人教版高中化学选择性必修1第2章第4节化学反应的调控课件.ppt

第四节化学反应的调控目标素养1.认识化学反应速率和化学平衡的综合调控在生产、生活和科学研究中的重要作用。2.知道催化剂可以改变反应历程,对调控化学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。4.能针对合成氨典型案例,从限度和速率等角度综合分析化学反应和化工生产条件的选择和优化。知识概览一、合成氨反应的理论分析1.合成氨反应的反应特点。合成氨反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。已知298K时,ΔH=-92.4kJ·mol-1,ΔS=-198.2J·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)焓变:ΔH0,熵变ΔS0。(4)自发性:常温(298K)下,ΔH-TΔS0,能自发进行。2.提高合成氨反应速率和提高平衡转化率的条件比较。3.在一定温度和压强下,反应物N2和H2的物质的量之比为1∶3时平衡混合气中氨的含量最高。为提高原料的利用率,可将未转化的N2和H2分离后循环使用。?微判断1(1)合成氨反应的正反应放热,降低温度有利于反应正向进行,所以温度越低越好。()(2)合成氨反应中使用催化剂可增大反应速率,提高单位时间内氨的产率。()(3)采取最合适的生产条件,可使合成氨反应中原料的转化率达到100%。()(4)合成氨工业将分离氨后的原料气循环使用可提高原料的利用率。()×√×√二、工业合成氨的适宜条件的选择1.选择原则。(1)尽量增大反应物的转化率,充分利用原料。(2)选择较大的化学反应速率,提高单位时间内的产量。?(3)考虑设备的要求和技术条件。2.工业合成氨反应的适宜条件。(1)压强。①适宜条件:10MPa~30MPa。?②理论依据: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就越高,这会大大增加生产投资,降低综合经济效益。?(2)温度。①适宜条件:400~500℃。?②理论依据:该温度下催化剂的活性最大,反应速率比较大,氨的含量也相对较高。?(3)催化剂。适宜条件:以铁为主体的多成分催化剂(又称铁触媒)。?(4)浓度。①适宜条件:采用迅速冷却的方法,使气态氨变成液氨后及时从平衡混合物中分离出去;原料气循环使用,及时补充N2和H2。②理论依据:减小生成物浓度,提高反应物的转化率。三、化学反应的调控影响化学反应进行的因素有两个方面,一是参加反应的物质的组成、结构和性质等本身因素,二是温度、压强、浓度、催化剂等反应条件。化学反应的调控,就是通过改变反应条件使一个可能发生的反应按照某一方向进行,综合考虑影响化学反应速率和化学平衡的因素。?微判断2(1)在合成氨中,为增加H2的转化率,充入的N2越多越好。()(2)工业合成氨的反应是ΔH0、ΔS0的反应,在任何温度下都可自发进行。()(3)使气态氨变成液氨后及时从平衡混合物中分离出去,可提高原料的利用率。()(4)在工业生产条件优化时,只考虑经济性就行,不用考虑环保。()××√×(5)合成氨反应选择在400~500℃进行的重要原因是催化剂在500℃左右时的活性最大。()√微训练某工业生产中发生反应:2A(g)+B(g)M(g)ΔH0。下列有关该工业生产的说法正确的是()。A.工业上合成M时,一定采用高压条件,因为高压有利于M的生成B.若物质B廉价易得,工业上一般采用加入过量的B以提高A和B的转化率C.工业上一般采用较高温度合成M,因温度越高,反应物的转化率越高D.工业生产中常采用催化剂,因为生产中使用催化剂可提高M的日产量答案:D解析:加入过量B只能提高A的转化率,B的转化率降低;温度升高,平衡逆向移动,反应物的转化率降低;使用催化剂可降低反应的活化能,提高反应速率。工业生产中选择适宜生产条件的思路问题探究在工业生产和生活中,人们为了达到某一目的而采取了一些有效的措施。例如,为了使炉火燃烧更旺,常常鼓入适量的空气;为了更好地保存食物,常采用冷藏或抽真空的方法;工业合成氨需要选择适当的温度、压强、催化剂等以提高生产效率。1.为什么鼓入适量的空气会使炉火燃烧更旺?提示:增大氧气的浓度,增大反应速率。2.工业合成氨需要从哪些方面考虑选择适当的反应条件以提高生产效率?提示:从化学反应速率和化学平衡角度考虑,同时兼顾设备、安全、经济效益、社会效益等方面。3.工业合成氨中如何调整反应物浓度以提高氨气产量?提示:合成氨反应中,反应物的转化率并不