第2章 第4节 化学反应的调控(课件PPT)-【金榜题名】2026-2027学年高二化学选择性必修1高中同步学案（人教版）

该高中化学课件聚焦化学反应速率与化学平衡的调控，以合成氨工业为核心案例，衔接速率影响因素与平衡移动原理，构建从理论分析到工业实践的学习支架，帮助学生形成完整知识脉络。 其亮点在于通过实验数据表格、生产流程图及深度思考问题，融合化学观念与科学思维，引导学生综合速率、平衡及经济效益分析条件选择，分层习题设计提升应用能力，助力学生建立学科视角，便于教师高效开展教学。

第二章　化学反应速率与化学平衡 第四节　化学反应的调控 第二章　化学反应速率与化学平衡 返回导航 1 目录 contents Part 01 知识整合 新知探究 Part 02 等级达标 过关测试 Part 03 课时作业 第二章　化学反应速率与化学平衡 返回导航 1 第二章　化学反应速率与化学平衡 返回导航 1 知识整合 新知探究 返回导航 第二章　化学反应速率与化学平衡 返回导航 1 升高温度、增大压强、增大反应物的浓度、 使用催化剂等 降低温度、增大压强、增 大反应物浓度或减小生成物浓度等 第二章　化学反应速率与化学平衡 返回导航 1 增大 10～30 MPa 第二章　化学反应速率与化学平衡 返回导航 1 升高 降低 400～500 ℃ 提高 无影响 铁触媒 净化 第二章　化学反应速率与化学平衡 返回导航 1 迅速冷却 循环使用 N2和H2 第二章　化学反应速率与化学平衡 返回导航 1 第二章　化学反应速率与化学平衡 返回导航 1 第二章　化学反应速率与化学平衡 返回导航 1 第二章　化学反应速率与化学平衡 返回导航 1 第二章　化学反应速率与化学平衡 返回导航 1 第二章　化学反应速率与化学平衡 返回导航 1 第二章　化学反应速率与化学平衡 返回导航 1 第二章　化学反应速率与化学平衡 返回导航 1 第二章　化学反应速率与化学平衡 返回导航 1 第二章　化学反应速率与化学平衡 返回导航 1 第二章　化学反应速率与化学平衡 返回导航 1 第二章　化学反应速率与化学平衡 返回导航 1 第二章　化学反应速率与化学平衡 返回导航 1 第二章　化学反应速率与化学平衡 返回导航 1 本身因素 外界条件 化学反应速率 化学平衡 第二章　化学反应速率与化学平衡 返回导航 1 第二章　化学反应速率与化学平衡 返回导航 1 第二章　化学反应速率与化学平衡 返回导航 1 第二章　化学反应速率与化学平衡 返回导航 1 第二章　化学反应速率与化学平衡 返回导航 1 第二章　化学反应速率与化学平衡 返回导航 1 第二章　化学反应速率与化学平衡 返回导航 1 第二章　化学反应速率与化学平衡 返回导航 1 第二章　化学反应速率与化学平衡 返回导航 1 第二章　化学反应速率与化学平衡 返回导航 1 第二章　化学反应速率与化学平衡 返回导航 1 第二章　化学反应速率与化学平衡 返回导航 1 第二章　化学反应速率与化学平衡 返回导航 1 第二章　化学反应速率与化学平衡 返回导航 1 第二章　化学反应速率与化学平衡 返回导航 1 等级达标 过关测试 返回导航 第二章　化学反应速率与化学平衡 返回导航 1 第二章　化学反应速率与化学平衡 返回导航 1 第二章　化学反应速率与化学平衡 返回导航 1 第二章　化学反应速率与化学平衡 返回导航 1 第二章　化学反应速率与化学平衡 返回导航 1 第二章　化学反应速率与化学平衡 返回导航 1 第二章　化学反应速率与化学平衡 返回导航 1 第二章　化学反应速率与化学平衡 返回导航 1 第二章　化学反应速率与化学平衡 返回导航 1 第二章　化学反应速率与化学平衡 返回导航 1 第二章　化学反应速率与化学平衡 返回导航 1 课时作业（九） 点击进入 word 第二章　化学反应速率与化学平衡 返回导航 1 谢谢观看 第二章　化学反应速率与化学平衡 返回导航 1 学习目标 课程标准 1．探究工业合成氨生产条件的选择。 2．探究化学反应的调控问题。 1．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．知道催化剂可以改变反应历程，对调控化学反应速率具有重要意义。 3．以合成氨为例，认识工业生产条件的选择问题。 知识点一　合成氨条件的选择 工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，其热化学方程式如下： N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1 结合反应方程式，可知______________________________________ _____________，都可以使合成氨速率增大；______________________ _______________________________有利于提高平衡混合物中氨的含量。 1．压强 理论和实验数据的分析均表明，合成氨时压强________可以同时提高反应速率和转化率。但是，压强越大，对材料的强度和设备的要求也越高，增加生产投资并可能降低综合经济效益。一般采用的压强为_______________。 2．温度 温度________有利于提高反应速率，温度________有利于提高反应转化率。因此，需要选择一个适宜的温度，一般采用的温度为_________________。 3．催化剂 加入催化剂可以________反应速率，对化学平衡__________，一般选择__________作为合成氨工业的催化剂。该催化剂在500 ℃左右时活性最大，这也是温度选择的原因之一。另外，为了防止杂质使催化剂“中毒”，原料气必须经过________。 4．浓度 为提高平衡转化率，工业上采取____________的方法，使氨气变成液氨并及时分离，分离后的原料气____________，并及时补充____________，使反应物保持一定的浓度。 1．合成氨工业中采用循环操作，主要是为了(　　) A．增大化学反应速率 B．提高平衡混合物中氨的含量 C．降低氨的沸点 D．提高氮气和氢气的利用率 【答案】　D 2．可逆反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＜0，达到平衡后，为了使H2的转化率增大，下列选项中采用的三种方法都正确的是(　　) A．升高温度、降低压强、增加氨气 B．降低温度、增大压强、加入催化剂 C．升高温度、增大压强、增加氨气 D．降低温度、增大压强、分离出部分氨 【答案】　D 1．不同温度、压强下，合成氨平衡体系中NH3的物质的量分数见下表(N2和H2的起始物质的量之比为1∶3)。分析表中数据，什么状况时H2转化率最高？讨论实际工业生产为什么不选用该条件？ 氨的平衡 含量(%) 压强(MPa) 0.1 10 20 30 60 100 温度(℃) 200 15.3 81.5 86.4 89.9 95.4 98.8 300 2.2 52.0 64.2 71.0 84.2 92.6 400 0.4 25.1 38.2 47.0 65.2 79.8 500 0.1 10.6 19.1 26.4 42.2 57.5 600 0.05 4.5 9.1 13.8 23.1 31.4 提示　根据表中数据，200 ℃、100 MPa时H2的转化率最高，但是200 ℃时催化剂活性差，反应速率过低；100 MPa压强太大，对动力、材料、设备要求高。 2．催化剂铁触媒以什么形态存在更有利于反应进行？原料气为什么要循环利用？ 提示　铁触媒是固体，粉末状更有利于反应进行；原料气(气体)在铁触媒(固体)表面的接触反应有限，不能充分反应，因此要循环利用。 合成氨条件的选择 在实际生产中，既要考虑氨的产量，又要考虑生产效率和经济效益，综合以上两方面的措施，得出合成氨的适宜条件的选择： (1)浓度：一般采用N2和H2的体积比1∶3，同时增大浓度，这是因为合成氨生产的原料气要循环使用； (2)温度：合成氨是放热反应，降低温度虽有利于平衡向正反应方向移动，但温度过低，反应速率过慢，500 ℃左右为宜，此温度也是催化剂活性温度范围； (3)合成氨是体积缩小的可逆反应，压强增大，有利于氨的合成，但对设备要求也就很高，所需动力也越大，应选择适当压强； (4)催化剂：选用铁触媒，能加快反应速率，减小达到平衡所需时间。 1．对于合成氨工业，只从提高反应物转化率看，从下列条件中选择最适宜的组合是(　　) ①高温 　②低温　③低压　④高压　⑤催化剂 　⑥加氨　⑦分离出液氨 A．②④⑤ 　　　　　　　 B．②④⑦ C．①④⑤ D．②③⑥ 【解析】　N2＋3H22NH3　ΔH＜0，反应是气体体积减小的放热反应，利用平衡移动原理分析可知高温下，平衡逆向进行，反应物转化率减小，故①错误；②正确；反应是气体体积减小的反应，低压平衡逆向进行，反应物转化率减小，故③错误；④正确；催化剂改变反应速率不改变化学平衡，反应物转化率不变，故⑤错误；加入氨气平衡逆向进行，反应物转化率减小，故⑥错误；⑦正确。 【答案】　B 2．下列有关合成氨工业的叙述，可用勒夏特列原理来解释的是(　　) A．使用铁触媒，使N2和H2混合气体有利于合成氨 B．高压比常压更有利于合成氨的反应 C．500 ℃左右比室温更有利于合成氨的反应 D．合成氨时采用循环操作，可提高原料的利用率 【解析】　催化剂不影响化学平衡，A项错误；合成氨反应是放热反应，在低温下转化率高，合成氨工业采用500 ℃左右的温度是综合考虑了反应速率、转化率及催化剂的活性，C项错误；采用循环操作提高原料利用率不能用勒夏特列原理解释，D项错误。 【答案】　B 知识点二　化学反应的调控 影响化学反应进行的因素有两个方面：参加反应的物质__________ (组成、结构、性质等)和____________(温度、压强、浓度、催化剂等)。化学反应的调控，就是通过改变外界条件使一个可能发生的反应按照某一方向进行。在实际生产中，要综合考虑________________和____________的因素，寻找一个适宜的生产条件。 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中正确的是(　　) A．这是一个放热的熵减反应，在低温条件下该反应一定可自发进行 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，因为使用催化剂可提高反应物的转化率 【解析】　这是一个放热的熵减反应，只有当ΔH－TΔS＜0时，该反应才能自发进行，A错误；加入过量的B，可以提高A的转化率，B正确；升高温度，平衡逆向移动，反应物的转化率降低，C错误；使用催化剂只能改变反应速率，不能使平衡发生移动，不能提高反应物的转化率，D错误。 【答案】　B 2．工业上主要采用氨氧化法生产硝酸，如图是氨氧化率与氨－空气混合气中氧氨比的关系。其中直线表示反应的理论值，曲线表示生产实际情况。实际生产要将r值维持在1.7～2.2之间，原因是_______________________________________________。 【答案】　O2太少不利于NH3的转化，r值为2.2时NH3氧化率已接近100%。 1．处理硫酸工业尾气SO2的一种常用方法是“氨－酸”法，即先用氨水吸收，再用浓硫酸处理，请写出反应方程式？ 提示　SO2＋2NH3·H2O===(NH4)2SO3＋H2O、(NH4)2SO3＋H2SO4===(NH4)2SO4＋SO2↑＋H2O。 2．有人研究用Na2SO3作为治理SO2污染的一种新方法，该方法的第一步是用Na2SO3水溶液吸收SO2，第二步是加热吸收溶液，使之重新生成Na2SO3，同时得到含高浓度SO2的水蒸气副产品。这种尾气处理方法与“氨－酸”相比的优点是什么？ 提示　Na2SO3＋H2O＋SO2===2NaHSO3、2NaHSO3===Na2SO3＋H2O＋SO2↑，观察两个反应可知Na2SO3可循环使用。 调控化学反应在原理上应从两方面考虑：化学反应速率和化学平衡。在实际生产中常常需要结合设备条件、安全操作、经济成本等情况。综合考虑化学反应速率和化学平衡的因素，寻找一个适宜的生产条件。此外，还要根据环境保护及社会效益等方面的规定和要求做出分析，权衡利弊，才能实施生产。在化工生产中还要同时考虑控制某些反应条件的成本和实际可能性，因此转化率的高低不是唯一要考虑的因素。 近年来，环境保护条件提升到首要考虑的因素，预处理及生产过程中产生的废气、废液、废渣情况及处理成本，往往成为是否采用该工艺的决定性因素。 1．合成氨工业中，原料气(N2、H2及少量的CO、NH3的混合气)在进入合成塔前常用醋酸二氨合铜(I)溶液来吸收原料气中的CO，其反应是[Cu(NH3)2CH3COO]＋CO＋NH3[Cu(NH3)3]CH3COO·CO(ΔH＜0) (1)必须除去原料气中CO的原因是__________________________； (2)醋酸二氨合铜(Ⅰ)吸收CO的生产适宜条件是_________________ _____________________________________________________； (3)吸收CO后的醋酸铜氨溶液经过适当处理又可再生，恢复其吸收CO的能力以供循环使用，醋酸铜氨溶液再生的适宜条件是________________________________________。 【解析】　(1)除去一氧化碳防止催化剂中毒； (2)[Cu(NH3)2CH3COO](aq)＋CO＋NH3[Cu(NH3)3]CH3COO· CO(aq)　ΔH<0，由反应可知，该反应为气体体积减小的放热反应，所以加压和采取较低的温度可使平衡向正反应方向移动，有利于CO的吸收； (3)要使吸收CO后的醋酸铜氨溶液经过适当处理后再生，恢复其吸收CO的能力以供循环使用，只要使平衡向逆反应方向移动即可，逆反应方向为气体体积增大的吸热反应，所以在高温低压下使平衡逆向移动。 【答案】　(1)防止催化剂中毒　(2)低温、高压　(3)高温、低压 2．已知2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＜0的实验数据如下表： 温度 不同压强下SO2的转化率(%) 1×105 Pa 1×105 Pa 1×106 Pa 1×106 Pa 1×107 Pa 450 ℃ 97.5 98.9 99.2 99.6 99.7 550 ℃ 85.6 92.9 94.9 97.7 98.3 (1)应选择的温度是________，理由是_______________________。 (2)应采用的压强是________，理由是_______________________。 (3)在合成SO3的过程中，不需要分离出SO3的原因是__________ _________________________________________。 (4)生产中通入过量空气的目的是_______________________。 【解析】　选择合适的生产条件要从反应速率、平衡转化率、经济效益等方面综合考虑。 【答案】　(1)450 ℃　该反应是放热反应，升高温度，反应物转化率降低；在450 ℃反应物转化率较高 (2)1×105 Pa　常压下SO2的转化率已经很高，若采用较大的压强，SO2的转化率提高很少，但对设备的要求更高 (3)SO2的转化率比较高，达到平衡后的混合气体中SO2的余量很少，故不需要分离出SO3 (4)增大O2浓度，提高SO2的转化率 1．下列说法正确的是(　　) A．向燃烧的炭中加入KClO3固体，燃烧更旺，KClO3作催化剂 B．工业上将矿石粉碎，增加了接触面积，加快反应 C．对于合成氨反应，延长时间有利于氨气的制备 D．恒温恒容，向合成氨反应的容器中通氖气，压强变大，反应加快 【解析】　向燃烧的炭中加入KClO3，氯酸钾分解可生成氧气，促进燃烧，不是催化剂，故A错误；工业上将矿石粉碎，增加了接触面积，加快了反应速率，故B正确；对于合成氨反应，达到平衡状态后延长时间反应平衡状态不变，氨气浓度一定，故C错误；恒温恒容，向合成氨反应的容器中通氖气，总压增大，但反应体系中各物质的浓度不变，反应速率不变，故D错误。 【答案】　B 2．合成氨中的氢气可由下列反应制取：反应Ⅰ：CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)　ΔH1，反应Ⅱ：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　ΔH2，恒压下，将等物质的量的CH4和H2O投入到密闭容器中发生反应，CH4和H2O的平衡转化率随温度变化的曲线如图所示。下列有关说法错误的是(　　) A．曲线B表示CH4的平衡转化率随温度的变化 B．相同条件下，改用高效催化剂无法使曲线A和凸线B相重叠 C．容器中混合气体的密度保持不变，一定可以说明反应达到平衡状态 D．升高温度、增大压强均有利于提高CH4的平衡转化率 【解析】　A．由于CO2同时参与两个反应，因此温度相同的条件下，CO2的转化率大于CH4的转化率，则曲线B表示CH4的平衡转化率随温度的变化，故A正确；B．相同条件下，高效催化剂只能改变反应的速率，不能改变反应物的转化率，无法使得曲线A和曲线B重叠，故B正确；C．恒压下随着反应的进行容器体积发生改变，混合气体的密度发生改变，当容器中混合气体的密度保持不变，一定可以说明反应达到平衡状态，故C正确；D．曲线B表示CH4的平衡转化率，温度升高CH4的平衡转化率增大，反应I是气体分子数增加的反应，反应Ⅱ前后气体分子数不变，所以增大压强反应I平衡逆移，CH4的平衡转化率减少，故D错误。故答案选：D。 【答案】　D 3．1913年德国化学家哈伯发明了以低成本制造大量氨的方法，从而大大满足了当时日益增长的人口对粮食的需求。下列是哈伯法的流程图，其中为提高原料转化率而采取的措施是(　　) A．①②③　　　　　　 B．②④⑤ C．①③⑤ D．②③④ 【解析】　合成氨的反应是气体体积减小、放热的可逆反应，所以增大压强平衡向正反应方向移动，可提高原料的转化率；催化剂不能影响平衡状态，不能提高转化率；把生成物氨气液化及时分离出来，可以促使平衡向正反应方向移动，提高转化率；通过氮气和氢气的循环使用，可以提高原料的利用率，即②④⑤正确。 【答案】　B 4．镧镍合金在一定条件下可吸收氢气形成氢化物：LaNi5(s)＋3H2(g)LaNi5H6(s)ΔH＜0，欲使LaNi5H6(s)释放出气态氢，根据平衡移动原理，可改变的条件是(　　) A．增加LaNi5H6(s)的量 B．降低温度 C．减小压强 D．使用催化剂 【解析】　欲使LaNi5H6(s)释放出气态氢，则平衡逆向移动，该反应为气体体积减小的放热反应，可以升高温度或减小压强。 【答案】　C 5．Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3，还含有少量MgO、SiO2等杂质)来制备，“酸浸”实验中，铁的浸出率结果如下图所示。由图可知，当铁的浸出率为70%时，所采用的实验条件为_____________________________。 【解析】　由题图示可知，“酸浸”时铁的浸出率为70%时，应选择在100 ℃、2 h,90 ℃、5 h下进行。 【答案】　100 ℃、2 h,90 ℃、5 h $$