2.4 化学反应的调控 学案 2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

新授课 第二章 化学反应速率与化学平衡 第14课时 化学反应的调控 【学习目标】 1.认识合成氨反应的特点以及外部条件对合成氨反应的影响。 2.了解如何应用化学反应速率和化学平衡原理分析合成氨的适宜条件，体验实际生产条件的选择与理论分析的差异。 【学习活动】 学习任务 目标一：认识合成氨反应的特点以及外部条件对合成氨反应的影响。 任务1：在298K时，实验测得溶液中 工业合成氨的反应为：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。该反应的特点是反应可逆、正反应是放热反应、正反应熵减小。已知在298 K时：ΔH=-92.2 kJ·mol-1；ΔS=-198.2 J·K-1·mol-1。思考以下问题： （1）根据反应的焓变和熵变分析298K下氨的合成反应能否正向自发进行。 （2）利用化学平衡移动的知识分析什么条件有利于氨的合成。 任务2：工业上利用反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)合成氨。相同温度下,在体积为1 L的两个恒容密闭容器中发生可逆反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=-92.4 kJ·mol-1。 实验测得起、始平衡时的有关数据如下表: 编号 起始时各物质的物质的量/mol 平衡时反应的能量变化 N2 H2 NH3 ① 1 3 0 放出热量a kJ ② 2 3 0 放出热量b kJ （1）计算容器①中反应物N2的转化率。 （2）写出容器①中反应的化学平衡常数的计算式。 （3）两个容器中合成氨反应的平衡常数有什么关系?比较两个容器中N2、H2的转化率的大小关系。 目标二：了解如何应用化学反应速率和化学平衡原理分析合成氨的适宜条件，体验实际生产条件的选择与理论分析的差异。 任务1：阅读教材p44-p47内容，完成下列问题。 1.工业合成氨主要考虑哪些因素? 2.合成氨的生产流程如下: （1）工业生产中增大压强既可提高反应速率，又可提高氨的产量，那么在合成氨工业中压强是否越大越好？为什么？ （2）既然降低温度有利于平衡向生成氨的方向移动，那么生产中是否温度越低越好？为什么？ （3）在合成氨工业中要使用催化剂，既然催化剂对化学平衡的移动没有影响，为什么还要使用呢？ （4）怎样提高N2、H2的利用率?在合成氨工业中反应物的浓度怎么定？ 任务2：（1）合成氨的整个工业生产包括造气、净化、合成氨三大部分。为了提高合成氨生产的能力，还可以在哪些方面做进一步改进? （2）在实际生产中化工生产适宜条件选择的一般原则是什么？ 条件 原则 从化学反应速率分析 从化学反应限度分析 从原料的利用率分析 从实际生产能力分析 从催化剂的使用活性分析 【学习总结】 回顾本课所学，画出思维导图 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 新授课 第二章 化学反应速率与化学平衡 第14课时 化学反应的调控 【学习目标】 1.认识合成氨反应的特点以及外部条件对合成氨反应的影响。 2.了解如何应用化学反应速率和化学平衡原理分析合成氨的适宜条件，体验实际生产条件的选择与理论分析的差异。 【学习活动】 学习任务 目标一：认识合成氨反应的特点以及外部条件对合成氨反应的影响。 任务1：在298K时，实验测得溶液中 工业合成氨的反应为：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。该反应的特点是反应可逆、正反应是放热反应、正反应熵减小。已知在298 K时：ΔH=-92.2 kJ·mol-1；ΔS=-198.2 J·K-1·mol-1。思考以下问题： （1）根据反应的焓变和熵变分析298K下氨的合成反应能否正向自发进行。 参考答案：ΔG=ΔH-TΔS=-92.2kJ·mol-1-298K×（-198.2kJ·K-1·mol-1×10-3 ）=-33.1kJ·mol-1＜0 通过分析我们可以得出，氨合成反应的特点为：在298K时能正向自发进行的放热反应，且为气体的物质的量减小的熵减反应。 （2）利用化学平衡移动的知识分析什么条件有利于氨的合成。 参考答案：降低温度、增大压强，有利于化学平衡向生成氨的方向移动。 任务2：工业上利用反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)合成氨。相同温度下,在体积为1 L的两个恒容密闭容器中发生可逆反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=-92.4 kJ·mol-1。 实验测得起、始平衡时的有关数据如下表: 编号 起始时各物质的物质的量/mol 平衡时反应的能量变化 N2 H2 NH3 ① 1 3 0 放出热量a kJ ② 2 3 0 放出热量b kJ （1）计算容器①中反应物N2的转化率。 参考答案：1 mol N2完全反应时放出的热量为92.4 kJ,①中平衡时放出热量a kJ,则反