第二章 第四节 化学反应的调控-【金版新学案】2026-2027学年高中化学选择性必修1 化学反应原理同步课堂高效讲义教师用书Word（人教版 双选）

第四节　化学反应的调控

[学习目标]　1.认识化学反应速率和化学平衡的综合调控在生产、生活和科学研究领域中的重要作用。　2.知道催化剂可以改变反应历程，对调控反应速率具有重要意义。　3.能运用温度、浓度、压强和催化剂对化学反应速率的影响规律解释生产、生活、实验室中的实际问题，能讨论化学反应条件的选择和优化。　4.以工业合成氨为例，能从限度、速率等角度对化学反应和化工生产条件进行综合分析。

任务一　合成氨反应的原理分析

一、合成氨反应的特点

1.反应原理：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　 ΔH＝－92.4 kJ·mol－1。

2.反应特点

(1)可逆性：反应为可逆反应；

(2)体积变化：正反应为气体体积减小的反应；

(3)焓变：ΔH＜0；

(4)熵变：ΔS＜0；

(5)自发性：ΔH－TΔS＜0，常温下能自发进行。

二、原理探究

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？填入下表。

三、数据分析

根据课本P47表2-2在不同温度和压强下(初始时N2和H2的体积比为1∶3)，平衡混合物中氨的含量实验数据分析，提高反应速率的条件是升高温度、增大压强；提高平衡混合物中氨的含量的条件是降低温度、增大压强。二者在温度这一措施上是不一致的。实验数据的分析与理论分析的结论是一致的。

1.判断正误

(1)工业合成氨的反应是放热反应，任何温度下都能自发进行。(　　)

提示：错误；工业合成氨的反应是放热、熵减的反应，它是低温自发。

(2)1 mol N2与足量的H2在一定条件下合成氨，充分反应后能得到2 mol氨气。(　　)

提示：错误；合成氨的反应是可逆反应，不可能进行到底。

(3)工业合成氨中，温度越高，压强越大越有利于氨的合成。(　　)

提示：错误；合成氨的反应是放热反应，温度升高不利于氨的合成。

(4)在合成氨中，加入催化剂能提高原料的转化率。(　　)

提示：错误；催化剂不影响转化率。

2.在工业合成硫酸中，其中一步反应为2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－196.6 kJ·mol－1。

根据反应特点，利用原理分析，增大反应速率的措施有　　　　　　　　　　　，

增大原料转化率的措施有　　　　　　　　　　　　　。

答案：增大SO2和O2的浓度，增大压强，升高温度，选用合适的催化剂　增大压强，降低温度(合理即可)

任务二　工业合成氨的适宜条件

[交流研讨]　(1)增大压强既可提高反应速率，又可提高氨的产量，那么在合成氨工业中压强是否越大越好？为什么？

提示：不是。因为温度一定时，增大混合气体的压强对合成氨的速率和平衡都有利，但压强越大需要的动力越大，对材料和设备的制造要求越高，一般采用的压强为10～30 MPa。

(2)既然降低温度有利于平衡向生成氨的方向移动，那么生产中是否温度越低越好？为什么？

提示：不是。因为从化学平衡的角度考虑，合成氨在低温时有利于平衡向生成氨的方向移动，但是温度过低时反应速率很慢，需要很长时间才能达到平衡，很不经济，所以实际生产中，一般采用的温度为400～500 ℃。

(3)工业合成氨主要考虑哪些因素？

提示：化学反应速率、原料的利用率、单位时间内的产量、生产中的耗能、设备条件等因素。

(4)怎样提高N2、H2的利用率？

提示：将未化合的N2、H2循环使用。

工业合成氨的适宜条件