2.4 化学反应的调控-2023-2024学年高二化学高效备课设计PPT（人教版2019选择性必修1）

2023-2024学年 选择性必修1(人教版2019) 第二章·化学反应速率 化学平衡 第四节 化学反应的调控 1 知识回顾 1、影响反应速率的因素 浓度 C V 温度 压强 催化剂 V T P V 加催 V 2、影响平衡的因素 浓度 温度 催化剂 平衡正向移动 提高产率 合成氨工业是关系我国国民经济的重要行业，是我国化肥工业的基础，也是传统煤化工的重要组成部分。氨是重要的化工原料，主要用于制造氮肥、硝酸、丁腈橡胶等；氨在冶金、机械加工、电子、造纸等行业用途广泛。 制尿素 制纯碱 制硝酸 制冷剂 合成氨的应用 向空气要面包 —合成氨中的化学问题 思考探究 工业生产中应该考虑那些问题呢？ 速率 产率 经济 成本 安全条件 设备 条件 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 目录 工业合成氨的原理分析 01 工业合成氨的适宜条件 02 习 学 目 标 课标要求 核心素养 1．认识化学反应速率和化学平衡的综合调控在生产、生活和科学研究中的重要作用。 2．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。 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。 NO.1 工业合成氨的原理分析 【问题1】工业上选择哪种方法进行固氮，你的理由是？ ①氧化法：N2(g)+O2(g)==2NO(g) △H=+180.5kJ/mol ; △S=+247.7J·mol-1·K-1 △H=-92.2kJ/mol; △S=-198.2J·mol-1 · K-1 常温下(298K)，K=5.0×108 ②还原法：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) 常温下(298K),K=3.8×10-31 常温下，△G>0，反应不能自发进行 常温下，△G<0，反应能自发进行 且反应进行程度大 【思】 【议】 一、工业合成氨的原理分析 1、合成氨反应的特点 【问题2】根据合成氨反应特点，如何通过选择反应条件加快反应速率和提高平衡混合物中氨的含量 N2(g)＋3H2(g) ⇌2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol-1 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 升高 降低 增大 增大 使用 无影响 增大 【思】 【议】 2、原理分析 【问题3】分析表中数据，结合合成氨反应的特点，讨论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。 温度/℃ 氨的含量/% 0.1 MPa 10 MPa 20 MPa 30 MPa 60 MPa 100 MPa 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 9.10 13.8 23.1 31.4 3、数据分析 图1:平衡混合物中氨的含量与温度、压强的关系 温度升高，氨的含量降低 压强增大，氨的含量增大 图2：NH3的平衡体积分数随投料比变化的曲线 高压、低温 n(N2):n(H2)=1:3最优 【3】数据分析：NH3含量的实验测定结果 理论总结 升高温度时，氨的生产速率变快。但是会使平衡逆向 移动，产率会减小，二者矛盾 增大压强时，速率增大和平衡正向移动，二者一致 工业生产选择怎样的合适的生产条件呢？ NO.2 工业合成氨的适宜条件 工业合成氨的适宜条件 工业合成氨的适宜条件 探究问题一、压强的选择 （1）原理分析：压强 。 越大越好 （2）选用条件：一般采用的压强为 。 10～30 MPa （3）理由：压强越大，对材料的强度和设备的制造要求也越高，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。 合成氨的反应历程 探究问题二、催化剂的选择 N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol-1 15 N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol-1 2007 年 Ertl 证实了 N2与 H2在催化剂表面合成