2.4 化学反应的调控 课件2023-2024学年上学期高二化学人教版（2019）选择性必修1

第四节 化学反应的调控 第二章 化学反应速率与化学平衡 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。 引入 这些是生活... text has been truncated due to evaluation version limitation. 2 一、工业合成氨 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。 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。 一、工业合成氨 2.合成氨反应的特点 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却一一都失败了。 哈伯合成氨所用装置 冷却室 反应器 出水口 干燥室 液态NH3 出口 进水口 未反应气体通过循环泵返回 压缩N2和H2进口 德国化学家哈伯向合成氨发起冲击。1908年7月，他在实验室用氮气和氢气在600 ℃、20 MPa下得到了氨，但是产率只有2%。 【思考与讨论】：合成氨很难吗？合成氨不容易，难在哪儿？如果是你，如何增大反应速率，提高合成氨的产率呢？ 一、工业合成氨 看上去，在... text has been truncated due to evaluation version limitation. 5 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 二、寻找工业合成氨的适宜条件 N2(g)＋3H2(g) ⇌ 2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol－1 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 若追求速度，怎么选条件？ 若追求产率，怎么选条件？ 二、寻找工业合成氨的适宜条件 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。 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： 二、寻找工业合成氨的适宜条件 合成氨反应：N2(g)＋3H2(g) ⇌ 2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol－1 8 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。 4.工业合成氨生成条件的选择 二、寻找工业合成氨的适宜条件 压强的选择... text has been truncated due to evaluation version limitation. 9 温度 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 ~500 ℃。 4.工业合成氨生成条件的选择 二、寻找工业合成氨的适宜条件 温度的选择... text has been truncated due to evaluation version limitation. 10 催化剂 ①原理分析：使用催化剂能改变反应历程，降低反应活化能，使反应物在较低温度时能较快地进行反应。目前合成氨工业中普遍使用的是铁