2.2.4 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

该高中化学课件以合成氨为核心，涵盖反应原理、条件优化及工业流程。从“曾经的固氮方法”导入，对比石灰氮制备与合成氨反应，通过化学平衡（热力学计算、自发条件）、反应速率为支架，过渡到工业条件选择及流程设计，构建完整知识链。 亮点在于融合化学观念与科学思维，通过ΔG计算论证反应自发、平衡移动分析转化率，结合工业流程中的物质循环和能量利用，体现真实问题解决。采用“原理-条件-流程”递进教学法，助学生形成“理论指导实践”认知，教师可直接用于讲授与探究，提升教学效率。

2025.09.01 建始一中高二化学组 梁呈 合成氨(p49) 3CaC2 + N2 = Ca3N2 + 6C 曾经的固氮方法 氧化还原 推动力？ 自发反应 1902年，碳化钙用电炉加热到1000℃以上，使它与空气中的氮气反应而制成石灰氮(Ca3N2) 3CaC2 + N2+ 3O2 = Ca3N2 + 6CO 氧化性 & 还原性 焓变 & 熵变 ∆H <0 曾经的固氮方法 氧化还原 推动力？ 自发反应 1902年，碳化钙用电炉加热到1000℃以上，使它与空气中的氮气反应而制成石灰氮(Ca3N2) 3CaC2 + N2+ 3O2 = Ca3N2 + 6CO 氧化性 & 还原性 焓变 & 熵变 ∆H <0 生成的氮化物进一步水解，就可以获得NH3 Ca3N2 + 6H2O = 3Ca(OH)2 + 2NH3↑ 合成氨：化学平衡角度 产率问题 生产的效率问题 反应进行的方向 化学平衡(限度) 化学反应的速率 生产的可行性问题 G＝H－TS G< 0 K值较大，反应进行得完全 合成氨：化学平衡角度 298K时，∆H = -92.2 kJ·mol-1 ∆ S = -198.2 J·mol-1·K-1 ∆G = ∆H-T∆S = -33.1 kJ·mol-1 <0 可以正向自发 什么条件下自发？ 合成氨：化学平衡角度 298K时，∆H = -92.2 kJ·mol-1 ∆ S = -198.2 J·mol-1·K-1 ∆G = ∆H-T∆S = -33.1 kJ·mol-1 <0 可以正向自发 ∆H<0 温度 压强 有利于平衡正移： 如何增大转化率？ ↓ ↑ 总压（MPa） 随着压力的增加，NH3的百分比随之升高 随着温度的增加，NH3的百分比随之降低 氨气产率 温度（℃） 氨气产率(平衡) 工业上通常采用 400~500℃ 10~30MPa、铁触煤 温度 压强 ↓ ↑ 合成氨：化学平衡角度 合成氨：速率与平衡的综合考虑 5．工业上利用CO和H2合成二甲醚：3CO(g)＋3H2(g) ⇌ CH3OCH3(g)＋CO2(g)　ΔH<0；其他条件不变时，相同时间内CO的转化率随温度T的变化情况如下图所示。说法不正确的是(　) A.状态X时，v消耗(CO)>v生成(CO) B.一定压强下，升高温度，CO的 平衡转化率增大 C.相同温度时，增大压强，可以提 高CO的转化率 D.状态X时，选择合适催化剂，可以提高相同时间内CO的转化率 总压（MPa） 随着压力的增加，NH3的百分比随之升高 随着温度的增加，NH3的百分比随之升高 氨气产率 温度（℃） 氨气产率 合成氨：化学速率角度 ∆H<0 温度 压强 …… 有利于速率： 升高温度 增大压强 使用催化剂 合成氨：速率与平衡的综合考虑 温度 压强 …… 有利于速率 升高温度 增大压强 使用催化剂 低温 高压 反应物有剩余 原料气循环 催化剂 高温 高压 分离氨 ∆H<0 实际生产中一般采用的温度为400~500 ℃ 10%~30% 合成氨：条件选择 平衡移动 速率影响 催化剂活性 能耗成本 20%~40% 合成氨厂一般采用的压强为10 MPa~30 MPa 合成氨：条件选择 平衡移动 速率影响 装置成本 能耗成本 合成氨：速率与平衡的综合考虑 升高温度、增大压强可以使合成氨的反应速率增大。 降低温度、增大压强有利于化学平衡向生成氨的方向移动，提高平衡混合物中氨的含量。 降低温度会导致反应速率减小 若温度太高，催化剂活性会减弱 压强越大，对材料的强度和设备的制造要求越高 合成氨的流程示意图(p49) 以何比例加入呢？ 合成氨的流程示意图 物质循环 能量利用 NH3 易液化 分子间作用力大 分子间氢键 有什么作用 化工中的条件选择 物质循环 能量利用 NH3 易液化 分子间作用力大 分子间氢键 有什么作用 压强 温度 催化剂 其他 平衡移动、速率影响、装置成本、能耗成本 平衡移动、速率影响、能耗成本、催化剂活性 催化剂活性、催化剂成本(活化周期)、选择性 投料比例、产物分离、原料与能量的循环利用 1.下列有关合成氨工业的说法正确的是(　　) A.工业合成氨的反应是熵减小的放热反应,在低温或常温时可自发进行 B.恒容条件下充入稀有气体有利于NH3的合成 C.合成氨厂一般采用的压强为10 MPa~30 Mpa，因为该压强下铁触媒的活性最高 D.N2的量越多，H2的转化率越大，因此，充入的N2越多越有利于NH3的合成 A 2.某工业生产中发生反应:2A(g)+B(g) M(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廉价易得，工业上一般采用加入过量的B的方式来提高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.工业生产中使用催化剂可提高M的日产量 D 3.如图所示为接触法制硫酸的设备和工艺流程,其中关键步骤是SO2的催化氧化:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)　ΔH<0。下列说法正确的是(　　) D A.反应后气体分子数减少，增大反应容器内压强一定有利于提高生产效益 C.工业生产要求高效，为加快反应速率，应使用催化剂并尽可能提高体系温度 D.沸腾炉流出的气体必须经过净化，并补充适量空气，再进入接触室 B.反应放热，为提高SO2转化率,应尽可能在较低温度下反应 4.中国科学家在合成氨[N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH<0]反应机理的研究中取得新进展,首次报道了LiH-3d过渡金属这一复合催化剂体系，并提出了“氮转移”催化机理,如图所示。下列说法不正确的是(　　) A.转化过程中有非极性键的断裂与形成 B.复合催化剂降低了反应的活化能 C.复合催化剂能降低合成氨反应的焓变 D.低温下合成氨，能提高原料的平衡转化率 C 5.常压下羰基化法精炼镍的原理为Ni(s)+4CO(g) Ni(CO)4(g)。230 ℃时，该反应的平衡常数K=2×10-5。已知:Ni(CO)4的沸点为42.2 ℃，固体杂质不参与反应。 第一阶段:将粗镍与CO反应转化成气态Ni(CO)4； 第二阶段:将第一阶段反应后的气体分离出来，加热至230 ℃制得高纯镍。 下列判断不正确的是(　　) A.该反应达到平衡时，v分解[Ni(CO)4]=4v消耗(CO) B.第一阶段应选择稍高于42.2 ℃的反应温度 C.第二阶段，230 ℃时Ni(CO)4分解率较高 D.其他条件不变，增大c(CO)，平衡正向移动，该反应的平衡常数不变 A $