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

该高中化学课件聚焦化学反应的调控，以合成氨为典型案例，整合反应方向、速率、平衡及工业条件选择等核心知识。通过生活实例（冰箱保存食物、尾气处理）导入，连接前期速率与平衡理论，搭建从理论到工业应用的学习支架。 其亮点是结合理论分析与工业数据（如不同温度压强下氨的体积分数表），培养科学思维（矛盾条件的权衡）和科学探究与实践（流程分析、硫酸工业案例迁移）。采用问题解决与随堂演练，助学生构建“理论-实践-规律”认知链，提升分析实际问题能力，也为教师提供完整案例教学框架。

第二章 化学反应速率与化学平衡 化学反应的调控 第四节 meiyangyang8602 请你说说！生活生产中我们对化学反应的调控 meiyangyang8602 水果腐败变慢 为了延长食物储存时间，可以将它们保存在冰箱中 汽车尾气及时处理 这些都是我们对化学反应的调控 新课引入 观看 1.固氮的可行性分析 在选择反应时，首先要考虑反应的方向和限度，根据ΔG＝ΔH－TΔS考虑反应方向，根据K考虑反应进行的限度问题，从而选择合适的反应。 ①从化学平衡的视角 N2(g) + O2(g) 2NO(g) 常温 K＝5×10－31 N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) 常温 K＝5.0×108 ✔ 合成氨可行 【回归教材】请同学回归教材P46，从理论角度分析合成氨反应的条件有哪些？ 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 【问题解决】请同学们尝试通过已知，回答下列问题 【问题1】自发性怎么样？ 常温(298 K)下，ΔH－TΔS < 0， 能自发进行。 一、理论分析合成氨反应的条件 【思考交流】请同学们结合原理分析，如何选择反应条件，以增大合成氨的反应速率、提高平衡转化率？(利用影响反应速率的因素和勒夏特列原理分析) 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，降低生成物浓度 特别注意：二者在温度这一措施上是不一致的 N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH = -92.4 kJ·mol-1 一、理论分析合成氨反应的条件 【评价训练1】判断正误 (1)工业合成氨的反应是ΔH<0、ΔS<0的反应，在任何温度下都可自发进行 （ ） (2)在合成氨的实际生产中，温度越低、压强越大越好 （ ） (3)在合成氨中，加入催化剂能提高原料的转化率 （ ） (4)催化剂在合成氨中质量没有改变，因此催化剂没有参与反应 （ ） (5)增大反应物的浓度，减少生成物的浓度，可以提高氨的产率 （ ） (6)合成氨中在提高速率和原料的转化率上对温度的要求是一致的 （ ） × √ × × × × 化学反应速率 随堂演练 二、工业合成氨的适宜条件 N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH = -92.4 kJ·mol-1 1.压强 原理分析 实验分析 合成氨时压强越大越好 实际生产 压强越大，对材料的强度和设备的制造要求就越高，需要的动力也越大 大大增加生产投资，并可能降低综合经济效益 我国的合成氨厂一般采用的压强为10MPa~30MPa 2.温度 原理分析 实验分析 低温 提高平衡转化率 温度降低会使化学反应速率减小 实际生产 达到平衡所需时间变长，工业生产中是很不经济 在实际生产中一般采用的温度为400~500 ℃。 二、工业合成氨的适宜条件 N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH = -92.4 kJ·mol-1 3.催化剂 高温、高压下，N2和H2的化合反应仍然进行十分缓慢。 通常采用加入催化剂的方法，改变反应历程降低反应的活化能，使反应物在较低温度时能较快地发生反应 合成氨工业中普遍使用的是以铁为主体的名成分催化剂，又称铁触媒 二、工业合成氨的适宜条件 N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH = -92.4 kJ·mol-1 3.催化剂 铁触媒在500℃左右时的活性最大，这也是合成氨一般选择400~500℃进行的重要原因。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。 因吸附或沉积毒物而使催化剂活性降低或丧失的过程。 二、工业合成氨的适宜条件 N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH = -92.4 kJ·mol-1 温度/℃ 氨的含量/% 0.1MPa 10 MPa 20 MPa 30 MPa 60 MPa 100 MPa 200 15.3 81.5 86.4 89.9 95.4 98.8 300 2.20 52.0 64.2 71.0 84.2 92.6 400 0.40 25.1 38.2 47.0 65.2 79.8 500 0.10 10.6 19.1 26.4 42.2 57.5 600 0.05 4.50 9.10 13.8 23.1 31.4 表2-2：不同条件下，合成氨反应达到化学平衡时，反应混合物中氨的含量（体积分数） 二、工业合成氨的适宜条件 N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH = -92.4 kJ·mol-1 N2+H2 干燥 净化 防止催化剂中毒 N2+H2 压缩机加压 10MPa～30MPa N2+H2 热交换 N2+H2 铁触媒 400～500℃ N2+H2+NH3 冷却 液态NH3 N2+H2+NH3 N2+H2 充分利用能源 增大压强 促使化学平衡向生成氨气的方向移动 原料气循环利用，提高原料利用率 二、工业合成氨的适宜条件 二、工业合成氨的适宜条件 N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH = -92.4 kJ·mol-1 综上所述，工业上通常采用铁触媒、在400~500℃和10MPa～30MPa的条件下合成氨。 影响化学反应进行的因素 就是通过改变反应条件使一个可能发生的反应按照某一方向进行。 参加反应的物质组成、结构和性质等本身因素 温度、压强、浓度、催化剂等反应条件 化学反应的调控： 结合设备条件、安全操作、经济成本等情况 实际生产 根据环境保护及社会效益等方面的规定和要求做出分析 寻找适宜的生产条件 权衡利弊，才能实施生产 三、化工生产中调控反应的一般思路 例:在硫酸工业中，2SO2(g)＋O2(g)⇌2SO3(g) △H＝－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。 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 （1）从理论上分析，为了使SO2尽可能多转化为SO3，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 ______________________________________________________________________________________ 该温度是催化剂的活性温度，选择此温度可提高反应速率，缩短反应达到平衡所需要的时间。 低温、高压 （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，通入过量空气，原因是__________ 因为在常压下，400~500℃时，SO2的转化率已经很高了， 若再加压对设备及动力系统要求高，加大了成本和能量消耗，不适宜。 增大氧气的浓度，使平衡向生成SO3的方向移动，提高SO2的转化率。 1.在合成氨时，要使氨的产率增大，又要使化学反应速率增大，可以采取的措施有（ ） ①增大体积使压强减小 ②减小体积使压强增大 ③升高温度 ④降低温度 ⑤恒温恒容，再充入N2和H2 ⑥恒温恒压，再充入N2和H2 ⑦及时分离产生的NH3 ⑧使用催化剂 A．②④⑤⑦ B．②③④⑤⑦⑧ C．②⑤ D．②③⑤⑧ C 17 4.下列关于工业合成氨的叙述正确的是(　　) A．合成氨工业温度选择为700 K左右，只要是为了提高NH3产率 B．使用催化剂和施加高压，都能提高反应速率，但对化学平衡状态无影响 C．合成氨生产过程中将NH3液化分离，可提高N2、H2的转化率 D．合成氨工业中为了提高氢气的利用率，可适当增加氢气浓度 C 化学反应速率 随堂演练 18 $