-第二章第四节 化学反应的调控 课件 高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

第二章化学反应速率与化学平衡广南县第一中学校第四节

化学反应的调控引入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化学反应的调控化学反应的调控一.化学反应的调控

1.合成氨反应及其特点

N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH＝−92.4kJ•mol−1

合成氨反应是可逆反应。

由化学方程式中的化学计量数关系可知，正反应是气体分子数减小的反应。根据ΔH＝−92.4kJ•mol−1可知，正反应是放热反应。123反应特点化学反应的调控增大升高增大降低增大增大使用无影响思考与讨论2.工业合成氨生成条件的选择化学反应的调控2.工业合成氨生成条件的选择（2）数据分析化学反应的调控结论分析①升高温度，氨的含量降低。这与反应速率是矛盾的；②增大压强，氨的含量增大。这与反应速率是一致的。那么实际生成中到底选择哪些适宜的条件呢？化学反应的调控(3)合成氨实际生成选择压强原理分析表明，合成氨时压强越大越好；但压强大，对材料的强度和设备的制造要求就越高，需要的动力也越大，这将会大大增加生产投资，并可能降低综合经济效益。

目前，一般采用的压强为10MPa~30MPa。2.工业合成氨生成条件的选择化学反应的调控温度根据平衡移动原理，合成氨应采用低温以提高平衡转化率。但温度降低会使反应速率减小，达到平衡时间变长，这在工业生产中是很不经济的。

目前，一般采用的温度为400~500℃。(3)合成氨实际生成选择2.工业合成氨生成条件的选择化学反应的调控催化剂使用催化剂能改变反应历程，降低反应活化能，使反应物在较低温度时能较快地进行反应。目前合成氨工业中普遍使用的是铁触媒。铁触媒在500℃左右时活性最大，这也是合成氨一般选择400~500℃进行的重要原因。(3)合成氨实际生成选择2.工业合成氨生成条件的选择化学反应的调控浓度

(3)合成氨实际生成选择2.工业合成氨生成条件的选择

为提高平衡转化率，工业上采取迅速冷却的方法，使氨气变成液氨并及时分离，分离后的原料气N2和H2，并及时补充循环使用，使反应物保持一定的浓度。化学反应的调控综上可知,要使合成氨的化学反应具有理想的反应速率和反应物的平衡转化率,应掌握合成氨化学反应本身的特点,运用化学反应速率和化学平衡原理,同时考虑合成氨生产中的动力、材料、设备等因素,综合确定合成氨的条件。当前,从所用催化剂的活性对温度的要求、工业生产对化学反应的速率与限度的要求、制作生产设备的材料性能和技术水平、追求生产投入与产品的最大正效益等实际情况来看,400~500℃的温度、10~30MPa的压强和铁触媒的组合是合成氨的最佳条件。化学反应的调控3.化学反应的调控含义：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。考虑实际因素a.结合设备条件、安全操作、经济成本等情况，综合考虑影响化学反应速率和化学平衡的因素，寻找合适的生产条件。b.根据环境保护及社会效益等方面的规定和要求做出分析，权衡利弊，才能实施生产。化学反应的方向课堂练习在硫酸工业中，通过下列反应使SO2

氧化为SO3：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)

ΔH<0。下表列出了在不同温度和压强下，反应达到平衡时SO2转化率的统计数据：温度不同压强下SO2的转化率/%0.1MPa0.5MPa1MPa5MPa10MPa450℃97.598.999.299.699.7550℃85.692.994.997.798.3化学反应的方向(1)从理论上分析，使SO2尽可能多、尽可能快地转化为SO3，应选择的条件是什么？(2)在实际生产中，选定450℃，其原因是什么？(3)在实际生产中，采用的压强为常压，其原因是什么？(4)在实际生产中，通入过量的空气，其原因是什么？(5)尾气中的SO2必须回收，其原因是什么？化学反应的方向提示：(1)低温、高压。(2)该反应是放热反应，升高温度，转化率降低；此温度下催化剂的活性最高。(3)0.1MPa(常压)下SO2的转化率已经很高，若采用较大的压强，不仅SO2的转化率提高很少，且需要更大动力，对设备的要求更高，增加成本。(4)增大O2浓度，提高SO2的转化率。(5)SO2有毒，防止污染环境。化学反应的方向(2021·孝感高二测试)可逆反应3H2(g)＋N2(g)2NH3(g)

ΔH<0，达到平衡后，为了使H2的转化率增大，下列选项中采用的三种方法都正确的是(

)A．升高温度，减小压强，增加氮气B．降低温度，增大压强，加入催化剂C．升高温度，增大压强，增加氮气D．降低温度，增大压强，分离出部分氨√课堂练习化学反应的方向在合成氨工业中，为增加NH3的日产量，实施下列措施的变化过程中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700K左右的高温而不是900K的高温D．采用2×107Pa～5×107Pa的压强√课堂练习化学反应的方向合成氨工业的原料气中含有少量CO，CO会使催化剂失去催化能力(催化剂中毒)，因此，在进入合成塔前必须将其除去。一般用醋酸二氨合铜溶液来吸收原料气中的CO，其反应为Cu(NH3)2Ac(aq)＋CO(g)＋NH3(g)[Cu(NH3)3CO]Ac(aq)(正反应为放热反应)。(1)醋酸二氨合铜吸收CO的生产适宜条件是

。(2)吸收CO后的醋酸铜氨溶液经过处理后可再生，恢复其吸收CO的能力以供循环使用，醋酸铜氨溶液再生的生产适宜条件是

。课堂练习化学反应