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

组织建设 第四节　化学反应的调控 第二章 化学反应速率与化学平衡 降温以此延长储存时间 刷油漆以此防锈 我们对化学反应的调控并不陌生，生活中我们对化学反应的调控示例： 降低温度以此灭火 化工生产中，对化学反应的调控，应该注意哪些问题呢? 教学引入 下面我们以工业合成氨生产条件的选择为例，研究化学反应的调控问题。 如果你是合成氨厂的厂长，若要把一个化学反应投入生产，需要考虑哪些方面？ 生产的效率问题 产率问题 反应进行的方向 化学反应的速率 化学平衡(限度) 生产的可行性问题 教学内容 2.反应特点: 1.反应原理:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92.2 kJ·mol-1。 一、合成氨反应条件的原理分析 (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 < < < 教学内容 从理论出发，科学家在实验室模拟该实验，研究发现：室温下将氮气、氢气混合，即使在实验允许的最大压强下也几乎得不到氨气。 反应速率过慢且产氨率较低 反应速率 化学平衡 外界条件 改变 增大合成氨的反应速率 提高平衡混合物中氨的含量 教学内容 对合成氨反应的影响 影响因素 浓度 温度 压强 催化剂 增大合成氨的反应速率 提高平衡混合物中氨的含量 增大 升高 增大 加入铁触媒 降低 无影响 增大 增大 根据合成氨反应的特点，应如何选择反应条件，以增大合成氨的反应速率、提高平衡混合物中氨的含量? 原理分析 ΔH＝－92.4 kJ/mol N2＋3H2 2NH3 催化剂 高温、高压 探究二 合成氨条件的选择 增大反应物浓度，且不断减少生成物浓度 兼顾速率和平衡，且考虑催化剂活性 教学内容 合成氨反应的条件调控   工业合成氨的适宜条件 压强 温度 催化剂 浓度 10～30 MPa 400～500 ℃ 铁触媒 N2和H2的的投料比为1∶2.8，及时分离氨 为什么不采用更高压强？ 为什么不采用更高温度？ 教学内容 通过合成氨的条件选择，思考：工业上调控化学反应需要考虑哪些问题？ 调控化学反应需考虑的问题 1．反应限度：要考虑尽量增大反应物的__________，充分利用原料（节约成本）。 2．反应速率：要选择较快的____________，提高单位时间内的产量。 3．生产要求：要考虑设备的要求和技术条件。 转化率 反应速率 课堂小结 1．在合成氨工业中，为增加NH3的日产量，下列操作与平衡移动无关的是(　　 )A．不断将氨分离出来B．使用催化剂C．采用500 ℃左右的高温而不是700 ℃的高温D．采用2×107～5×107 Pa的压强 B 教学巩固 9 2．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＋CO＋NH3 [Cu(NH3)3CO]Ac(正反应为放热反应)。 (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，醋酸铜氨液再生的生产适宜条件是___________________________________。 [答案]　(1)低温、高压　(2)高温、低压 教学巩固 3．工业合成氨N2＋3H2 2NH3　ΔH<0的生产条件选择中，能用勒夏特列原理解释的是(　　) ①使用催化剂　②高温　③高压　④及时将氨气液化从体系中分离出来A．①③ B．②③C．③④ D．②④ C 教学巩固 4.某温度下，对于反应N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol－1。N2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图所示。下列说法正确的是( )                                                                                        A．将1 mol氮气、3 mol氢气置于1 L密闭容器中发生反应，放出的热量为92.4 kJ B．平衡状态由A变为B时，平衡常数K(A)<K(B) C．上述反应达到平衡后，增大压强，H2的转化率增大 D．升高温度，平衡常数K增大 C 教学巩固 5．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 5×105 Pa 1×106 Pa 5×106 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 __________________________________________________________________________________。 V2O5 △ 450 ℃ 该反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，转化率降低；在450 ℃反应物的转化率较高 教学巩固 5．已知2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g) ΔH<0的实验数据如下表： V2O5 △ (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__________________________。 增大O2浓度，提高SO2的转化率 (2)应选择的压强是________，理由是 ______________________________________________________________________________________________。 1×105Pa 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，但需要的动力更大，对设备的要求更高 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 教学巩固 $