2.4化学反应的调控 第一课时 课件 2024-2025学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

第四节 化学反应的调控 第1课时 第二章 化学反应速率与化学平衡 1 思考：假如你是一个化工厂的老板对工业生产你主要应考虑哪些问题？ 1、经济效益 2、社会效益 你来当老板 2 工业生产中应该考虑那些问题呢？ 速率 产率 经济 成本 安全条件 设备 条件 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 你来当老板 工业合成氨时主要考虑的因素？ （3）便宜 （4）绿色 （2）快 （1）多 即提高平衡混合物里氨的含量——化学平衡问题 即提高单位时间里氨的产量——化学反应速率问题 降低成本，提高原料利用率。 保护环境，对设备的要求。 N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) 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 增大反应物浓度 增大反应物浓度；及时分离生成物 升温 降温 增大 增大 使用 无影响 N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92.2 kJ·mol-1。 1.理论分析 氨的体积分数/% 0 温度/℃ 200 300 400 500 600 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 10MPa下平衡体系内氨的体积分数 实际生产中温度一般选择在400~500℃（主要考虑催化剂的活性） 降温有利于生成更多的氨气;但温度越低，速率越小，且催化剂要在一定温度下催化活性最大。 (1)温度 2.实际生产 氨的体积分数/% 0 压强/MPa 20 40 60 80 100 80 60 40 20 400℃时平衡体系内氨的体积分数 压强可以选在10～30M Pa之间 压强越大，对设备的要求高；压缩气体需要的动力大，成本高。 (2)压强 2.实际生产 条件 Ea／kJ·mol-1 k(催)/k(无) 无催化剂 使用铁催化剂 选用铁为主体的多成分催化剂（铁触媒） 335 167 3.4×1012 (700 K) (3)催化剂 2.实际生产 从化学平衡的角度分析，在氮气和氢气的物质的量比为1∶3时，平衡转化率最大。 及时将气态氨冷却液化分离出去，将氮气和氢气循环利用。N2和H2的物质的量比为1∶3 (4)浓度 2.实际生产 合 成 塔 氨 分 离 器 液氨 水 冷 器 循环气体 压缩机 循环压缩机 氢氮混合气 ❊ n(N2):n(H2)≈1:3 ❊使用铁触媒催化剂 ❊ 温度：400~500 ℃ ❊ 压强: 10 MPa~30 MPa ❊ 将氨及时分离出来 ❊ 原料气循环使用 3.总结合成氨常用的生产条件 10 干燥 净化 压缩机 加压 10 MPa~30 MPa 热交换 铁触媒 400~500℃ 冷却 WWWW N2+H2 N2+H2 N2+H2 N2+H2 N2+H2 NH3+N2+H2 NH3+N2+H2 液态NH3 合成氨生产流程 3.合成氨生产流程 防止催化剂中毒 11 在硫酸工业中，通过下列反应使 SO2氧化为SO3： ΔH=-196.6KJ/mol。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。 2SO2 + O2 2SO3 温度/℃ 平衡时SO2的转化率/% 0.1MPa 0.5MPa 1MPa 5MPa 10MPa 450 97.5 98.9 99.2 99.6 99.7 550 85.6 92.9 94.9 97.7 98.3 试用期过关检测 （1）在实际生产中，选定的温度为400-500℃，原因是？ 温度较低，会使反应速率减小，达到平衡所需时间变长；温度较高，SO2转化率会降低 （2）在实际生产中，通入过量的空气，原因是？ 增大氧气的浓度，提高SO2转化率 （3）尾气中的SO2必须回收，原因是？ 防止污染环境，同时提高其转化率 课堂小结 明确 目的 可行性 确定 反应 原理分析 实验摸索 找条件 设备可行 成本核算 如何为一个化学反应选择适宜的生产条件？ 影响因素 调控反应 化学平衡 反应速率 最佳效果 1.利用原料气在合成塔中合成NH3,为提高N2的转化率所采取的措施是(　　) A.高温 B.高压 C.使用催化剂 D.增大N2的浓度 B　 课堂检测 15 2.工业上合成氨一般采用400~500 ℃的温度,其原因是 (　　) ①适当提高氨的合成速率　②提高H2的转化率　③提高氨的产率　④催化剂在500 ℃左右活性最大 A.只有①　　　　　　　B.只有①② C.②③④ D.只有①④ D 课堂检测 16 随堂练习 3．合成氨工业的说法中,正确的是(　　) A.增大H2的浓度，可提高H2的转化率。 B.由于氨易液化，N2、H2在实际生产中会循环使用，所以总体来说氨的产率很高。 C.合成氨工业的反应温度控制在400~500 ℃，目的是使化学平衡向正反应方向移动。 D.合成氨厂采用的压强是10 MPa~30 MPa,因为该压强下铁触媒的活性最大。 B 课堂检测 17 4.有平衡体系CO (g) + 2H2 (g) CH3OH (g) △H<0 ，为了增加CH3OH的产量，应该采取的措施（ ）。 A、高温、高压 B、适宜的温度、高压、催化剂 C、低温、低压 D、高温、高压、催化剂 B 课堂检测 5．某工业生产中发生反应:2A(g)+B(g)⇌2M(g)　ΔH<0。下列有关该工业生产的说法正确的是( 　　) A.工业上合成M时，一定采用高压条件，因为高压有利于M的生成 B.若物质B价廉易得，工业上一般采用加入过量的B以提高A和B的转化率 C.工业上一般采用较高温度合成M，因温度越高,反应物的转化率越高 D.工业生产中常采用催化剂，因为生产中使用催化剂可提高M的日产量 D　 课堂检测 19 本课已结束，记得复习及完成课后作业哦~ $$