2.3 化学反应的调控(PPT课件)-【满分思维】2026-2027学年高中化学选择性必修第一册配套课件（人教版）

第四节 化学反应的调控 1 学习目标 素养目标 1.通过工业合成氨适宜 条件的选择与优化，认识 化学反应速率和化学平衡 的综合调控在生产、生活 和科学研究中的重要作 用。 【变化观念与平衡思想】 能运用化学 反应速率和化学平衡的规律分析说明 生产、生活实际中的化学变化。 【证据推理与模型认知】 通过对表 格、图像的处理，能对问题情境中的 关键要素进行分析并建构相应的模 型，能运用模型解释化学平衡的移 动，揭示现象的本质和规律。 2 学习目标 素养目标 2.在合成氨适宜条件的 讨论中，形成多角度分析 化学反应和化工生产条件 的思路，体会化学反应原 理的应用价值 【科学态度与社会责任】 具有可持续 发展意识和绿色化学观念，能运用化 学反应原理对与化学有关的社会热点 问题作出正确的价值判断 续表 3 学习任务 化学反应的调控 ◆ 新课探究 ◆ 课堂评价 ◆ 课后习题 4 学习任务 化学反应的调控 【课前自主预习】 合成氨反应条件的原理分析 1.反应原理 <m></m> <m></m> 新 课 探 究 5 2.反应特点 可逆 减小 能 新 课 探 究 6 3.影响因素 (1)增大合成氨反应速率的措施：______温度、______压强、______ 反应物浓度、____________等。 (2)提高平衡混合气体中氨含量的措施：______温度、______压强、 ______反应物浓度等。 升高 增大 增大 使用催化剂 降低 增大 增大 新 课 探 究 7 ［问题思考］ (1)既然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。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，对材料的强度和设备的 制造要求越高，这将会大大增加生产投资，一般采用的压强为 。 新 课 探 究 8 (2)合成氨采用低温时可提高平衡转化率,但为何未采用更低的温度? 提示：温度降低会使反应速率减小,达到平衡所需的时间变长,这在工 业生产中是很不经济的。另外,合成氨所需的催化剂铁触媒的活性在 左右最大。 (3)在合成氨工业中要使用催化剂，既然催化剂对化学平衡的移动没 有影响，为什么还要使用呢？ 提示：为了加快反应速率，采用以铁为主体的多成分催化剂。 新 课 探 究 9 【核心知识讲解】 1.化学反应调控的实例——工业合成氨 (1)反应条件的选择 反应条件 对化学反应 速率的影响 对平衡混合 物中氨含量 的影响 合成氨条件的选择 增大压强 增大反应速 率 平衡正向移 动，平衡混 合物中氨的 含量提高 压强增大，有利于氨的合 成，但需要动力大，对材 料、设备的要求高，故采用 的高压 新 课 探 究 10 反应条件 对化学反 应速率的 影响 对平衡混合 物中氨含量 的影响 合成氨条件的选择 升高温度 增大反应 速率 平衡逆向移 动，平衡混 合物中氨的 含量降低 温度要适宜，既要保证反应 有较快的速率，又要使反应 物的转化率不能太低，故采 用 的温度，并 且在该温度下催化剂的活性 最大 续表 新 课 探 究 11 反应条件 对化学反 应速率的 影响 对平衡混合 物中氨含量 的影响 合成氨条件的选择 使用催化剂 增大反应 速率 没有影响 工业上一般选用铁触媒作催 化剂(以铁为主体的多成分 催化剂) 续表 新 课 探 究 12 (2)综上，工业上通常采用铁触媒、在 和 的条件下合成氨。 (3)采用迅速冷却的方法，使气态氨变成液态氨后及时从平衡混合物 中分离出去，以促使化学平衡向生成 的方向移动。 (4)原料气的充分利用 合成氨反应的转化率较低，从原料充分利用的角度分析，工业生产 中可将 分离后的原料气循环使用，以提高原料的利用率。 新 课 探 究 13 【知识迁移应用】 例1 [2026·湖北襄阳一中等校高二月考]工业合成氨是人类科学技术 的一项重大突破。下列说法正确的是( ) A.工业合成氨一般选择 是为了促进平衡正向移动 B.工业合成氨中未转化的合成气循环利用，可以提高反应物的转化率 C.由于 在空气中含量高，因此可以直接将空气与氢气混合通入反 应炉 D.将生成的氨气及时液化分离，可促进平衡正向移动，加快反应速率 √ 新 课 探 究 14 [解析] 工业合成氨选择 主要是铁触媒催化剂在该温度 范围内活性最好，利于加快反应速率，而非促进平衡正向移动(高温 不利于放热反应的正向进行)，A错误； 循环利用未转化的合成气，可提高原料的利用率，使反应物的转化率 提高，B正确； 直接将空气与氢气混合通入反应炉，空气中的氧气会与氢气混合，易 发生爆炸，且空气中含有其他杂质气体，会使催化剂中毒，C错误； 及时分离氨气可减少产物浓度，促进平衡正向移动，反应物、生成物 浓度均会降低，反应速率降低，D错误。 新 课 探 究 15 例2 [2025·广东广州八十九中高二月考]工业制备硫酸的生产过程及 相关信息如下。下列有关说法正确的是( ) 温度/ 不同压强下接触室中 的平衡转化率/% 450 97.5 99.7 550 85.6 97.7 工艺流程 新 课 探 究 16 A.循环利用的物质是 B. 为放热反应 C.吸收塔中 表现强氧化性 D.实际生产中，接触室中应采用温度，压强 的生产条件 √ 新 课 探 究 17 [解析] 为可逆反应，未参与反应的 可循环利用，A错误； 由表知，在相同压强下，升高温度， 的平衡转化率减小，则 为放热反应，B正确； 吸收塔中是为了吸收 ，不体现强氧化性，C错误； 时，和两条件下 的平衡转化率相差不大， 但 压强大，对动力和设备要求高，则实际生产中，接触室中 应采用温度，压强 的生产条件，D错误。 新 课 探 究 18 1.判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (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( ) × [解析] 工业合成氨的反应是放热反应，熵变小于零，因此高温不能 自发进行。 (2)从合成塔出来的混合气体中,只占 ,所以氨的产率很低( ) × [解析] 从合成塔出来的混合气体中,只占 ,说明经过液化后氨 气的体积分数比较小，不能说明氨的产率很低。 课 堂 评 价 19 (3)氨易液化,、 在实际生产中可循环使用,所以总体来说合成氨 的产率很高( ) √ (4)铁触媒作催化剂可加快反应速率,且有利于化学平衡向合成氨的方 向移动( ) × [解析] 铁触媒作催化剂可加快反应速率,但不能改变化学平衡移动方 向和转化率。 课 堂 评 价 20 (5)在、 下由二氧化碳和氢气合成乙醇已成为现实: ,该反应需在 下进行,可推测该反应是吸热反应( ) × [解析] 反应需在 下进行，不能决定该反应是放热反应还是吸 热反应。 课 堂 评 价 21 2.[2026·湖北武汉二中高二月考]哈伯工业合成氨的流程如图所示， 为提高原料平衡转化率采取的措施是( ) A.①②③④⑤ B.②③④⑤ C.②④⑤ D.②③④ √ 课 堂 评 价 22 [解析] ①净化干燥的目的是去除原料气中的杂质，防止催化剂中毒， 保证反应正常进行，不影响化学平衡，无法提高原料平衡转化率； ②加压：合成氨反应为气体分子数减少的反应 ， 增大压强平衡正向移动，可提高原料转化率； ③催化反应中，催化剂只加快反应速率，不影响平衡， 高温 因正反应放热，反而会使平衡逆向移动，降低转化率，故③不能提 高原料的平衡转化率； 课 堂 评 价 23 ④液化分离 ，减小生成物浓度，平衡正向移动，可提高原料的转 化率； 和 再循环，让未反应原料重新参与反应，可提高原料总转化 率；综上所述，符合题意的为②④⑤，故选C。 课 堂 评 价 24 3.合成氨工艺是人工固氮最重要的途径。合成氨的简要流程和反应方 程式如下： 课 堂 评 价 25 (1)图中 的主要成分是________，这样操作的目的是______________ _____________________。 、 循环利用、，提高原料的利用率 [解析] 为可逆反应，氮气、氢气不能完 全转化为氨气，冷凝器中氨气液化，分离出液氨后剩余原料气 、 循环利用，有利于提高原料的利用率，的主要成分是、 。 课 堂 评 价 26 (2)有利于提高合成氨平衡产率的条件为_____。 A.低温 B.高温 C.低压 D.高压 E.催化剂 [解析] 合成氨反应放热，降低温度，平衡正向移动；合成氨反应的 气体化学计量数之和减小，增大压强，平衡正向移动；催化剂对平 衡无影响，有利于提高合成氨平衡产率的条件为低温、高压。 √ √ 课 堂 评 价 27 (3)时，若在容积为 的恒容密闭容器中充入 和 ， 后达到平衡，测得的浓度为 。 [解析] 时，若在容积为的恒容密闭容器中充入 和，后达到平衡，测得的浓度为 ， 则此段时间内消耗 ，根据反应方程式可知，反应消耗 ，生成 。 课 堂 评 价 28 ①计算此段时间的反应速率____________________， 的 转化率为_____。 [解析] 反应速率， 的 转化率为 。 课 堂 评 价 29 ②已知时，则(3)中的反应温度___(填“ ”“ ”或“ ”)300。 [解析] 已知时，中 ，正反 应放热，温度越高平衡常数越小，则反应温度 。 课 堂 评 价 30 ③若向平衡后的体系中同时加入、 、 ，该反应是否处于平衡状态？____(填“是”或“否”)，此时 ___(填“ ”或“ ”或“”) 。 否 [解析] 若向平衡后的体系中同时加入、 、 ， ，该反应没 有达到平衡状态，反应正向 进行，此时 。 课 堂 评 价 31 课后习题 32 学习任务 化学反应的调控 1.[2025·辽宁名校联盟高二联考]工业上用和 合成氨的反应是放 热反应，在合成氨的实际生产中，温度通常控制在 左右。这 是因为 ( ) A.高温有利于提高反应物的平衡转化率 B.高温能使逆反应速率减慢 C.在该温度范围内催化剂活性最强 D.在该温度下反应的平衡常数最大 √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 33 [解析] 对于放热反应，低温有利于提高反应物的转化率，A错误； 升高温度，正、逆反应速率均增大，B错误； 在 左右时，铁触媒催化剂的活性最高，可以加快反应速率， C正确； 升高温度，合成氨反应的平衡常数减小，D错误。 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 34 2.[2026·湖北武汉重点中学高二联考]工业合成氨的流程图如图所示。 下列说法错误的是( ) A.步骤①的目的是防止混入杂质使催化剂中毒 B.步骤②中“加压”既可以提高原料的转化率，又可以加快反应速率 C.步骤③选择 的重要原因是催化剂活性最高 D.步骤③④⑤均有利于提高原料的平衡转化率 √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 35 [解析] 步骤①中“净化”的目的是除去杂质以防止催化剂铁触媒中毒， A正确； 合成氨的反应为气体分子数减小的反应，加压有利于平衡正向移动， 提高原料转化率，加压也可以提高反应速率，B正确； 由图可知工业生产中，催化合成氨的反应温度为，说明 时催化剂的催化活性最高，C正确； 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 36 催化剂只能提高反应速率，不能提高平衡转化率，合成氨反应为放 热反应，高温不利于平衡正向移动，而液化分离出和、 的 循环再利用均可以使平衡正向移动，所以步骤④⑤有利于提高原料 的平衡转化率，步骤③不利于提高原料的平衡转化率，D错误。 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 37 3.在硫酸工业中，通过下列反应使 氧化成 。下表 列出了在不同温度和压强下，反应达到平衡时 的转化率。下列说 法错误的是( ) 温度/ 平衡时 的转化率/% 450 97.5 98.9 99.2 99.6 99.7 550 85.6 92.9 94.9 97.7 98.3 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 38 A.理论上，高压低温能使尽可能多地转化为 B.实际生产中考虑到对设备的要求，通常采用常压条件即可 C.该反应为放热反应，所以为了保证产率，工业生产中温度越低越好 D.尾气中的 必须回收，以减少空气污染 √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 39 [解析] 理论上高压、低温能使的催化氧化平衡正向移动，使 尽可能多地转化为 ，A正确； 反应为气体分子数减小的反应，增大压强平衡正向移动，从理论上分 析，选择高压，但常压下的转化率已经很高了，继续增大压强，虽然 的平衡转化率会提高，但不明显，且会增加设备成本，增大投资 和能量消耗，在实际生产中，为了降低成本采用常压条件，B正确； 低温下化学反应速率较慢，考虑生产效率问题，温度并不是越低越 好，通常选用 ，C错误； 尾气中含有，为防止空气污染， 需回收处理，D正确。 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 40 4.[2026·河北邢台一中高二月考]恒压条件下，密闭容器中将、 按照体积比为合成 ，其中涉及的主要反应： Ⅰ. Ⅱ. 在不同催化剂作用下发生反应Ⅰ和反 应Ⅱ，在相同的时间段内 的选 择性和产率随温度的变化如图所示。 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 41 A.保持恒温恒压下充入氮气，不影响 的产率 B.合成甲醇的适宜工业条件是约，催化剂选择 C.使用， 以上，升高温度甲醇的产率降低，原因 可能是催化剂的活性降低 D.使用， 以上，升高温度甲醇的产率降低，可能是因为反 应Ⅱ平衡正向移动 已知：的选择性 。下列 说法正确的是( ) √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 42 [解析] 恒温恒压下充入氮气，容器容积增大，反应物与生成物的总 分压减小，反应Ⅰ平衡逆向移动，和 的物质的量增加，从而导 致反应Ⅱ的反应物浓度增大，平衡正向移动，故 的产率增加， A错误； 时，相同条件下使用催化剂 ，甲醇选择性更高，且 的产率较高，故合成甲醇 的适宜工业条件为约 、催 化剂选择 ，B错误； 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 43 以上时温度较高，反应Ⅰ为放热反应，升温平衡逆向移动， 而反应Ⅱ为吸热反应，升温平衡正向移动，导致甲醇的产率降低， C错误； 使用催化剂， 以上甲醇的选择性降低，且升温反应Ⅱ平衡 正向移动，该条件下主要以反应Ⅱ为 主，导致甲醇的产率降低，D正确。 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 44 5.和生成的反应为 ,在 的催化作用下的反应历程如下 (“*”表示吸附态): 化学吸附:; 。 表面反应:;; 。 脱附: 。 其中, 的吸附分解反应活化能高、反应速率慢,决定了合成氨的整体 反应速率。请回答下列问题: 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 45 (1)有利于提高合成氨平衡产率的条件有____(填字母)。 A.低温 B.高温 C.低压 D.高压 E.催化剂 [解析] 是气体分子数减小的放热反应,低温有利于平衡正向移动,提高平衡产 率,A正确、B错误; 低压促进平衡逆向移动,不利于提高平衡产率,高压促进平衡正向移动， 有利于提高平衡产率，C错误、D正确; 催化剂只改变反应速率,不改变化学平衡,不能提高平衡产率, 错误。 √ √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 46 (2)实际生产中,常用铁触媒作催化剂,控制温度为 左右,压强为 左右,原料气中和物质的量之比为 。分析说明 原料气中 过量的两个理由：_________________________________ _________________;_________________________________________ _________________________。 原料气中相对易得,适度过量有利 于提高的转化率 的吸附分解是决定反应速率的步骤,适度过 量有利于提高整体反应速率 [解析] 原料气中相对易得,增加氮气的量有利于提高 的转化率; 的吸附分解是决定反应速率的步骤,氮气适度过量有利于提高整体 反应速率。 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 47 (3)关于合成氨工艺的说法,正确的是______(填字母)。 A.合成氨反应在、下的 小于零 B.当温度、压强一定时,在原料气和的比例不变 中添加少量惰 性气体,有利于提高反应物平衡转化率 C. 易液化,不断将液氨移去,有利于反应正向进行 D.分离空气可得,通过天然气和水蒸气转化可得 ,原料气须经过 净化处理,以防止催化剂中毒和发生安全事故 √ √ √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 48 [解析] 是气体分子数减小的放热反应,该反应的 小于零,A正确; 当温度、压强一定时,在原料气和的比例不变 中添加少量惰性 气体,总体积增大,相当于减压,平衡逆向移动,不能提高反应物平衡转 化率,B错误; 易液化,不断将液氨移去,有利于反应正向进行,C正确; 合成氨的反应在合成塔中发生,原料气中的是从空气中分离得到的, 是通过天然气和水蒸气转化得到的，原料气须经过净化处理,以防 止催化剂中毒和发生安全事故,D正确。 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 49 6.乙烯是石油化工最基本原料之一。 Ⅰ.乙烷在一定条件下可脱氢制得乙烯： 。 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 50 (1)提高乙烷平衡转化率的措施有__________、___________________ __________________。 [解析] ，该反应是气体分子数 增大的吸热反应，提高乙烷平衡转化率的措施有减小压强、升高温 度或及时移出生成物。 减小压强 升高温度 (或及时移出生成物) 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 (2)一定温度下，向恒容密闭容器通入等物质的量的和 ，发生 上述反应，平衡时乙烷的转化率为，体系总压强为 ， 该反应的平衡常数____ (用平衡分压代替平衡浓度计算，分 压 总压×物质的量分数)。 15 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 52 [解析] 一定温度下，向恒容密闭容器通入等物质的量的和 ， 假设都为，发生上述反应，乙烷的平衡转化率为 ，根据三 段式得 该反应的平衡常数 。 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 53 Ⅱ.在乙烷中引入 可以降低反应温度，减少积碳。涉及如下反应： (3)根据盖斯定律，反应的 ____________(写出代数式)。 [解析] 根据盖斯定律，反应减去反应的2倍得到反应 ，则 。 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 54 (4)常压下，在某催化剂作用下按照 投料制备 乙烯，体系中和在含碳产物中的物质的量百分数及 转化 率随温度的变化如图所示。 在 温度范围内，下列说法正确的有_____(填字母)。 A. 产率随温度升高而增大 B. 的含量随温度升高而增大 C. 在体系中的物质的量百分数随温 度升高而增大 D.此催化剂的优点是在较低温度下降低 的平衡产率 √ √ 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 55 [解析] 从 的转化率不断增大分析，反应都未达到平衡，且 转化率增大幅度大于 在含碳产物中百分数减小幅度，所以 产率随温度升高而增大，A正确； 因为反应未达平衡，在三个反应中，随温度升高，反应物的转化率 都增大，生成水的量都增大，因此 的含量随温度升高而增大，B正确； 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 56 根据图中信息 转化率增大，则 在体系中的物质的量百分数 随温度升高而降低，C错误； 因为反应并未达到平衡，图中信息仅显示相同时间内 的百分含量， 没有显示不同温度下的平衡产率，所以不能说明该催化剂在较低 温度下降低 的平衡产率，D错误。 课 后 习 题 1 2 3 4 5 6 57 $