2.4 化学反应的调控 微讲小本-【赢在微点】轻松课堂2023.2024学年新教材高中化学选择性必修1（人教版2019,不定项）

第四节　化学反应的调控 学习目标 核心素养 1.能从反应限度和反应速率角度讨论化学反应和化工生产条件的选择和优化。 2.能运用温度、浓度、压强、催化剂对化学反应速率和平衡的影响规律解释实际问题。 1.变化观念与平衡思想:知道如何应用化学反应速率和化学平衡分析合成氨的适宜条件,体会应用化学原理分析化工生产条件的思路和方法。 2.科学态度与社会责任:认识化学反应速率和化学平衡的调控在工业生产中的重要应用,探索最适宜的化工生产条件。 课前预习新知 　 知|识|梳|理 知识点一　合成氨反应的特点 1.合成氨的化学反应方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g),ΔH<0, ΔS<0。 2.合成氨反应的特点。 (1)能自发进行。 (2)正反应是放热反应。 (3)正反应是气体物质的量减小的反应。 (4)可逆反应。 【微思考】　在合成氨的实际工业生产中,是否达到平衡才分离出氨? 提示:不是。 微判断(正确的画“√”,错误的画“×”) 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。 (×) 知识点二　提高合成氨反应速率和提高平衡混合物中氨的含量的条件比较 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 增大反应物浓度 高温 高压 使用 提高平衡混合物中氨的含量 增大反应物浓度,降低生成物浓度 低温 高压 无影响 知识点三　合成氨的适宜条件 1.合成氨反应条件的选择原则。 (1)尽量增大反应物的转化率,充分利用原料。 (2)选择较快的化学反应速率,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:10~30 MPa。  ②理论依据:压强越大,对材料的强度和设备的制造要求就越高,要求的动力越大。 (2)温度。 ①适宜条件:400~500 ℃左右。  ②理论依据:该温度下催化剂的活性最强,反应速率比较快,氨的含量也相对较高。 (3)催化剂。 适宜条件:以铁为主体的多成分催化剂,又称铁触媒。 (4)浓度。 迅速冷却的方法,使气态氨液化后及时从平衡混合物中分离出去。 (5)其他。 为了提高原料的利用率,未反应的N2和H2循环使用并及时补充N2和H2。 微判断(正确的画“√”,错误的画“×”) 1.工业合成氨的反应是ΔH<0、ΔS<0的反应,在任何温度下都可自发进行。 (×) 2.使气态氨变成液氨后及时从平衡混合物中分离出去,可提高原料的利用率。 (√) 3.在工业生产条件优化时,只考虑经济性就行,不用考虑环保。 (×) 4.合成氨反应选择在400~500 ℃进行的重要原因是催化剂在500 ℃左右时的活性最大。 (√) 课堂互动探究 探究　工业生产中适宜生产条件的选择 1.分析化学反应的特点:从可逆性、反应前后气体化学计量数的变化、焓变三个角度分析。 2.根据反应特点具体分析外界条件对速率和平衡的影响。 3.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 有利于加快反应速率的控制 有利于平衡移动条件的控制 综合分析结果 浓度 增大反应物浓度 增大反应物浓度、减小生成物浓度 不断补充反应物、及时分离出生成物 压强 高压(有气体参加) ΔS<0 高压 设备条件允许的前提下,尽量采取高压 ΔS>0 低压 兼顾速率和平衡、选取适宜的压强 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,尽量采取高温并选取催化剂 催化剂 加合适的催化剂 无影响 加合适的催化剂,考虑催化剂活性与温度的关系 【例】　在硫酸工业中,通过下列反应使SO2氧化成SO3:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)　ΔH=-198 kJ·mol-1。下表为不同温度和压强下SO2的转化率(%),回答下列问题: p/Pa T/℃ 1×105 5×105 1×106 5×106 1×107 450 97.5 98.9 99.2 99.6 99.7 550 85.6 92.9 94.9 97.7 98.3 (1)从理论上分析,为了使二氧化硫尽可能转化为三氧化硫,可控制的条件是　　　　　　　　　　　　　。  (2)实际生产中,选定400~500 ℃作为操作温度,其原因是