2.3.2化学反应的调控 课件 2026-2027学年高二上学期化学人教版选择性必修1

第二章第三节化学反应的调控 第2课时 化学反应的调控 适用精简高效 空气变面包 N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g) 2NH3 N2 + 3H2 催化剂 高温、高压 合成氨原理： 1、合成氨反应的特点 298 K N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，ΔS＝－198.2 J·mol－1·K－1 ①可逆性：反应为可逆反应 ②体积变化：正反应是气体体积缩小的反应 ③正反应为放热反应：ΔH<0，熵变：ΔS<0 ④自发性：常温(298 K)下，ΔH－TΔS<0，能自发进行 2、合成氨的适宜条件 温度/℃ 氨的含量/% 0.1MPa 10MPa 20MPa 30MPa 60MPa 100MPa 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 9.1 13.8 23.1 31.4 下表的实验数据是在不同温度、压强下，平衡混合物中氨的含量的变化情况(初始时氮气和氢气的体积比是1：3)。 压强越大，NH3%越大。 温度越低，NH3%越大。 一定条件下，按反应物的化学计量数之比投料，平衡时生成物的百分含量最高 数据分析： 增大压强、降低温度均有利于提高平衡混合物中氨的含量 ①浓度 n(N2):n(H2) ≈ 1:3时，平衡时氨气体积分数最大 原理分析：为提高平衡转化率，工业上采取迅速冷却的方法，使氨气变成液氨并及时分离减小生成物浓度，平衡向正向移动，提高氨的产率。 选用条件：增大氮气浓度，n(N2):n(H2) ≈ 1:3时，分离原料气并及时补充循环使用，使反应物保持一定的浓度 ②压强 条件n(N2):n(H2) =1:2.8 400 ℃ 原理分析：压强越大越好 选用条件：我国合成氨厂采用的压强为10～30 MPa 理由：压强越大，对材料的强度和设备的制造要求也越高，需要的动力也越大，这将会大大增加生产投资，并可能降低综合经济效益 ③温度与催化剂 条件：n(N2):n(H2) =1:2.8 10 MPa 理论分析：低温有利于提高原料的平衡转化率，实际生产中一般采用的温度为400～500 ℃。 理由：a.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; b.铁触媒在500 ℃左右时的活性最大 3、合成氨工业流程 ①、干燥、净化：除去原料气中的杂质，防止催化剂“中毒”而降低或丧失催化活性。 ②、压缩机加压：增大压强 ③、热交换：合成氨为放热反应，反应体系温度逐渐升高， 为原料气反应提供热量，故热交换可充分利用能源，提高经济效益。 ④、冷却：NH3的液化需较低温度，迅速冷却使气态氨变成液氨后及时从平衡混合物中分离，促使平衡向生成NH3的方向移动。 ⑤、循环使用原料气：因合成氨为可逆反应，平衡混合物中含有原料气，将NH3分离后的原料气循环利用，并及时补充N2和H2,使反应物保持一定的浓度，以利于合成氨反应，提高经济效益。 拓展：选择化工生产适宜条件的分析角度 分析角度 原则要求 从化学反应速率分析 既不能过快，又不能太慢 从化学平衡移动分析 既要注意外界条件对速率和平衡影响的一致性，又要注意二者影响的矛盾性 从原料的利用率分析 增加易得廉价原料，提高难得高价原料的利用率，从而降低生产成本 从实际生产能力分析 如设备承受高温、高压的能力等 从催化剂的使用活性分析 注意催化剂的活性对温度的限制 （2）在实际生产中，通入过量空气，原因是__________ （3）尾气中的SO2必须回收，原因是_________________________ 例1、在硫酸工业中，通过下列反应使SO2氧化成SO3：2SO2(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 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。 减少对环境的污染。 （1）在实际生产中，采用的压强为常压，原因是__________ 11 例2、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 例3、CO和NO都是汽车尾气中的有害物质，它们之间能缓慢发生反应：2NO（g）＋2CO（g） N2（g）＋2CO2（g） ΔH＜0，现利用此反应，拟设计一种环保装置，用来消除汽车尾气对大气的污染，下列设计方案可以提高尾气处理效果的是（ ） ①选用合适的催化剂 ②提高装置温度 ③降低装置的压强 ④向装置中放入碱石灰 A．①③ 　　　　 B．②④ C．①④ 　　　　 D．②③ C PPT模板：www.1ppt.com/moban/ PPT素材：www.1ppt.com/sucai/ PPT背景：www.1ppt.com/beijing/ PPT图表：www.1ppt.com/tubiao/ PPT下载：www.1ppt.com/xiazai/ PPT教程： www.1ppt.com/powerpoint/ 资料下载：www.1ppt.com/ziliao/ 个人简历：www.1ppt.com/jianli/ 试卷下载：www.1ppt.com/shiti/ 教案下载：www.1ppt.com/jiaoan/ 手抄报：www.1ppt.com/shouchaobao/ PPT课件：www.1ppt.com/kejian/ 语文课件：www.1ppt.com/kejian/yuwen/ 数学课件：www.1ppt.com/kejian/shuxue/ 英语课件：www.1ppt.com/kejian/yingyu/ 美术课件：www.1ppt.com/kejian/meishu/ 科学课件：www.1ppt.com/kejian/kexue/ 物理课件：www.1ppt.com/kejian/wuli/ 化学课件：www.1ppt.com/kejian/huaxue/ 生物课件：www.1ppt.com/kejian/shengwu/ 地理课件：www.1ppt.com/kejian/dili/ 历史课件：www.1ppt.com/kejian/lishi/ 合成氨常用的生产条件 浓度： 原料气：压强: 温度： 催化剂： 合成氨工业流程 使用铁触媒 400~500 ℃ 10 MPa~30 MPa 循环使用 将氨液化及时分离 课堂小结 14 $