H2在实际生产中可循环使用，所以总体来说合成氨的产率很高 C．合成氨工业的反应温度控制在500 ℃左右，目的是使化学平衡向正反应方向移动 D．合成氨厂采用的压强越大，产率越高，无需考虑设备、条件 二、工业合成氨的适宜条件 1．工业合成氨的适宜条件 外部条件 工业合成氨的适宜条件 压强 根据反应器可使用的钢材质量及综合指标来选择压强(10 MPa～30 MPa) 温度 适宜温度，400～500 ℃ 催化剂 使用铁触媒做催化剂 浓度 N2和H2的物质的量之比为1∶2.8的投料比，氨及时从混合气中分离出去 2．问题讨论 (1)压强：目前，我国的合成氨厂一般采用的压强为10 MPa～30 MPa，不采用更高压强的理由是______________________________________________________。 (2)温度：升高温度能提高化学反应速率，但工业合成氨温度不能太高的理由是 ①______________________________________________________。 ②______________________________________________________。 点拨：工业生产中，必须从反应限度和反应速率两个角度选择合成氨的适宜条件，既要考虑尽量增大反应物的转化率，充分利用原料，又要选择较快的反应速率，提高单位时间内的产量，同时还要考虑设备的要求和技术条件。 思考2:　(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)充入的N2越多越有利于NH3的合成。 ( ) (2)恒容条件下充入稀有气体有利于NH3的合成。 ( ) (3)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。 ( ) (4)合成氨反应只有在催化剂的条件下才能增加转化率。 ( ) [知识精讲] 1．从可逆性、反应前后气态物质系数的变化、焓变三个角度分析化学反应的特点。 2．根据反应特点具体分析外界条件对速率和平衡的影响；从速率和平衡的角度进行综合分析，再充分考虑实际情况，选出适宜的外界条件。 外界条件 有利于加快速率的条件控制 有利于平衡正向移动的条件控制 综合分析结果 浓度 增大反应物的浓度 增大反应物的浓度、减小生成物的浓度 不断地补充反应物、及时地分离出生成物 催化剂 加合适的催化剂 无 加合适的催化剂 温度 高温 ΔH＜0 低温 兼顾速率和平衡，考虑催化剂的适宜温度 ΔH＞0 高温 在设备条件允许的前提下，尽量采取高温并考虑催化剂的活性 压强 高压(有气体参加) Δνg＜0 高压 在设备条件允许的前提下，尽量采取高压 Δνg＞0 低压 兼顾速率和平衡，选取适宜的压强 3.化学反应速率和化学平衡的调控在生活、生产中起着重要作用，在实际生产中应当运用对立统一规律，综合化学反应速率和化学平衡规律，既考虑反应进行的快慢，