（人教A版选择性必修第一册）高二化学同步讲义 第12讲 化学反应的调控（学生版+教师版）.docxVIP

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第12讲

第12讲化学反应的调控

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一、合成氨反应的原理分析

工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，其反应如下：

N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol-1

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？请填入下表。

对合成氨反应的影响

影响因素

浓度

温度

压强

催化剂

增大合成氨的反应速率

提高平衡混合物中氨的含量

二、合成氨反应的数据分析

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(初始时氮气和氢气的体积比是1：3)。

思考与交流：合成氨的反应，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？

思考与交流：综合上述两个方面，分析增大合成氨的反应速率与提高平衡混合物中氨的含量所应采取的措施是否一致。在实际生产中到底选择哪些适宜的条件呢?

三、合成氨反应的条件调控

工业合成氨的适宜条件

压强

10～30MPa

温度

400～500℃

催化剂

铁触媒

浓度

N2和H2的物质的量之比为1∶2.8的投料比，氨及时从混合气中分离出去

思考与交流

（1）工业上合成氨为什么

（1）工业上合成氨为什么不采用更高压强？

（2）工业上合成氨为什么不采用更高温度？

四、调控化学反应需考虑的问题

1．反应限度：要考虑尽量增大反应物的__________，充分利用原料。

2．反应速率：要选择较快的____________，提高单位时间内的产量。

3．生产要求：要考虑设备的要求和技术条件。

对点训练

对点训练

题型一：合成氨的条件调控

【例1】在合成氨工业中，为增加NH3的日产量，下列操作与平衡移动无关的是（）

A．不断将氨分离出来

B．使用催化剂

C．采用500℃左右的高温而不是700℃的高温

D．采用2×107～5×107Pa的压强

【变1-2】（双选）（2020·河北石家庄市·正定中学高二开学考试）2018年是合成氨工业先驱哈伯(P·Haber)获得诺贝尔奖100周年。N2和H2生成NH3的反应为：N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)ΔH(298K)=-46.2kJ·mol-1。关于合成氨工艺的下列理解正确的是

A．合成氨反应在不同温度下的ΔH和ΔS都小于零

B．控制温度(773K)远高于室温，是为了保证尽可能高的平衡转化率和快的反应速率

C．当温度、压强一定时，在原料气(N2和H2的比例不变)中添加少量惰性气体，有利于提高平衡转化率

D．基于NH3有较强的分子间作用力可将其液化，不断将液氨移去，利于反应正向进行

【例2】合成氨工业对化学工业和国防工业具有重要意义。工业合成氨生产示意图如图所示。

(1)X的化学式为________。

(2)图中条件选定的主要原因是________(填字母编号)。

A．温度、压强对化学平衡的影响

B．铁触媒在该温度时活性大

C．工业生产受动力、材料、设备等条件的限制

(3)改变反应条件，会使平衡发生移动。如图表示随条件改变，氨气的百分含量的变化趋势。当横坐标为压强时，变化趋势正确的是__________，当横坐标为温度时，变化趋势正确的是________(填字母编号)。

题型二：化学反应的条件调控

【例4】下列生活和生产中的做法或事实，与调控反应速率无关的是（）

A．牛奶放在冰箱中冷藏

B．使用加酶洗衣粉洗涤衣物

C．汽车的橡胶轮胎中要添加抑制剂

D．工业合成氨时，及时将氨气液化分离

【例6】一种新型煤气化燃烧集成制氢发生的主要反应如下：

Ⅰ.

Ⅱ.

Ⅲ.

Ⅳ.

副反应：

Ⅴ.

Ⅵ.

回答下列问题：

（1）已知反应Ⅰ、Ⅱ的平衡常数、随温度的变化如图1、图2所示。

①由反应Ⅴ和反应Ⅵ可知，_______；反应Ⅰ的_______(填“”或“”)0。

②温度小于800℃时，，原因是_______。

③为提高反应Ⅱ中的转化率，可采取的措施是_______(写一条)。

④T℃时，向密闭容器中充入1和3，只发生反应Ⅱ，此时该反应的平衡常数，的平衡转化率为_______。

（2）从环境保护角度分析，该制氢工艺中设计反应Ⅲ的优点是_______。

（3）起始时在气化炉中加入1C、2及1，在2.5下，气体的组成与温度的关系如图3所示。

①200~725℃时，的量不断减少的原因是_______。

②725~900℃时，的物质的量分数快速减小，其原因是_______。

【例7】科学家在利用碳水化合物消除污染气体和生成新能源方面取得重大成果。

(1)①甲醇是一种绿色可再生能源，在高效健化剂的作用下，CH4可与NO2反应，消除NO2的污染，改善雾霾天气，发生的反应为：CH4(g)+