新教材高中化学化学反应的方向限度与速率第4节化学反应条件的优化-工业合成氨课件鲁科版选择性

课标解读课标要求素养要求1.了解如何应用化学反应速率和化学平衡原理分析合成氨的适宜条件。2.了解应用化学反应原理分析化工生产条件的思路和方法，体验实际生产条件的选择与理论分析的差异。3.认识化学反应速率和化学平衡的调控在工业生产中的重要作用。1.科学态度与社会责任：结合生产实例，讨论化学反应条件的选择和优化，形成从限度、速率、能耗等多角度综合调控化学反应的基本思路，发展“绿色化学”的观念和辩证思维的能力。2.证据推理与模型认知：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。知识点一合成氨反响的限度

2.反响特点可逆减小＜＜＜能

降低增大

想一想.合成氨反响中，为了提高原料转化率，通常如何处理反响后的尾气？

判一判.1.因为合成氨常温下是一个自发的反响，所以这个反响很容易发生()×2.在合成氨的工业生产中，反响物氮气和氢气的转化率相等()×知识点二合成氨反响的速率2.浓度与合成氨反响速率之间的关系

增大减小催化剂增大增大升高知识点三合成氨生产的适宜条件〔1〕选择合成氨生产条件时，既不能片面地追求高①_________，也不应只追求高②__________，而应该寻求③_______________________________的反响条件。〔2〕考虑原料的④______、未转化的合成气〔氮气和氢气〕的⑤________、⑥_________的综合利用等。转化率反响速率价格循环使用反响热以较高的反响速率获取适当转化率影响因素选择条件（1）温度反应温度控制在⑦____________、左右（2）物质的量（3）压强（4）催化剂选择⑨_________、作催化剂（5）浓度

铁

想一想.〔1〕合成氨时，增大压强既可提高反响速率，又可提高氨的产量，那么在合成氨工业中压强是否越大越好？为什么？[答案]不是。压强越大需要的动力越大，对设备的制造要求越高。〔2〕合成氨时，降低温度有利于平衡向生成氨的方向移动，那么生产中是否温度越低越好？为什么？

探究点工业生产中选择适宜生产条件的原那么

压强转化率温度

问题1：根据化学理论和以上数据综合分析，为了使二氧化硫尽快地转化为三氧化硫，从化学反响速率的角度考虑，应该选择什么样的条件？提示高温、高压、催化剂。问题2：根据化学理论和以上数据综合分析，为了使二氧化硫尽量多地转化为三氧化硫，从化学反响限度的角度考虑，应该选择什么样的条件？提示低温、高压。

提示在此温度下催化剂的活性最高。

问题5：在生产中，通入过量空气的目的是什么？

问题6：根据上述分析，实际工业生产中该反响应选择的条件是什么

工业生产中选择适宜生产条件的原那么1.从可逆性、反响前后气态物质化学计量数的大小关系、焓变三个角度分析化学反响的特点。2.根据反响特点具体分析外界条件对速率和平衡的影响;从速率和平衡的角度进行综合分析，再充分考虑实际情况，选出适宜的外界条件。浓度增大反应物的浓度增大反应物的浓度、减小反应产物的浓度不断地补充反应物，及时地分离出反应产物催化剂加合适的催化剂加合适的催化剂外界条件有利于加快速率的条件控制有利于平衡正向移动的条件控制综合分析结果温度高温低温兼顾速率和平衡，考虑催化剂的适宜温度高温在设备条件允许的前提下，尽量采取高温并考虑催化剂的活性压强高压（有气体参加）高压在设备条件允许的前提下，尽量采取高压外界条件有利于加快速率的条件控制有利于平衡正向移动的条件控制综合分析结果续表低压兼顾速率和平衡，选择适宜的压强外界条件有利于加快速率的条件控制有利于平衡正向移动的条件控制综合分析结果续表

B

解题感悟化工生产条件的选择需要注意的问题〔1〕选取适宜的化工生产条件时，既要考虑反响速率问题，又要考虑化学平衡移动的问题，同时也要考虑化工生产中的动力、材料、设备、催化剂等因素的影响，综合选取适宜条件。〔2〕温度的选择，不仅要考虑速率、平衡问题，同时还要照顾到催化剂的活性。〔3〕压强的选择，除了考虑速率和平衡问题，还要考虑对设备的技术要求和本钱问题。1.在合成氨反响中使用催化剂和施加高压，以下表达中正确的选项是()A.都能提高反响速率，都对化学平衡无影响B.都对化学平衡有影响，但都不影响到达平衡状态所用的时间C.都能缩短到达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响到达平衡状态所用的时间，而施加高压无此效果C

防止合成塔中的催化剂中毒

低温、高压

高温、低压

C

2.在其他条件不变的情况下，能使合成氨反响进行程度增大的方法是()A.升高温度 B.减小压强C.使用催化剂 D.及时别离出氨气D[解析]合成氨的反响是放热反响，且反响前后气体体积减小。升高温度，会使平衡向吸热的逆反响方向移动，使合成氨反响进行程度减小，A项不符合题意；减小压强，平衡会向气体体积增大的逆反响方向移动，使合成氨反响进行程度减小，B项不符合题意；使用催化剂，平衡不移动，合成氨反响进行程度不发生变化，C项不符合题意；及时别离出氨气，减小反响产物浓度，平衡正向移动，能使合成氨反响进行程度增大，D项符合题意。3.[2021山东德州高二月考]哈伯创造了以低本钱制造大量氨的方法，如下图是哈伯法合成氨的流程图，其中为提高原料转化率而采取的措施是()A.①②③ B.②④⑤ C.①③⑤ D.②③④B[解析]氮气和氢气在高温、高压和催化剂条件下反响生成氨气，正反响是气体体积减小的放热反响。净化气体是为了防止杂质气体对催化剂产生影响，不能提高原料的转化率，①不符合题意；加压，平衡正向移动，可以提高原料的利用率，②符合题意；使用催化剂，可以加快反响速率，但平衡不移动，不能提高原料转化率，③不符合题意；别离出氨气，平衡正向移动，提高了原料的转化率，④符合题意；氮气和氢气再循环，可提高原料的转化率，⑤符合题意。

D[解析]合成氨工业考虑单位时间的产量问题，并未让合成氨反响到达平衡，因为让反响到达平衡需要一定的时间，时间太长得不偿失。1.[2021山东泰安高二月考]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下图。

〔2〕上图中条件选定的主要原因是_______〔填字母〕。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BC

〔3〕改变反响条件，会使平衡发生移动。以下图表示随条件改变，氨气的百分含量的变化趋势。当横坐标为压强时，变化趋势正确的选项是__________〔填字母，下同〕，当横坐标为温度时，变化趋势正确的选项是__________。

[解析]考查压强、温度对化学平衡的影响。

B[解析]B项，加热可以加快化学反响速率，放热反响也可能在加热条件下进行，故不正确。易错警示〔1〕化工生产过程中很多原料是可以循环利用的，但是并不是循环利用就是转化率高。〔2〕催化剂的活性与压强没有关系，只与温度有关系。

C

D

B

A

D

BC

AC