2.4化学反应的调控-【备好课】2023-2024学年高二化学同步精品课件（人教版2019选择性必修1 ）

化学反应原理 第四节 化学反应的调控 第1课时 化学反应的调控 第二章 化学反应速率与平衡 1、通过工业合成氨适宜条件的选择与优化认识化学反应速率和化学平衡综合调控在生产生活和科学研究中的重要作用。 2、在合成氨适宜条件的讨论中，形成多角度分析化学反应和化工生产条件的思路，体会化学反应原理的应用价值。 学习目标 XUE XI MU BIAO 合成氨反应中化学反应速率和化学平衡综合调控。 形成多角度调控化学反应的思路。 知识导航 ZHI SHI DAO HANG 本节重点 1 本节难点 2 我们对化学反应的调控并不陌生。 例如，为了灭火，可以采取隔离可燃物、隔绝空气或降低温度等措施； 为了延长食物储存时间，可以将它们保存在冰箱中。 环节1、课前引入 ‹#› 这些是生活中对化学反应的调控，实际对化学反应的调控在工业上的应用更为广泛，我们以工业合成氨生产条件的为例，来进行研究。 4 1、合成氨的应用（固氮）：18世纪末，英国化学家克鲁克斯“先天下之忧而忧”，率先发出为了使子孙后代免于饥饿“向空气要氮肥”的号召。 一、工业合成氨 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：反应为可逆反应。 (2)体积变化：正反应是气体体积缩小的反应。 (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、合成氨反应的特点 小杨老师 15521324728 版权归属于微信公众号：杨sir化学 侵权必究 环节2、知识精讲 ‹#› 1、合成氨的原理分析：据合成氨反应的特点，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？ 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 增大 升温 降温 增大 增大 正催化剂 不影响 N2(g)＋3H2(g) ⇌ 2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol－1 思考与讨论 小杨老师 15521324728 版权归属于微信公众号：杨sir化学 侵权必究 环节2、知识精讲 ‹#› 2、合成氨反应的数据分析：下表的实验数据是在不同温度、压强下，平衡混合物中氨的含量的变化情况(初始时氮气和氢气的体积比是1：3)。 温度/℃ 氨的含量/% 0.1MPa 10MPa 20MPa 30MPa 60MPa 100MPa 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 9.1 13.8 23.1 31.4 若追求速率，怎么选条件？ 若追求产率，怎么选条件？ 压强越大，NH3%越大。 温度越低，NH3%越大。 实验数据表明应采取的措施与理论一致。 思考与讨论 小杨老师 15521324728 版权归属于微信公众号：杨sir化学 侵权必究 环节2、知识精讲 ‹#› ①升高温度，氨的含量降低，化学反应速率加快。两者矛盾； ②增大压强，氨的含量增大，化学反应速率加快。两者一致。 那么实际生成中到底选择哪些适宜的条件呢？ 3、合成氨反应的结论分析： N2(g)＋3H2(g) ⇌ 2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol－1 思考与讨论 小杨老师 15521324728 版权归属于微信公众号：杨sir化学 侵权必究 环节2、知识精讲 ‹#› 8 1、压强 ①原理分析：合成氨时压强越大越好； ②实际分析：但压强大，对材料的强度和设备的制造要求就越高，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。 ③结论：目前，一般采用的压强为10 MPa~30 MPa。 二、寻找工业合成氨的适宜条件 400℃下平衡时氨的体积分数随压强的变化示意图 压强/MPa NH3的体积分数/% 80 60 40 20 40 60 80 100 20 0 小杨老师 15521324728 版权归属于微信公众号：杨sir化学 侵权必究 环节2、知识精讲 ‹#› 压强的选择—成本与效益的博弈 9 ①原理分析：根据平衡移动原理，合成氨应采用低温以提高平衡转化率。 ②实际分析：但温度降低会使反应速率减小，达到平衡时间变长，这在工业生产中是很不经济的。 ③结论：目前，一般采用的温度为400