2.4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二

该高中化学课件以“化学反应的调控”为核心，聚焦工业合成氨，从生活中防锈、降温等调控实例导入，衔接工业粮食增产需求，通过反应可行性分析、平衡与速率理论探究，到实际生产条件综合调控，构建从生活到工业、从理论到实践的学习支架。 其亮点在于理论与实践深度融合，通过合成氨反应K值、ΔG数据及平衡转化率表格分析，培养科学思维，结合铁触媒选择、压强温度实际参数等体现科学探究与实践。学生能提升解决真实问题能力，教师可依托完整案例高效开展教学。

化学反应的调控 人教版 选择性必修1 第二章第四节 生活中——化学反应的调控 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： 降温以此延长储存时间 降低温度以此灭火 刷油漆以此防锈 工业上——化学反应的调控 民以食为天 粮食增产 吃不饱 吃的饱 如何使粮食增产呢？ 禾下乘凉梦 改良品种 粮食危机 肥料 工业上——化学反应的调控 制氮肥的原料 1898年，英国科学家克鲁克斯发出了“向空气要氮肥”的号召 氮的固定 N2 氮肥 应该选择何种方式固氮呢？ 对空气变面包的反应合成氨进行分析 德国化学家哈伯被称为“向空气要面包”的人。 可行性分析：工业合成氨 从K的角度分析:优先选择哪一个反应？ 从ΔG的角度分析:优先选择哪一个反应？ 可行性分析：工业合成氨 N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH＝−92.4 kJ•mol−1 (3) 省 (4) 好 (2) 快 (1) 多 提高平衡混合物里氨的含量 提高单位时间里氨的产量 降低成本，提高原料利用率 保护环境，对设备的要求 ——化学平衡 ——化学反应速率 如何调控反应条件使它满足工业化生产的要求呢? 平衡分析（理论）：工业合成氨 如果你是化工工程师，你如何选择反应条件提高合成氨的平衡转化率？ N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) ∆H ＝－92.4 kJ/mol 对合成氨反应的影响 影响因素 浓度 温度 压强 催化剂 提高平衡混合物中氨的含量         平衡分析（理论）：工业合成氨 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 (初始时氮气和氢气的体积比是1：3) 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 如何分析看懂表格数据？ 平衡分析（理论）：工业合成氨 从第一次在实验室制取氨到工业化生产氨，却整整花了159年！ 1900年，经研究该反应可以发生，但反应太慢，认为毫无工业价值 反应快慢问题 反应限度问题 合成氨究竟难在哪里？ 该反应K值大，可行性大 甚至常温常压下转化率也不低 速率分析（理论）：工业合成氨 如果你是化工工程师，你如何选择反应条件提高合成氨的速率？ N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) ∆H ＝－92.4 kJ/mol 对合成氨反应的影响 影响因素 浓度 温度 压强 催化剂 提高平衡混合物中氨的含量         增大合成氨的反应速率 移走氨 降温 增大 不影响 速率分析（理论）：工业合成氨 外界条件 使NH3生产得快 使NH3生产得多 理论选择适宜条件 压强 温度 催化剂 反应物浓度 增大浓度 高温 使用 增大浓度 低温 无影响 增大浓度 矛盾 ？ ？ 速率分析 平衡分析 高压 高压 高压 一致 综合调控（实际）分析：工业合成氨 N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH＝−92.4 kJ•mol−1 (3) 省 (4) 好 (2) 快 (1) 多 提高平衡混合物里氨的含量 提高单位时间里氨的产量 降低成本，提高原料利用率 保护环境，对设备的要求 ——化学平衡 ——化学反应速率 如何调控反应条件使它满足工业化生产的要求呢? 综合调控（实际）分析：工业合成氨 1.压强 N2(g)＋3H2(g) ⇌ 2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol－1 【原理分析】 【实际选用】 【理由】 我国的合成氨厂一般采用的压强为10～30MPa ①对材料的强度和设备的制造要求越高； ②将氮氢混合气压缩到极高的压强，消耗的能量越大; ③在超高压下，氢气会渗透到钢材内部，与碳发生反应，使钢材变脆（“氢蚀”），极大增加设备破裂和爆炸的风险。 综合调控（实际）分析：工业合成氨 2.温度 N2(g)＋3H2(g) ⇌ 2NH3(g) 常温下K＝5.0×108 【原理分析】 【实际选用】 【理由】 ΔH＝－92.4 kJ·mol－1 采用温度400~500℃ 1.温度降低可以提高平衡转化率，为什么没有在常温合成氨？ 2.合成氨反应为什么慢？ 3.怎样降低反应的活化能？ 综合调控（实际）分析：工业合成氨 【原理分析】 加催化剂可改变反应历程，加快反应速率 【实际选用】 目前，普遍使用以铁为主体成分的催化剂，即 。 铁触媒 图2：催化剂不同温度下的催化能力 注意： ①催化剂铁触媒在500 ℃左右时的活性最大 ②混有的杂质使催化剂“中毒”，原料气必须经过净化 3.催化剂 高温能提高速率，但转化率小，且催化剂在500 ℃时活性最大 综合调控（实际）分析：工业合成氨 3.催化剂 扩散 → 吸附 → 表面反应 → 脱附 → 扩散 理解催化剂作用下的反应历程 综合调控（实际）分析：工业合成氨 4.浓度 图：NH3的平衡体积分数随投料比变化的曲线 观察图像，投料比为多少时平衡转化率最高？ 但是实验测得适当提高N2的浓度，即N2和H2的物质的量比为1：2.8时，更能促进氨的合成。 还有无其他方法可选择？ 综合调控（实际）分析：工业合成氨 4.浓度 合成氨的整个工业生产包括造气、净化、合成氨三大部分 净化 消除造气过程中夹带的杂质，防止催化剂中毒：因吸附或沉积毒物而使催化剂活性降低或丧失。 P51.4 氨的分离 原料气的循环利用 反应产生的热 预热合成气 该反应在常温下不能自发，有没有办法使反应发生？ 已知298K下该反应 ΔH=+24.81 kJ/mol ΔS=+2.33 J·mol-1·K-1 金属钾的制备：Na(s)+KCI(s) NaCI(s)+K(s)能否自发？ Na(l)+KCI(l) NaCI(l)+K(g) 【应用3—金属钾的制备】 K Na KCl NaCl 熔点/℃ 63.6 97.8 770 801 沸点/℃ 774 887.9 1500 1413 850℃ ΔH=+116 kJ/mol ΔS=+99.5 J·mol-1·K-1 综合调控（实际）分析：工业合成氨 温度：400~500℃ 压强：10 MPa~ 30 MPa 催化剂：铁触媒 浓度：增大氮气浓度、液化氨气 (反应速率较快、催化剂活性较大) (反应速率较快、平衡正向移动) (反应速率较快，缩短到达平衡时间) N2＋3H2 2NH3 催化剂 高温、高压 (反应速率较快、提高氢气的转化率) 总结工业生产中调控化学反应的一般思路和方法。 可自发 优先考虑催化剂 大大提高转化率 温度、浓度、压强等 $