2.4 化学反应的调控 学案- 2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修1

化学反应的调控（学案） 1.合成氨反应的特点 N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH<0 条件 提高反应速率 提高平衡转化率 压强 温度 催化剂 浓度 反应物浓度 反应物浓度， 生成物浓度 提高反应速率的条件是 温度、 压强； 提高平衡混合物中氨的含量的条件是 温度、 压强； 二者在温度这一措施上是不一致的。 ！ 2.工业合成氨原理 (1) 压强 我国合成氨厂一般采用的压强为 MPa。 合成氨时不采用更高压强的理由：压强越大，对材料的强度和设备的制造要求就越高，这将会大大增加生产投资，并可能降低综合经济效益。 (2) 温度 ①原理分析： 有利于提高原料的平衡转化率。 ②选用条件：目前，在实际生产中一般采用的温度为 ℃。 ③不采用低温的理由： ，达到平衡所需时间变长，这在工业生产中是很不经济的。 合成氨反应一般选择400～500 ℃进行的又一重要原因为 。 (3)催化剂 ①原理分析：即使在高温、高压下，N2和H2的化合反应仍然进行得十分 。 ②选用条件：通常采用加入以 的多成分催化剂，又称 。 ③选择催化剂的理由：改变反应历程， 。 另外，为了防止混有的杂质使催化剂“中毒”，原料气必须经过 。 (4)浓度 n(N2)∶n(H2)＝1∶2.8 工业合成氨，N2与H2的体积比是1：2.8而不是1：3，原因是 ① ② 【例1】判断正误 (1)在合成氨中，为增加H2的转化率，充入的N2越多越好(　　) (2)使气态氨变成液氨后及时从平衡混合物中分离出去，可提高原料的利用率(　　) (3)使气态氨变成液氨后及时从平衡混合物中分离出去，可增大化学反应速率(　　) (4)在合成氨中，升高温度有利于提高反应物的平衡转化率(　　) (5)合成氨反应原料气必须经过净化，是为了防止催化剂中毒(　　) (6)合成氨反应选择在400～500 ℃进行的重要原因是催化剂在500 ℃左右时的活性最大(　　) 【例2】在硫酸工业中，通过下列反应使SO2氧化成SO3： (已知：催化剂是V2O5，在400～500℃时催化剂效果最好)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。 温度/℃ 平衡时SO2的转化率/% 0.1 MPa 0.5 MPa 1 MPa 5 MPa 10 MPa 450 97.5 98.9 99.2 99.6 99.7 550 85.6 92.9 94.9 97.7 98.3 (1)从理论上分析，为了使二氧化硫尽可能多地转化为三氧化硫，应选择的条件是________________。 (2)在实际生产中，选定的温度为400～500 ℃，原因是 。 (3)在实际生产中，采用的压强为常压，原因是 。 (4)在实际生产中，通入过量的空气，原因是 。 (5)尾气中SO2必须回收，原因是 。 学科网（北京）股份有限公司第 1 页 共 28 页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 化学反应的调控（答案） 1.合成氨反应的特点 N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH<0 条件 提高反应速率 提高平衡转化率 压强 增大压强 增大压强 温度 升高温度 降低温度 催化剂 使用 无影响 浓度 增大反应物浓度 增大反应物浓度，减小生成物浓度 提高反应速率的条件是升高温度、增大压强； 提高平衡混合物中氨的含量的条件是降低温度、增大压强； 二者在温度这一措施上是不一致的。 同一条件，对动力学和热力学的影响可能不一致！ 2.工业合成氨原理 (1) 压强 我国合成氨厂一般采用的压强为10～30MPa。 合成氨时不采用更高压强的理由：压强越大，对材料的强度和设备的制造要求就越高，这将会大大增加生产投资，并可能降低综合经济效益。 (2) 温度 ①原理分析：低温有利于提高原料的平衡转化率。 ②选用条件：目前，在实际生产中一般采用的温度为400～500 ℃。 ③不采用低温的理由：温度降低会使化学反应速率减小，达到平衡所需时间变长，这在工业生产中是很不经济的。 合成氨反应一般选择400～500 ℃进行的又一重要原因为铁触媒在500℃左右时的活性最大。 (3)催化剂 ①原理分析：即使在高温、高压下，N2和H2的化合反应仍然进行得十分缓慢。 ②选用条件：通常采用加入以铁为主体的多成分催化剂，又称铁触媒。 ③选择催化剂的理由：改变反应历程，降低反应的活化能，增大反应速率。 另外，为了防止混有的杂质使催化剂“中毒”，原料气必须经过净化。 (4)浓度 n(N2)∶n(H2)＝1∶2.8 工业合成氨，N2与H2的体积比是1：2.8而不是1：3，原因是 ①提高贵重原料H2的利用率； ②增大N2浓度，提高决速步骤的反应速率。 【例1】判断正误 (1)在合成氨中，为增加H2的转化率，充入的N2越多越好(　　) (2)使气态氨变成液氨后及时从平衡混合物中分离出去，可提高原料的利用率(　　) (3)使气态氨变成液氨后及时从平衡混合物中分离出去，可增大化学反应速率(　　) (4)在合成氨中，升高温度有利于提高反应物的平衡转化率(　　) (5)合成氨反应原料气必须经过净化，是为了防止催化剂中毒(　　) (6)合成氨反应选择在400～500 ℃进行的重要原因是催化剂在500 ℃左右时的活性最大(　　) ×√××√√ 【例2】在硫酸工业中，通过下列反应使SO2氧化成SO3： (已知：催化剂是V2O5，在400～500℃时催化剂效果最好)下表列出了在不同温度和压强下，反应达到平衡时SO2的转化率。 温度/℃ 平衡时SO2的转化率/% 0.1 MPa 0.5 MPa 1 MPa 5 MPa 10 MPa 450 97.5 98.9 99.2 99.6 99.7 550 85.6 92.9 94.9 97.7 98.3 (1)从理论上分析，为了使二氧化硫尽可能多地转化为三氧化硫，应选择的条件是________________。 (2)在实际生产中，选定的温度为400～500 ℃，原因是 。 (3)在实际生产中，采用的压强为常压，原因是 。 (4)在实际生产中，通入过量的空气，原因是 。 (5)尾气中SO2必须回收，原因是 。 【答案】(1)450 ℃、10 MPa (2)在此温度下，①催化剂活性最高。②温度较低，会使反应速率减小，达到平衡所需时间变长；③温度较高，平衡逆移，SO2转化率会降低。 (3)在常压下SO2的转化率就已经很高了(97.5%)，若采用高压，平衡能向右移动，但效果并不明显，且采用高压时会增大对设备的要求而增大生产成本 (4)增大反应物O2的浓度，有利于提高SO2的转化率 (5)防止污染环境；循环利用，提高原料的利用率(合理即可) 学科网（北京）股份有限公司第 1 页 共 28 页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$