第7章 第3讲 化学反应条件的优化-【导与练】2024高考化学一轮复习高中总复习第1轮教师用书word（新教材，鲁科版）

第3讲　化学反应条件的优化 一、合成氨生产的适宜条件 运用化学反应原理选择化工生产中的适宜条件: 反应原理 N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=-92.2 kJ·mol-1　ΔS=-198.2 J·K-1·mol-1 反应特点 ①可逆反应;②ΔH<0;③ΔVg<0 理论分析 计算298 K时,ΔH-TΔS=-92.2 kJ·mol -1-298 K×(-0.198 2 kJ·K-1· mol-1)≈-33.1 kJ·mol-1,常温时能自发进行  反应限度角度:降低温度、增大压强、增大反应物浓度等有利于氨的合成 反应速率角度:升高温度、增大压强、增大N2、H2浓度和使用催化剂等有利于提高合成氨反应速率 工业合 成氨的 适宜 条件 压强 低压:1×107 Pa;中压:2×107～3×107 Pa;高压:8.5×107～1×108 Pa 温度 700 K左右,此时催化剂活性最大 催化剂 一般选择铁做催化剂 其他 投料比:=;采用循环操作提高原料利用率 合成氨工业 的简要流程 [理解辨析] 判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。 (1)使用铁做催化剂,可提高合成氨反应的速率和平衡转化率。(　　) (2)500 ℃左右比室温更有利于合成氨的反应,提高H2的平衡转化率。(　　) (3)合成氨时采用循环操作,可提高原料的利用率。(　　) (4)合成氨采用2×107～5×107 Pa,因为该压强下催化剂的活性最高。(　　) 答案:(1)×　(2)×　(3)√　(4)× 二、化学反应的调控 1.控制反应条件的目的 (1)促进有利的化学反应进行。 (2)抑制有害的化学反应进行。 2.控制反应条件的基本措施 (1)控制化学反应速率的措施。 改变反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强(或浓度)、固体的表面积以及使用催化剂等。 (2)提高转化率的措施。 改变可逆反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强(或浓度)等。 (3)以工业合成氨为例,理解运用化学反应原理选择化工生产中的适宜条件。 反应 原理 N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH= -92.4 kJ·mol-1 反应 特点 ①可逆反应;②ΔH<0;③ΔVg<0 理论 分析 合成氨反应速率增大的措施:升高温度、增大压强、增大反应物浓度和使用催化剂等; 提高平衡混合物中NH3含量的措施:降低温度、增大压强、增大反应物浓度等 合成 氨条 件的 调控 压强 10 MPa～30 MPa 温度 400～500 ℃ 催化剂 铁 其他 投料比:=;采用循环操作提高原料利用率 3.化工生产适宜条件选择的一般原则 条件 原则 从化学反应速率分析 既不能过快,又不能太慢 从化学平衡移动分析 既要注意外界条件对速率和平衡影响的一致性,又要注意对两者影响的矛盾性 从原料的利用率分析 增加易得廉价原料,提高难得高价原料的利用率,从而降低生产成本;循环操作 从实际生产能力分析 如设备承受高温、高压能力等 从催化剂的使用活性分析 注意催化剂的活性对温度的限制 [理解·辨析] 硫酸是一种重要的工业原料。工业生产中,通过下列反应使SO2氧化成SO3再获得硫酸,其氧化过程的原理为2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)　ΔH=-196.6 kJ·mol-1。下表列出了在不同温度和压强下,反应达到平衡时SO2的转化率。 温度/℃ 平衡时SO2的转化率/% 0.1 MPa 0.5 MPa 1 MPa 5 MPa 10 MPa 450 97.5 98.9 99.2 99.6 99.7 550 85.6 92.9 94.9 97.7 98.3 (1)从理论上分析,为了使二氧化硫尽可能多地转化为三氧化硫,应选择的条件是什么? 提示:低温高压。 (2)在实际生产中,选定的温度为400～500 ℃和常压,原因可能是什么? 提示:选定温度为400～500 ℃,可以保持较高反应速率和反应限度,同时使催化剂活性最高;常压下SO2的转化率已经很高,若再加压,对设备、动力要求较高,成本增加,不符合经济效益。 (3)在实际生产中,通入过量的空气,原因是什么? 提示:增大O2的浓度,提高SO2的转化率。 考点一　工业合成氨 1.1913年德国化学家哈伯发明了以低成本制造大量氨的方法,从而大大满足了当时日益增长的人口对粮食的需求。如图所示是哈伯法合成氨的流程图。其中为提高原料转化率而采取的措施是(　B　) A.①②③ B.②④⑤ C.①③⑤ D.②③④ 解析:②④⑤操作均有利于合成氨的化学平衡向右移动,提高原料转化率。 2.(2022·辽宁铁岭六校联考)某实验团队研究合成氨