第二章 化学反应速率与化学平衡 章末小结与质量评价(课件PPT)-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中化学选择性必修1（人教版2019 双选）

(一)主干知识·系统整合　 一、化学反应速率 二、化学平衡 三、化学反应的方向 1.如何表示化学反应速率？其数学表达式是什么？研究化学反应速率有什么意义？ 2．影响化学反应速率的因素有哪些？请用碰撞理论解释温度对化学反应速率的影响。 提示：影响化学反应速率的因素有浓度、温度、压强、催化剂、反应物表面积等。升高温度，提高了活化分子百分数，有效碰撞次数增加，化学反应速率加快。 3．概括勒夏特列原理，并以此分析浓度、压强、温度的变化对化学平衡的影响？ 提示：如果改变影响平衡的一个因素(如温度、压强及浓度)，平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动。增大反应物浓度或减小生成物浓度，平衡正向移动；对于有气体参加的反应，增大压强，平衡向着气体体积减小的方向移动；升高温度，平衡向着吸热方向移动。 4．如何利用化学平衡常数与浓度商的关系判断化学平衡移动的方向？ 提示：Q＝K，处于平衡状态；Q＞K，平衡向逆反应方向移动；Q＜K，平衡向正反应方向移动。 5．化学反应方向的判断依据有哪些？ 提示：焓判据、熵判据、复合判据。焓判据与熵判据都是重要判据，但不是唯一判据，需要用复合判据ΔH－TΔS＜0判断。 (二)课题探究·提升素养 课题——降碳减排助力“碳达峰、碳中和” 气候变化是人类面临的全球性问题。随着各国二氧化碳排放，温室气体猛增，对生命系统形成威胁。在这一背景下，世界各国以全球协约的方式减排温室气体，我国由此提出碳达峰和碳中和的目标。作为有影响力的大国，我国承诺在2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和。所谓碳达峰即是以二氧化碳为衡量标准的温室气体排放达到历史最高值，而后开始陆续下降。碳中和即是排放的温室气体通过植树造林等方式相互抵消，实现某种意义上的零排放。 探究目标(一)　利用CO2合成甲醇的优化研究 研究发现，以二氧化碳和氢气为原料合成甲醇时，通常还伴随着以下副反应： CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g) 298 K时，该反应的焓变为＋41.17 kJ·mol－1，熵变为＋42.08 J·mol－1·K－1。 资料1　反应物的物质的量之比对反应的影响[不同n(H2)∶n(CO2)对反应的影响] n(H2)∶n(CO2) 2∶1 3∶1 5∶1 7∶1 α(CO2)/% 11.63 13.68 15.93 18.71 φ(CH3OH)/% 3.04 4.12 5.26 6.93 注：①α为转化率，φ为产率，反应条件为温度553 K、总压2 MPa，催化剂为CuO-ZnO-Al2O3。 ②在等温条件下，气体的总压不变，各气体的物质的量比值不变，则各气体的浓度就不变。 资料2　压强与温度对甲醇产率的影响 资料3　催化剂的组成对反应的影响[催化剂组成的改变对甲醇产率和选择性的影响] 组成 CuO/ (w%) ZnO/ (w%) Al2O3/ (w%) ZrO2/ (w%) MnO/ (w%) φ(CH3OH)/ [g·(kg-催化剂)－1·h－1] 选择性/% Al2O3/CuO/ZnO 65.8 26.3 7.9 0 0 78 40 ZrO2/CuO/ZnO 62.4 25.0 0 12.6 0 96 88 ZrO2/MnO/CuO/ZnO 65.8 26.6 0 3.6 4 88 100 ZrO2/MnO/CuO/ZnO 65.8 26.6 0 5.6 2 138 91 注：①反应条件为n(H2)∶n(CO2)＝3∶1，温度553 K，总压4 MPa。 ②w%：质量分数。 ③选择性：生成甲醇的二氧化碳在全部二氧化碳反应物中所占的比例。 ④甲醇产率单位[g·(kg-催化剂)－1·h－1]：单位质量催化剂在单位时间内所获得的产物量；该产率多称为时空收率，常用于评价催化剂活性。 1．根据上述素材，在选择适宜的反应条件时，一般要考虑哪些方面？具体考虑哪些外界因素？ 提示：一般要从化学平衡和反应速率，主反应和副反应等考虑。具体因素可考虑温度条件、浓度条件、压强条件和催化剂活性条件等。 2．对于压强条件的选择，应考虑哪些因素？ 提示：压强增大是否有利于化学平衡正向移动，同时还要考虑高压对设备的要求及动力问题。 3．对于温度条件的选择，应考虑哪些因素？ 提示：温度对反应速率、反应平衡的影响是否有利于生产效率，同时要考虑催化剂的活性温度。 4．根据资料2数据分析，温度520 K左右甲醇的产率最高，为什么？ 提示：合成甲醇反应的ΔH<0,520 K时，反应速率、催化剂活性最高，甲醇的产率最大；低于520 K时，反应慢，产率变小；高于520 K，反应正向程度小，产率变小。 探究目标(二)　CO2的再利用与化学图像的有机结合 1.催化剂的活性与温度的关系 不同的催化剂选择性不同，受温度的影响也会不同。一般来说，催化剂的活性在一