【課件】+化學反應的調控課件高二化學人教版（2019）選擇性必修1

第四節(jié)化學反應的調控第二章化學反應速率與化學反應平衡1、知道如何應用化學反應速率和化學平衡分析合成氨的適宜條件,體會應用化學原理分析化工生產條件的思路和方法,發(fā)展變化觀念與平衡思想的學科核心素養(yǎng)。2、在合成氨適宜條件的討論中，形成多角度分析化學反應和化工生產條件的思路，體會化學反應原理的應用價值。學習目標合成氨反應條件與原理分析本節(jié)重難點降溫延長食物儲存時間降低溫度以此滅火生活中我們對化學反應的調控示例下面我們以工業(yè)合成氨生產條件的選擇為例，研究化學反應的調控問題假如你是合成氨的工程師，工業(yè)生產時主要考慮的問題？探究一判斷化學反應進行的方向方案可行N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-92.2kJ·mol-1可逆反應正反應是氣體體積減小的反應ΔH<0、ΔS<0原理分析假如你是合成氨的工程師，工業(yè)生產時主要考慮的問題？（3）省-原料?。ōh(huán)境無污染、設備等）（2）快-速度快（1）多-產率高即提高氨的含量——化學平衡問題即提高單位時間里氨的產量——化學反應速率問題N2:空氣中分離；

H2:C+H2O(g)=CO+H2（4）好從理論出發(fā)，科學家在實驗室模擬該實驗。研究發(fā)現：室溫下將氮氣、氫氣混合，即使在實驗允許的最大壓強下也幾乎得不到氨氣合成氨反應條件與原理分析反應速率慢、產氨率較低思考：如何解決？外界條件改變增大合成氨的反應速率提高平衡混合物中氨的含量思路提示：合成氨反應條件與原理分析探究二合成氨條件的選擇對合成氨反應的影響影響因素濃度溫度壓強催化劑增大合成氨的反應速率提高平衡混合物中氨的含量原理分析ΔH＝－92.4kJ/mol增大升高增大加入鐵觸媒降低無影響增大增大N2＋3H22NH3高溫、高壓催化劑合成氨反應條件與原理分析探究二合成氨條件的選擇分析表中數據，結合合成氨反應的特點，討論應如何選擇反應條件，以增大合成氨的反應速率、提高平衡混合物中氨的含量。不同條件下，合成氨反應達到化學平衡時反應混合物中氨的含量(體積分數)溫度/℃氨的含量/%0.1MPa10MPa20MPa30MPa60MPa100MPa20015.381.586.489.995.498.83002.2052.064.271.084.292.64000.4025.138.247.065.279.85000.1010.619.126.442.257.56000.054.509.1013.823.131.4(初始時氮氣和氫氣的體積比是1∶3)數據分析圖1:平衡混合物中氨的含量與溫度、壓強的關系圖2：NH3的平衡體積分數隨投料比變化的曲線溫度升高，氨的含量降低壓強增大，氨的含量增大高壓、低溫n(N2):n(H2)=1:3最優(yōu)升高溫度、增大壓強可以使合成氨的反應速率增大降低溫度、增大壓強有利于提高平衡混合物中氨的含量那么，在實際生產中到底選擇哪些適宜的條件呢？原理分析和數據分析結果一致合成氨實驗的條件選擇20%~40%我國的合成氨廠一般采用的壓強為10MPa~30MPa壓強越大，對材料的強度和設備的制造要求就越高，需要的動力也越大-----大大增加生產投資，并可能降低綜合經濟效益壓強合成氨條件的選擇壓強越大越好實際生產中一般采用的溫度為400~500℃10%~30%達到平衡所需時間變長，工業(yè)生產中是很不經濟溫度合成氨條件的選擇升溫速率加快，低溫產率高催化劑活性最大的溫度高溫、高壓下，N2和H2的化合反應仍然進行十分緩慢

通常采用加入催化劑的方法，改變反應歷程降低反應的活化能，使反應物在較低溫度時能較快地發(fā)生反應催化劑合成氨條件的選擇合成氨工業(yè)中普遍使用的是以鐵為主體的名成分催化劑，又稱鐵觸媒濃度合成氨條件的選擇n(N2):n(H2)=1:3最優(yōu)增大氮氣（N2）濃度液化氨氣及時從混合物中分離出去從原料成本來看，氫氣的價格要比氮氣的價格高，思考：如何提高氨氣的產量？促使化學平衡正向移動，提高氨的產量合成氨的適宜條件(反應速率較快、催化劑活性較大)(反應速率較快、平衡正向移動)(反應速率較快，縮短到達平衡時間)

工業(yè)合成氨的適宜條件壓強溫度催化劑濃度10～30MPa400～500℃鐵觸媒N2和H2的的投料比為1∶3，及時分離氨合成氨的生產流程N2+H2干燥凈化防止催化劑中毒N2+H2壓縮機加壓10MPa～30MPaN2+H2熱交換N2+H2鐵觸媒400～500℃N2+H2+NH3冷卻液態(tài)NH3N2+H2+NH3N2+H2充分利用能源增大壓強促使化學平衡向生成氨氣的方向移動原料氣循環(huán)利用，提高原料利用率化工生產中調控反應的一般思路可行性分析分析調控方法選取恰當的反應實驗摸索原理分析化學平衡反應速率設備要求、安全操作經濟成本確定最佳條件考慮參加反應的物質

、

和

等本身因素組成結構性質盡量增大______，充分利用原料選擇較快的________轉化率反應速率分析角度原則要求從化學反應速率分析既不能過快，又不能太慢從化學平衡移動分析既要注意外界條件對速率和平衡影響的一致性，又要注意二者影響的矛盾性從原料的利用率分析增加易得廉價原料，提高難得高價原料的利用率，從而降低生產成本從實際生產能力分析如設備承受高溫、高壓能力等從催化劑的使用活性分析注意催化劑的活性對溫度的限制選擇化工生產適宜條件的分析角度1.合成氨反應達到平衡時，NH3的體積分數與溫度、壓強的關系如圖所示，據此分析合成氨工業(yè)中最有前途的研究方向是(

)A．提高分離技術B．研制耐高壓的合成塔C．研制低溫催化劑D．探索不用N2和H2合成氨的新途徑答案C2.據報道，在300℃、70MPa下由二氧化碳和氫氣合成乙醇已成為現實：2CO2(g)＋6H2(g)?CH3CH2OH(g)＋3H2O(g)，下列錯誤