2.4 化学反应的调控【化学一起课件】高中化学选择性必修1同步课件PPT（人教版2019）

第二章 化学反应速率与化学平衡 化学反应的调控 [第三节] 授课老师：xxx THE DIRECTION OF CHEMICAL REACTIONS 学习目标 1.通过工业合成氨适宜条件的选择与优化，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.在合成氨适宜条件的讨论中，形成多角度分析化学反应和化工生产条件的思路，体会化学反应原理的应用价值。 【任务1】从速率和平衡两个角度分析合成氨的条件 汽车尾气的处理 【任务1】从速率和平衡两个角度分析合成氨的条件 化学反应速率和化学平衡的综合调控在生产、生活和科学研究中具有重要的作用。如：采取隔离可燃物，隔绝空气或降温等方式进行的灭火，低温以延长食物的保存时间，汽车尾气的处理，合成氨工业等，都是调控化学反应的成功案例。 工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破。本节课将以合成氨反应为例，讨论化学反应条件的选择与优化。 N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) △H＝-92.4kJ•mol-1 【任务1】从速率和平衡两个角度分析合成氨的条件 自1784年发现氨以后，人们一直在研究如何利用化学方法由氮气和氢气合成氨，但直到1913年才实现了合成氨的工业化生产，经过研究人员的努力，几十年后建造了日产氨1 000吨的大型装置。 【任务1】从速率和平衡两个角度分析合成氨的条件 【思考交流】 问题1: 请你分析合成氨反应的特点？ N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) △H＝-92.4kJ•mol-1 合成氨反应是放热的、气体体积缩小的可逆反应。 【任务1】从速率和平衡两个角度分析合成氨的条件 【思考交流】 问题2：根据合成氨反应的特点，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？请完成下表。 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 原理分析 增大 增大 增大 减小 增大 增大 使用 无影响 【任务1】从速率和平衡两个角度分析合成氨的条件 【思考交流】 问题3： 数据分析 表2-2中的实验数据是在不同温度、压强下，平衡混合物中氨的含量的变化情况(初始时氮气和氢气的体积比是1:3)。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，以提高平衡混合物中氨的含量。 【任务1】从速率和平衡两个角度分析合成氨的条件 表2-2 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/℃ 氨的含量/% 0.1MPa 10MPa 20MPa 30MPa 60MPa 100MPa 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 提高平衡混合物中氨的含量需要增大压强，降低温度 分析表中数据：压强相等时，温度越低，平衡时氨的含量越高。 温度相等时，压强越大，平衡时氨的含量越高。 【任务1】从速率和平衡两个角度分析合成氨的条件 【思考交流】 问题4：综合上述两个方面，分析增大合成氨的反应速率与提高平衡混合物中氨的含量所应采取的措施是否一致。 所以，增大合成氨的反应速率和提高平衡混合物中氨的含量，在压强方面采取的措施是一致的，在温度方面采取的措施不一致。 增大合成氨反应速率的措施：升高温度、增大压强。 提高平衡混合物中氨的含量的措施：降低温度、增大压强。 【任务1】从速率和平衡两个角度分析合成氨的条件 【思考交流】 问题5：下图是一定条件下平衡混合气中NH3的体积分数与N2和H2投料比的关系。请据此回答，合成氨工业中N2和H2的最佳投料比。 当N2和H2的物质的量之比约为1：3时，平衡混合气中NH3的体积分数最大，因此N2和H2的最佳投料比为： 。 n(N2) n(H2) ≈ 1：3 【任务1】从速率和平衡两个角度分析合成氨的条件 【思考交流】 问题6：综合考虑上述各个因素，在工业合成氨时我们能够调控哪些方面，以提高反应速率和增大平衡混合物中氨的含量? 在N2和H2最佳投料比的基础上，确定合适的压强和温度条件，并选择适当的催化剂，在保证化学反应速率适中的基础上，提高平衡混合物中氨的含量。 【任务2】介绍合成氨的条件 反应速率 升高温度、增大压强、增大反应物