2.4化学反应的调控（教学课件）-【上好课】高二化学同步高效课堂（人教版2019选择性必修1）

新人教版 化学 选择性必修一 第二章 化学反应速率与化学平衡 第四节 化学反应的调控 新课导入 生活中化学反应的调控 隔离可燃物、隔绝空气或降低温度 延长食物储存时间 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。 模块一 合成氨反应条件与原理分析 一、合成氨反应条件与原理分析 1.反应原理和特点 N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92.2 kJ·mol-1。 可逆反应 正反应是气体体积减小的反应 ΔH<0、ΔS<0 一、合成氨反应条件与原理分析 2.原理分析 对合成氨反应的影响 对合成氨反应的影响 增大合成氨 的反应速率 提高平衡混合物中氨的含量 影响因素 浓度 影响因素 温度 影响因素 压强 影响因素 催化剂 增大反应物浓度 增大反应物浓度或减小生成物浓度 升高温度 降低温度 增大压强 增大压强 使用催化剂 无影响 一、合成氨反应条件与原理分析 3.数据分析 不同条件下，合成氨反应达到化学平衡时反应混合物中氨的含量(体积分数) 温度/℃ 温度/℃ 200 300 400 500 600 不同条件下，合成氨反应达到化学平衡时反应混合物中氨的含量(体积分数) 氨的含量/% 0.1 MPa 15.3 2.20 0.40 0.10 0.05 不同条件下，合成氨反应达到化学平衡时反应混合物中氨的含量(体积分数) 氨的含量/% 10 MPa 81.5 52.0 25.1 10.6 4.50 不同条件下，合成氨反应达到化学平衡时反应混合物中氨的含量(体积分数) 氨的含量/% 20 MPa 86.4 64.2 38.2 19.1 9.10 不同条件下，合成氨反应达到化学平衡时反应混合物中氨的含量(体积分数) 氨的含量/% 30 MPa 89.9 71.0 47.0 26.4 13.8 不同条件下，合成氨反应达到化学平衡时反应混合物中氨的含量(体积分数) 氨的含量/% 60 MPa 95.4 84.2 65.2 42.2 23.1 不同条件下，合成氨反应达到化学平衡时反应混合物中氨的含量(体积分数) 氨的含量/% 100 MPa 98.8 92.6 79.8 57.5 31.4 一、合成氨反应条件与原理分析 3.实验数据分析 升高温度、增大压强、增大反应物浓度及使用催化剂等 可以使合成氨的反应速率增大 降低温度、增大压强、增大反应物浓度等 有利于提高平衡混合物中氨的含量 模块二 工业合成氨适宜条件的选择 1.压强 二、工业合成氨适宜条件的选择 原理分析 实验分析 合成氨时压强越大越好 实际生产 压强越大，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 大大增加生产投资，并可能降低综合经济效益 我国的合成氨厂一般采用的压强为10MPa~30MPa 2.温度 二、工业合成氨适宜条件的选择 原理分析 实验分析 低温以提高平衡转化率 温度降低会使化学反应速率减小 实际生产 达到平衡所需时间变长，工业生产中是很不经济 在实际生产中一般采用的温度为400~500 ℃。 3.催化剂 二、工业合成氨适宜条件的选择 高温、高压下，N2和H2的化合反应仍然进行十分缓慢。 通常采用加入催化剂的方法，改变反应历程降低反应的活化能，使反应物在较低温度时能较快地发生反应 合成氨工业中普遍使用的是以铁为主体的名成分催化剂，又称铁触媒 3.催化剂 二、工业合成氨适宜条件的选择 铁触媒在500℃左右时的活性最大，这也是合成氨一般选择400~500℃进行的重要原因。另外，为了防止混有的杂质使催化剂“中毒”，原料气必须经过净化。