2.4 化学反应的调控（教师用书Word）-【状元桥·优质课堂】2023-2024学年新教材高中化学选择性必修1（人教版2019）

第四节　化学反应的调控

[学习目标]

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意义，能讨论化学反应条件的选择和优化。(科学态度与社会责任)

2．能从限度、速率等角度对化学反应和化工生产条件进行综合分析。(科学态度与社会责任)

知识点1　合成氨反应

1．反应原理

N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)

ΔH＝－92.4 kJ/mol

2．反应特点

合成氨反应是一个能自发进行的、气体体积减小的、放热的可逆反应。

3．工业合成氨生产条件的选择

(1)增大合成氨反应速率的方法

 (2)提高平衡混合物中氨的含量的方法

知识点2　　合成氨反应条件的控制

知识点3　化学反应的调控

1．影响化学反应进行的因素

(1)参加反应的物质的组成、结构和性质等本身因素。

(2)温度、压强、浓度、催化剂等反应条件。

2．化学反应的调控

(1)含义

通过改变反应条件使一个可能发生的反应按照某一方向进行。

(2)考虑实际因素

①结合设备条件、安全操作、经济成本等情况，综合考虑影响化学反应速率和化学平衡的因素，寻找合适的生产条件。

②根据环境保护及社会效益等方面的规定和要求做出分析，权衡利弊，才能实施生产。

判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。

(1)增大压强，反应速率加快，转化率增大，故合成氨压强越大越好。(　×　)

(2)合成氨温度选择500 ℃左右，主要是从反应速率角度考虑。(　×　)

(3)使用催化剂既能提高反应速率，也能增大转化率。(　×　)

(4)升高温度，化学反应速率一定增大，但转化率不一定增大。(　√　)

(5)化工生产时，选用催化剂要考虑催化效率和反应的活性温度。(　√　)

工业生产条件的选择要注意以下几点：

(1)既要注意反应条件对反应影响的一致性，又要注意反应条件对反应影响的矛盾性；

(2)既要注意温度、催化剂对反应速率影响的一致性，又要注意催化剂的活性对温度的限制；

(3)既要注意理论上的需要，又要注意实际操作上的可能性。

探究1　化工生产反应条件的优化

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。如表为不同温度和压强下SO2的转化率(%)：

(1)根据上表中的数据分析，制取SO3时为什么不采用高压？

(2)在生产中，通入过量空气的目的是什么？

(3)在实际生产中，选定400～500 ℃作为操作温度，其原因是什么？

(1)在常压下SO2的转化率已经很高(97.5%)，若采用高压，平衡能向右移动，但效果并不明显，且采用高压时会增大设备的成本，得不偿失。

(2)增大反应物O2的浓度，提高SO2的转化率。

(3)①较高温度有利于加快反应速率，提高单位时间内SO3的产率；②在此温度下催化剂的活性高；③温度更高时，不利于反应正向进行，且增加成本。