化学反应的调控【 知识精讲+备课精思+拓展提升 】 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第四节

化学反应的调控1课时

[学习目标]1.认识化学反应速率和化学平衡的综合调控在生产、生活和科学研究领域中的重要作用。2.知道催化剂可以改变反应历程，对调控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，能讨论化学反应条件的选择和优化。[重点难点]1.以工业合成氨为例，能从限度、速率等角度对化学反应和化工生产条件进行综合分析。2.了解理论和实际工业生产的差异。新课引入日常生活中对化学反应的调控隔离可燃物灭火、隔绝空气灭火或降温灭火，食物储存在冰箱中延长保存时间试分析合成氨反应的特点？据此思考如何选择合适条件，加快合成氨反应速率、提高氨的产率一、合成氨条件的理解1.合成氨反应的特点

N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)已知298K时：ΔH＝－92.4kJ·mol－1，ΔS＝－198.2

J·mol－1·K－1(1)自发性：常温(298K)下，ΔH－TΔS<0，能自发进行。(2)可逆性：反应为可逆反应。(3)熵变：ΔS<0，正反应是气体体积缩小的反应。(4)焓变：ΔH<0，正反应是放热反应。2.原理分析条件提高反应速率提高平衡转化率压强增大压强增大压强温度升高温度降低温度催化剂使用无影响浓度增大反应物浓度增大反应物浓度，降低生成物浓度如何选择反应条件，以增大反应速率、提高平衡转化率？(利用影响反应速率的因素和勒夏特列原理分析)交流讨论特别注意：二者在温度这一措施上是不一致的一、合成氨条件的理解3.数据分析特别注意：二者在温度这一措施上是不一致的一、合成氨条件的理解请完成学案上的导思、导练导思授课老师可根据需要选择使用正误判断(1)在合成氨的实际生产中，温度越低，压强越大越好(

)(2)在合成氨中，加入催化剂能提高原料的转化率(

)(3)催化剂在合成氨中质量没有改变，因此催化剂没有参与反应(

)(4)增大反应物的浓度，减少生成物的浓度，可以提高氨的产率(

)(5)合成氨中在提高速率和原料的转化率上对温度的要求是一致的(

)×××√×导练1.下列有关合成氨工业的说法正确的是A.N2的量越多，H2的转化率越大，因此，充入的N2越多越有利于NH3的合成B.恒容条件下充入稀有气体有利于NH3的合成C.工业合成氨的反应是熵增加的放热反应，在任何温度下都可自发进行D.工业合成氨的反应是熵减小的放热反应，在常温时可自发进行应选择一个合适的投料比ΔH－TΔS<0时反应自发进行，而合成氨该反应ΔH<0、ΔS<0，故在常温条件下能自发进行对平衡无影响√授课老师可根据需要选择使用导练2.在合成氨反应中使用催化剂和施加高压，下列叙述正确的是A.都能提高反应速率，都对化学平衡无影响B.都对化学平衡有影响，但都不影响达到平衡状态所用的时间C.都能缩短达到平衡状态所用的时间，只有施加高压对化学平衡有影响D.使用催化剂能缩短反应达到平衡状态所用的时间，而施加高压无此效果催化剂能提高反应速率，缩短达到平衡的时间，不能使平衡移动；施加高压既能提高反应速率，缩短达到平衡的时间，也能使化学平衡向生成NH3的方向移动。N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)√二、工业合成氨的适宜条件思考交流工业合成氨反应条件的选择主要基于哪些因素考虑？结合课本内容，实际生产中选择哪些适宜的条件呢?注意选择这些条件的理由化学反应速率；化学反应限度；生产实际催化剂铁触媒、10～30MPa、400～500℃1.合成氨反应条件的选择原则从反应速率和反应限度两个角度尽量增大反应物的转化率，充分利用原料；(1)选择较快的化学反应速率，提高单位时间内的产量；(2)考虑设备的要求和技术条件。(3)二、工业合成氨的适宜条件选择依据2.合成氨反应的适宜条件压强越大，需要的动力越大，对材料强度和设备的制造要求就越高。压强：10～30MPa该温度下催化剂的活性最大，反应速率比较快，氨的含量也相对较高。温度：400～500℃以铁为主体的多成分催化剂。催化剂：铁触媒适宜条件二、工业合成氨的适宜条件适宜条件选择依据2.合成氨反应的适宜条件n(N2)∶n(H2)=1∶2.8投料，适时分离出氨气。适当提高N2的浓度，来提高H2的转化率。浓度提高原料的利用率，未反应的N2和H2循环使用并及时补充N2和H2其他(兼顾环保和效益)二、工业合成氨的适宜条件3.合成氨的生产流程二、工业合成氨的适宜条件请完成学案上的导思、导练导思授课老师可根据需要选择使用1.正误判断(1)工业合成氨的反应是ΔH<0、ΔS<0的反应，在任何温度下都可自发进行(

)(2)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(

)(3)在工业生产条件优化时，只考虑经济性就行，不用考虑环保(

)(4)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(

)×√×√导思2.在硫酸工业中，通过下列反应使SO2氧化成SO3：2SO2(g)＋O2(g)

2SO3(g)ΔH＝－196.6kJ·mol－1。(已知：催化剂是V2、O5，在400～500℃时催化剂效果最好)下表列出了在不同温度和压强下，反应达到平衡时SO2的转化率。温度/℃平衡时SO2的转化率/%0.1MPa0.5MPa1MPa5MPa10MPa45097.598.999.299.699.755085.692.994.997.798.3(1)从理论上分析，为了使二氧化硫尽可能多地转化为三氧化硫，应选择的条件是

。450℃、10MPa导思(2)在实际生产中，选定的温度为400～500℃，原因是_______________________________________________________________________________________

。

在此温度下，催化剂活性最高。温度较低，会使反应速率减小，达到平衡所需时间变长；温度较高，SO2的转化率会降低2.在硫酸工业中，通过下列反应使SO2氧化成SO3：2SO2(g)＋O2(g)

2SO3(g)ΔH＝－196.6kJ·mol－1。(已知：催化剂是V2、O5，在400～500℃时催化剂效果最好)下表列出了在不同温度和压强下，反应达到平衡时SO2的转化率。温度/℃平衡时SO2的转化率/%0.1MPa0.5MPa1MPa5MPa10MPa45097.598.999.299.699.755085.692.994.997.798.3导思(3)在实际生产中，采用的压强为常压，原因是______________________________________________________________________________________________

。(4)在实际生产中，通入过量的空气，原因是_____________________________

。(5)尾气中SO2必须回收，原因是_______________________________________

。

在常压下SO2的转化率就已经很高了(97.5%)，若采用高压，平衡能向右移动，但效果并不明显，且采用高压时会增大对设备的要求而增大生产成本

增大反应物O2的浓度，有利于提高SO2的转化率

防止污染环境；循环利用，提高原料的利用率(合理即可)归纳总结

选择化工生产适宜条件的分析角度分析角度原则要求从化学反应速率分析既不能过快，又不能太慢从化学平衡移动分析既要注意外界条件对速率和平衡影响的一致性，又要注意二者影响的矛盾性从原料的利用率分析增加易得廉价原料，提高难得高价原料的利用率，从而降低生产成本从实际生产能力分析如设备承受高温、高压的能力等从催化剂的使用活性分析注意催化剂的活性对温度的限制导练1.下列有关合成氨工业的叙述，可用勒夏特列原理来解释的是A.使用铁触媒，使N2和H2混合气体有利于合成氨B.高压比常压条件更有利于合成氨的反应C.700K左右比室温更有利于合成氨的反应D.合成氨时采用循环操作，可提高原料的利用率√使用催化剂，对平衡移动没有影响，不能用勒夏特列原理来解释该反应是反应前后气体体积减小的反应，加压有利于合成氨气，可用解释放热反应，高温不利于合成氨气，700K左右是考虑催化剂的活性，不能解释循环操作可提高原料的利用率，不能用勒夏特列原理来解释授课老师可根据需要选择使用导练2.某工业生产中发生反应：2A(g)＋B(g)

M(g)

ΔH<0。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的产量√高压对设备要求会很高只能提高A的转化率，B的转化率降低升温，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，提高反应速率自我测试1231.硫酸是一种重要的化工产品，目前主要采用“接触法”进行生产。下列有关接触氧化反应2SO2＋O2

2SO3的说法正确的是A.只要选择适宜的条件，SO2和O2就能全部转化为SO3B.该反应达到平衡后，反应就完全停止了，即正、逆反应速率均为零C.在达到平衡的体系中，充入由18O原子组成的O2后，SO2中18O含量减少，SO3中18O含量增多D.在工业合成SO3时，要同时考虑反应速率和反应能达到的限度两方面的问题√可逆反应，SO2和O2不能全部转化为SO3达到平衡后反应不停止，正、逆反应速率相等且不为零因为反应可逆，SO2中18O含量也增多自我测试1232.有平衡体系：CO(g