第四节 化学反应的调控（同步课件）-2023-2024学年高二化学同步精品课堂（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反应平衡 1 合成氨生产的工艺流程 2 合成氨反应条件与原理分析 1 本节重难点 化工生产中调控反应的一般思路 3 知识导航 鼓风加快物质燃烧 降温延长食物储存时间 降低温度以此灭火 生活中我们对化学反应的调控示例 化工生产中，对化学反应的调控，应该注意哪些问题呢？ 新课导入 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。 知识梳理 合成氨发展历程及重要节点 20世纪 以前 生物固氮 H+，e- ADP 固氮 酶 NH3 ATP 1898年 1909年 德国A.弗兰克等人发现氮能与碳化钙固定而生成氰氨化钙，进一步与过热水蒸气反应即可获得氨 德国化学家Haber用锇催化剂将氮气与氢气在17.5～20MPa和500～600℃下直接合成 1912年 1985年 1990年 Furuya和Yoshiba 考察了26 种无机催化剂在气体 扩散电极上 NRR 产氨的性能 2007年 Gerhard Ertl对人工固氮技术的原理提供了详细的解释 Haber-Bosch法 铁基 催化剂 N2+H2 NH3 Pickett和Talarmin在N2饱和的四氢呋喃溶液中用汞阴极于-2.6V下恒电势电解，首次利用电化学方法还原氮气 知识梳理 天使与恶魔的化身 第一个从空气中制造出氨气的科学家，使人类摆脱了依靠天然氮肥的被动局面，养活了20亿人，诺贝尔化学奖得主 一战中，任化学兵工厂厂长发明了化学武器(芥子、氯气等) 用于战争，造成近百万人伤亡，是战争魔鬼遭人唾骂 合成氨发展历程及重要节点 知识梳理 1908年7月，哈伯在实验室用氮气和氢气在600 ℃、20 MPa下得到了氨，但是产率极低，只有6% 合成氨开端 哈伯合成氨所用装置 合成氨发展历程及重要节点 知识梳理 合成氨的确不容易！100年来，已有三位科学家因研究合成氨获得诺贝尔化学奖。他们当中最早的一位是哈伯，1908年7月，他在实验室用氮气和氢气在600℃、20 MPa下得到了氨，产率只有2%。但这却是工业合成氨的开端。 7 1874年，卡尔·博施生于德国科隆。24岁时毕业于莱比锡大学，获有机化学博士学位。1908年～1913年，卡尔·博施改进哈伯首创的高压合成氨催化方法，利用氧化铁型催化剂，使合成氨生产工业化，化学上称为"哈伯——博施法"。1940年，因找到合适的催化剂，使合成氨反应成为工业化，也因此获得诺贝尔化学奖。 合成氨工业之父 合成氨发展历程及重要节点 知识梳理 从合成氨发展历程来看，合成氨过程非常不易，请根据所学内容来思考工业合成氨生产条件的选择？ 知识梳理 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 反应进行的方向 化学反应的速率 化学平衡(限度) 根据所学内容，若要把一个化学反应投入生产，针对化学反应而言，需要考虑： 生产的效率问题 产率问题 生产的可行性问题 知识梳理 自然固氮 雷电/大气/高能固氮 N2＋O2 2NO 放电或高温 H＝＋180.5 kJ/mol S＝＋247.7 kJ/mol 工业合成氨 人工固氮 N2＋3H2 2NH3 高温、高压 催化剂 H＝－92.2 kJ/mol S＝－198.2 kJ/mol 合成氨反应条件与原理分析 探究一 判断化学反应进行的方向 高温下反应能自发进行 ΔH>0 ΔS>0 低温下反应能自发进行 ΔH<0 ΔS<0 知识梳理 合成氨反应条件与原理分析 探究一 判断化学反应进行的方向 N2＋3H2 2NH3 高温、高压 催化剂 N2＋O2 2NO 放电或高温 N2＋O2 2NO 放电或高温 化学反应 反应温度 平衡常数 25 ℃ 25 ℃ 2000 ℃ 4.1×106 5×10-31 0.1 K越大反应进行的越完全 知识梳理 合成氨反应条件与原理分析 探究一 判断化学反应进行的方向 人工固氮 (合成氨法) 从反应进行方向看 G= H-TS < 0 从反应限度看 K值较大，反应进行的完全 方案可行 知识梳理 从理论出发，科学家在实验室模拟该实验，研究发现：室温下将氮气、氢气混合，即使在实验允许的最大压强下也几乎得不到氨气。 合成氨反应条件与原理分析 反应速率过慢且产氨率较低 如何改进上述所遇的问题呢？ 知识梳理 从理论出发，科学家在实验室模拟该实验，研究发现：室