第二章 第四节 化学反应的调控(讲义)-【红对勾讲与练】2022-2023学年新教材高中化学选择性必修1(人教版 单选版)

高中化学3　选择性必修1·化学反应原理　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 第四节 化学反应的调控 学习目标 核心素养 􀪋 􀪋 1.通过化学反应速率和化学平衡的影响因素，掌握工 业合成氨温度、压强、浓度、催化剂选择的原因。 2.利用化学反应原理，了解调控化学反应速率和平衡 的方法。 3.结合工业生产实际，了解化工条件的选择。 1.变化观念与平衡思想：认识反应条件对化学反应速率和 化学平衡的影响，能运用化学反应原理分析影响化学变 化的因素，初步学会运用变量控制的方法研究化学 反应。 2.证据推理与模型认知：能从宏观和微观结合上收集证 据，能依据证据从不同视角分析问题，推出合理的 结论。 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 一、合成氨反应的特点 1.反应原理 N2(g)+3H2(g)􀜩􀜨􀜑 2NH3(g) ΔH = -92.4 kJ·mol-1 2.反应特点 二、合成氨适宜条件的选择 1.合成氨反应条件的选择原则 工业生产中,必须从 和 两 个角度选择合成氨的适宜条件。 (1)尽量增大反应物的 ,充分利用 原料; (2)选择较快的 ,提高单位时间 内的产量; (3)考虑设备的要求和技术条件。 2.合成氨反应的适宜条件 (1)压强 ①适宜条件: 。 ②选择依据:压强越大,要求动力 , 对材料的强度和设备的制造要求就越高。 (2)温度 ①适宜条件: 。 ②选择依据:该温度下催化剂的活性 , 反应速率比较快,氨的含量也相对较高。 (3)催化剂 适宜条件:以 为主体的多成分催化剂 (又称铁触媒)。 (4)浓度 ①适宜条件:N2 和 H2 按物质的量之比1∶3 混合,适时分离出 。 ②选择依据:适当提高 的浓度,来提 高H2 的转化率。 (5)其他 兼顾环境保护和社会效益,为了提高原料的 ,未反应的N2 和 H2 循环使用并及 时补充N2 和H2。 判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。 (1)合成氨反应在高温下能自发进行 ( ) (2)温度越高越有利于合成氨反应平衡正向 移动 ( ) (3)使用催化剂能提高合成氨反应物的平衡 转化率 ( ) 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 058 第二章　化学反应速率与化学平衡　　　　　　　 工业合成氨适宜条件的分析 1.压强 (1)原理分析和对实验数据的分析均表明, 合成氨时压强越大越好。压强对工业合成氨的 影响如图所示: 优点 压强越大,合成氨反应的反应速率越大,原料的 转化率越高,平衡混合物中氨的体积越高 400 ℃下平衡时氨的体积分数随压强的变化示意图 缺点 压强越大,对材料的强度和设备的制造要求就 越高,需要的动力也就越大,这将会大大增加生 产投资,并可能降低综合经济效益 (2)目前,我国合成氨厂一般采用的压强为 10~30 MPa。 2.温度 (1)根据平衡移动原理,合成氨应该采用低 温以提高平衡转化率。温度对工业合成氨的影 响如图所示: 优点 温度越低,原料的转化率越高,平衡混合物中氨 的体积分数越高 10 MPa下平衡时氨的体积分数随温度的变化示意图 缺点 温度降低会使化学反应速率减小,反应达到平 衡所需时间变长,经济效益降低 (2)目前,在实际生产中一般采用的温度为 400~500 ℃。 3.催化剂 (1)目前,合成氨工业中普遍使用的催化剂 是铁触媒(以铁为主体的多成分催化剂)。铁触 媒在500 ℃左右时的活性最大,这也是合成氨 一般选择400~500 ℃进行的重要原因。 (2)催化原理:改变反应历程,降低反应的 活化能。如图所示: 4.合成氨的生产流程 (1)生产流程 (2)流程分析 流程 作用 原料气干 燥、净化 除去原料气中的水蒸气及其他气体杂质, 防止与催化剂接触时,导致催化剂“中毒” 而降低或丧失催化活性 压缩机加压 增大压强 热交换 合成氨反应为放热反应,反应体系温度逐 渐升高,为原料气反应提供热量,故热交换 可充分利用能源,提高经济效益 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 �