【课件】+化学反应的调控课件高二化学人教版（2019）选择性必修1

第四节化学反应的调控第二章化学反应速率与化学反应平衡1、知道如何应用化学反应速率和化学平衡分析合成氨的适宜条件,体会应用化学原理分析化工生产条件的思路和方法,发展变化观念与平衡思想的学科核心素养。2、在合成氨适宜条件的讨论中，形成多角度分析化学反应和化工生产条件的思路，体会化学反应原理的应用价值。学习目标合成氨反应条件与原理分析本节重难点降温延长食物储存时间降低温度以此灭火生活中我们对化学反应的调控示例下面我们以工业合成氨生产条件的选择为例，研究化学反应的调控问题假如你是合成氨的工程师，工业生产时主要考虑的问题？探究一判断化学反应进行的方向方案可行N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-92.2kJ·mol-1可逆反应正反应是气体体积减小的反应ΔH<0、ΔS<0原理分析假如你是合成氨的工程师，工业生产时主要考虑的问题？（3）省-原料省（环境无污染、设备等）（2）快-速度快（1）多-产率高即提高氨的含量——化学平衡问题即提高单位时间里氨的产量——化学反应速率问题N2:空气中分离；

H2:C+H2O(g)=CO+H2（4）好从理论出发，科学家在实验室模拟该实验。研究发现：室温下将氮气、氢气混合，即使在实验允许的最大压强下也几乎得不到氨气合成氨反应条件与原理分析反应速率慢、产氨率较低思考：如何解决？外界条件改变增大合成氨的反应速率提高平衡混合物中氨的含量思路提示：合成氨反应条件与原理分析探究二合成氨条件的选择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原理分析ΔH＝－92.4kJ/mol增大升高增大加入铁触媒降低无影响增大增大N2＋3H22NH3高温、高压催化剂合成氨反应条件与原理分析探究二合成氨条件的选择分析表中数据，结合合成氨反应的特点，讨论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。不同条件下，合成氨反应达到化学平衡时反应混合物中氨的含量(体积分数)温度/℃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(初始时氮气和氢气的体积比是1∶3)数据分析图1:平衡混合物中氨的含量与温度、压强的关系图2：NH3的平衡体积分数随投料比变化的曲线温度升高，氨的含量降低压强增大，氨的含量增大高压、低温n(N2):n(H2)=1:3最优升高温度、增大压强可以使合成氨的反应速率增大降低温度、增大压强有利于提高平衡混合物中氨的含量那么，在实际生产中到底选择哪些适宜的条件呢？原理分析和数据分析结果一致合成氨实验的条件选择20%~40%我国的合成氨厂一般采用的压强为10MPa~30MPa压强越大，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-----大大增加生产投资，并可能降低综合经济效益压强合成氨条件的选择压强越大越好实际生产中一般采用的温度为400~500℃10%~30%达到平衡所需时间变长，工业生产中是很不经济温度合成氨条件的选择升温速率加快，低温产率高催化剂活性最大的温度高温、高压下，N2和H2的化合反应仍然进行十分缓慢

通常采用加入催化剂的方法，改变反应历程降低反应的活化能，使反应物在较低温度时能较快地发生反应催化剂合成氨条件的选择合成氨工业中普遍使用的是以铁为主体的名成分催化剂，又称铁触媒浓度合成氨条件的选择n(N2):n(H2)=1:3最优增大氮气（N2）浓度液化氨气及时从混合物中分离出去从原料成本来看，氢气的价格要比氮气的价格高，思考：如何提高氨气的产量？促使化学平衡正向移动，提高氨的产量合成氨的适宜条件(反应速率较快、催化剂活性较大)(反应速率较快、平衡正向移动)(反应速率较快，缩短到达平衡时间)

工业合成氨的适宜条件压强温度催化剂浓度10～30MPa400～500℃铁触媒N2和H2的的投料比为1∶3，及时分离氨合成氨的生产流程N2+H2干燥净化防止催化剂中毒N2+H2压缩机加压10MPa～30MPaN2+H2热交换N2+H2铁触媒400～500℃N2+H2+NH3冷却液态NH3N2+H2+NH3N2+H2充分利用能源增大压强促使化学平衡向生成氨气的方向移动原料气循环利用，提高原料利用率化工生产中调控反应的一般思路可行性分析分析调控方法选取恰当的反应实验摸索原理分析化学平衡反应速率设备要求、安全操作经济成本确定最佳条件考虑参加反应的物质

、

和

等本身因素组成结构性质尽量增大______，充分利用原料选择较快的________转化率反应速率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选择化工生产适宜条件的分析角度1.合成氨反应达到平衡时，NH3的体积分数与温度、压强的关系如图所示，据此分析合成氨工业中最有前途的研究方向是(

)A．提高分离技术B．研制耐高压的合成塔C．研制低温催化剂D．探索不用N2和H2合成氨的新途径答案C2.据报道，在300℃、70MPa下由二氧化碳和氢气合成乙醇已成为现实：2CO2(g)＋6H2(g)⇌CH3CH2OH(g)＋3H2O(g)，下列错误