2.4 化学反应的调控-【化学优课PPT】2023-2024学年高中化学选择性必修1同步PPT课件（人教版2019）

第二章 化学反应速率与化学平衡 第四节 化学反应的调控 化学优课PPT 授课教师： 人教版 选择性必修第一册 学习目标 01 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。 02 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。 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意义。 03 化学反应的调控 课程导入 课程导入 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。 下面我们以工业合成氨生产条件的选择为例，研究化学反应的调控问题。 化学反应的调控 新课讲解 从合成氨说起 为什么要合成氨？ 化学创造了第二个大自然！ 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。 化学反应的调控 氨是重要的无机化工产品之一，合成氨工业在国民经济中占有重要地位。农业上使用的氮肥，例如尿素、硝酸铵、磷酸铵、氯化铵以及各种含氮复合肥，都是以氨为原料的。 合成氨是大宗化工产品之一，世界每年合成氨产量已达到1亿吨以上，其中约有80%的氨用来生产化学肥料，20% 作为其它化工产品的原料。 从合成氨说起 化学反应的调控 从合成氨说起 从化学平衡的视角分析，合成氨应该可行！ 想一想：从哪些角度选择固氮反应？ 常温 K＝3.8×10－31 氧化法： N2(g) + O2(g) 2NO(g) 常温 K＝5.0×108 还原法： N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) 化学反应的调控 从合成氨说起 18世纪末，有人试图在常温常压下合成氨，也有人在常温加压下进行实验。 ——都失败了！！！ 合成氨不容易，难在哪儿？ 如果是你，你会怎样分析？ 合成氨很难吗？ 化学反应的调控 看上去，在常温下合成氨的化学平衡常数很大，于是早在18世纪末，有人就试图在常温常压下合成氨，也有人在常温加压下进行实验。结果都失败了，看来 合成氨并不容易，那它难在哪？如果是你，你会怎样分析？ 9 工业合成氨的原理分析 如果你是20世纪初的工程师，你如何为工厂设计合成氨的生产条件？可以从哪些角度分析？ 化学平衡 化学反应速率 理论实践 化学反应的调控 请同学们穿越到100年前，静下来想一想，如果你是20世纪初的工程师，你如何为工厂设计合成氨的生产条件？可以从哪些角度分析？相信同学们通过前面的学习，已经知道，我们可以围绕化学平衡和化学反应速率来研究合成氨反应，从哪开始下手呢？如果从研究方向看，我们要首先从理论层面对合成氨的条件进行预测，然后通过实验摸索验证理论的可行性，并且不断向最佳条件调整。 10 工业合成氨的原理分析 (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。 N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol-1 工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破 特点 化学反应的调控 11 工业合成氨的原理分析 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         N2(g)＋3H2(g) ⇌ 2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol－1 思考与讨论 增大 增大 升温 降温 增大 增大 正催化剂 不影响 增大合成氨的反应速率与提高平衡混合物中氨的含量所应采取的措施是否一致? 在实际生产中到底选择哪些适宜的条件呢? 化学反应的调控 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