第2章 第4节 新知探究课10 化学反应的调控-【名师导航】2023-2024学年高中化学选择性必修1同步课件(人教版2019)

第二章　化学反应速率与化学平衡 第四节　化学反应的调控 新知探究课10　化学反应的调控 学习任务 1．能运用浓度、压强、温度对化学平衡的影响规律，推测平衡移动方向及浓度、转化率等相关物理量的变化，能讨论化学反应条件的选择和优化，培养“变化观念与平衡思想”的化学核心素养。 2．能运用温度、浓度、压强和催化剂对化学反应速率的影响规律解释生产、生活、实验室中的实际问题，能讨论化学反应条件的选择和优化，培养“变化观念与平衡思想”“科学态度与社会责任”的化学核心素养。  新知探究课10　化学反应的调控 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 必备知识·自主预习 01 新知探究课10　化学反应的调控 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 3 一、工业合成氨的影响因素 1．合成氨反应的特点 合成氨反应：N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g)。已知298 K时：ΔH＝－92.4 kJ·mol-1，ΔS＝－198.2 J·mol-1·K-1。 (1)可逆性：反应为_____反应。 (2)体积变化：正反应是气体体积_____的反应。 (3)焓变：ΔH___0，熵变：ΔS___0。 (4)自发性：常温(298 K)下，ΔH－TΔS___0，能自发进行。 可逆 缩小 <  <  <  新知探究课10　化学反应的调控 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 2．提高合成氨反应速率和平衡转化率的条件比较 条件 提高反应速率 提高平衡转化率 压强 高压 高压 温度 高温 低温 催化剂 使用 无影响 浓度 增大反应物浓度 增大反应物浓度，降低生成物浓度 微点拨：温度对反应速率和平衡转化率的影响是不一致的，工业合成氨的温度要适宜。 新知探究课10　化学反应的调控 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 二、工业合成氨的适宜条件 1．问题讨论 (1)压强：目前，我国的合成氨厂一般采用的压强为10 MPa～30 MPa，不采用更高压强的理由是______________________________ _______________________________。 (2)温度：升高温度能提高化学反应速率，但工业合成氨温度不能太高的理由是 ①___________________________________________。 ②_____________________________________________________。 压强越大，对材料的强度和设备的 制造要求越高，需要的动力也越大 合成氨反应为放热反应，升高温度，转化率降低 400～500 ℃催化剂活性最大，升高温度，催化剂活性减弱 新知探究课10　化学反应的调控 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 (3)催化剂：以___为主体的多成分催化剂，又称铁触媒。原料气必须经过净化，防止___________。 (4)浓度 ①采取的措施：采取_________的方法，使气态氨变成液氨后及时从平衡混合物中分离出去；将NH3分离后的原料气_________，并及时___________，使反应物保持一定的浓度。 ②采取该措施的理由：分离出NH3以促使平衡向_____________移动，此外，原料气的循环使用并及时补充原料气，既提高了原料的_______，又提高了反应_____，有利于合成氨反应。 铁 催化剂中毒 迅速冷却 循环利用 补充N2和H2 合成氨的方向 利用率 速率 新知探究课10　化学反应的调控 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 2．工业合成氨的适宜条件 外部条件 工业合成氨的适宜条件 压强 根据反应器可使用的钢材质量及综合指标来选择压强(10 MPa～30 MPa) 温度 适宜温度，400～500 ℃ 催化剂 使用铁触媒做催化剂 浓度 使氨液化并及时分离，循环利用原料气 新知探究课10　化学反应的调控 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 微点拨：工业生产中，必须从反应限度和反应速率两个角度选择合成氨的适宜条件，既要考虑尽量增大反应物的转化率，充分利用原料，又要选择较快的反应速率，提高单位时间内的产量，同时还要考虑设备的要求和技术条件。 新知探究课10　化学反应的调控 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 判一判　判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)充入的N2越多越有利于NH3的合成。 (　　) (2)恒容条件下充入稀有气体有利于NH3的合成。 (　　) (3)工业合成氨的反应是熵增加的放热反应，在任何温度下都可自发进行。 (　　) (4)合成氨反应只有在催化剂的条件下才能增加转化率。 (　　) (5)在合成氨的实际生产中，温度越低，压强越大越好。 (　　) × × × × × 新知探究课10　化学反应的调控 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 关键能力·情境探究 02 新知探究课10　化学反应的调控 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 11 温度 转化率 1×105Pa 1×106Pa 5×106Pa 1×107Pa 450 ℃ 97.5% 99.2% 99.6% 99.7% 550 ℃ 85.6% 94.9% 97.7% 98.3% 新知探究课10　化学反应的调控 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 [问题1]　在实际生产中，选定400～500 ℃作为操作温度，其原因是什么？ [提示]　兼顾速率和平衡，且在此温度下催化剂的活性最高。 [问题2]　根据题表中的数据分析，制取SO3时为什么不采用高压？ [提示]　在常压下SO2的转化率就已经很高了(97.5%)，若采用高压，平衡能向右移动，但效果并不明显，且采用高压时会增大设备的成本，得不偿失。 [问题3]　在生产中，通入过量空气的目的是什么？ [提示]　使平衡向正反应方向移动，提高价格较高的SO2的转化率。 [问题4]　工业合成SO3的适宜条件是什么？ [提示]　常压。450 ℃左右，催化剂，过量空气。 新知探究课10　化学反应的调控 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 工业生产过程中适宜条件的选择 新知探究课10　化学反应的调控 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 1．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　[工业上合成M可能采用常压，如硫酸工业中SO3的生成；加入过量B只能提高A的转化率，B的转化率降低；温度升高，平衡逆向移动，反应物的转化率降低；使用催化剂可降低反应的活化能，提高反应速率。] √ 新知探究课10　化学反应的调控 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 2．纳米钴常用于CO加氢反应的催化剂：CO(g)＋3H2(g)⥫⥬CH4(g)＋H2O(g)　ΔH＜0。下列说法正确的是 (　　) A．纳米技术的应用，优化了催化剂的性能，提高了反应物的转化率 B．缩小容器容积，平衡向正反应方向移动，CO的浓度增大 C．从平衡体系中分离出H2O(g)，能加快正反应速率 D．工业生产中采用高温条件，其目的是提高CO的平衡转化率 √ 新知探究课10　化学反应的调控 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 B　[催化剂不能使化学平衡发生移动，不能提高转化率，A不正确；缩小容器容积，压强增大，平衡向正反应方向移动，虽然CO的物质的量减小，但是容器容积缩小的程度比CO物质的量减小的程度大，CO的浓度增大，B正确；从平衡体系中分离出H2O(g)，平衡正向移动，随反应的进行，反应物浓度降低，正反应速率也会减慢，C不正确；反应放热，升高温度CO的转化率降低，工业生产中采用高温条件，其目的是提高化学反应速率，提高单位时间的产量，从而提高经济效益，D不正确。] 新知探究课10　化学反应的调控 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 知识必备 课堂小结 合成氨的适宜条件为适当的高压(10～30 MPa)，适宜的温度(400～500 ℃)和铁触媒，同时可以使NH3液化且分离出来和循环利用N2、H2 新知探究课10　化学反应的调控 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 学习效果·随堂评估 03 新知探究课10　化学反应的调控 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 19 1．工业上合成氨一般采用700 K左右的温度，其原因是(　　) ①适当提高合成氨的速率 ②提高H2的转化率 ③提高氨的产率 ④催化剂在700 K时活性最大 A．①③ B．①② C．②③④ D．①④ 1 2 3 4 5 √ 新知探究课10　化学反应的调控 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 A．不同的催化剂对化学反应速率的影响均相同 B．哈伯法合成氨是吸热反应，新法合成氨是放热反应 C．新法合成氨能在常温下进行是因为不需要断裂化学键 D．新法合成氨与哈伯法合成氨相比不需要在高温条件下，可节约大量能源，极具发展前景 1 2 3 4 5 √ 新知探究课10　化学反应的调控 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 D　[A.不同的催化剂催化机理不同，效果也不同，但在其他条件相同时，转化率相同，A错误；B.哈伯法合成氨和新法合成氨都是放热反应，B错误；C.任何化学反应都涉及旧键的断裂和新键的生成，C错误。] 1 2 3 4 5 新知探究课10　化学反应的调控 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 3．(生产素材)工业生产苯乙烯是利用乙苯的脱氢反应： 针对上述反应，在其他条件不变时，下列说法正确的是(　　) A．加入适当催化剂，可以提高苯乙烯的产量 B．仅从平衡移动的角度分析，工业生产苯乙烯选择恒压条件优于恒容条件 C．加入乙苯至反应达到化学平衡的过程中，混合气体的平均相对分子质量不断增大 D．在保持容积一定的条件下，充入较多的乙苯，可以提高乙苯的转化率 1 2 3 4 5 √ 新知探究课10　化学反应的调控 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 B　[催化剂只改变反应速率，不影响平衡移动，加入催化剂，不能提高苯乙烯的产量，故A错误；反应后气体的物质的量增大，在恒容条件下，容器中气体的压强不断增大，不利于平衡正向移动，因此仅从平衡移动的角度分析，工业生产苯乙烯选择恒压条件优于恒容条件，故B正确；加入乙苯至反应达到平衡的过程中，气体的总质量不变，但物质的量逐渐增大，则混合气体的平均相对分子质量不断减小，故C错误；在保持容积一定的条件下，充入较多的乙苯，相当于在原来的基础上压强增大，则平衡逆向移动，乙苯的转化率减小，故D错误。] 1 2 3 4 5 新知探究课10　化学反应的调控 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 4．在密闭容器中，一定条件下，进行如下反应：NO(g)＋CO(g) ⥫⥬N2(g)＋CO2(g)　ΔH＝－373.2 kJ·mol-1，达到平衡后，为提高该反应的速率和NO的转化率，采取最好的措施是(　　) A．加催化剂同时升高温度 B．加催化剂同时增大压强 C．升高温度同时充入N2 D．升高温度同时增大压强 √ 1 2 3 4 5 新知探究课10　化学反应的调控 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 5．(生产素材)合成氨工业的原料气中含有少量CO，CO会使催化剂失去催化能力(催化剂中毒)，因此，在进入合成塔前必须将其除去。一般用醋酸二氨合铜溶液来吸收原料气中的CO，其反应为Cu(NH3)2Ac(aq)＋CO(g)＋NH3(g)⥫⥬[Cu(NH3)3CO]Ac(aq)　ΔH＜0。 (1)醋酸二氨合铜吸收CO的生产适宜条件是______________。 (2)吸收CO后的醋酸铜氨溶液经过处理后可再生，恢复其吸收CO的能力以供循环使用，溶液再生的生产适宜条件是______________。 1 2 3 4 5 低温、高压 高温、低压 新知探究课10　化学反应的调控 必备知识·自主预习 关键能力·情境探究 学习效果·随堂评估 $$