化学反应的调控课件高二上学期化学人教版选择性必修12

化学选择性必修一第二章化学反应速率与化学平衡

第四节化学反应的调控思考：假如你是一个化工厂的老板对工业你主要应考虑哪些问题？1、经济效益2、社会效益可行性、成本、产率、生产效率、设备、条件等环境提高综合经济效益理论实际提高单位时间内的产量（从化学反应的速率考虑）提高平衡混合物中生成物的含量（从化学平衡的移动考虑）从生产成本、动力、材料、设备等对上述理论探讨进一步论证，以得出合理的结论。人工合成氨N2+3H2

2NH3高温、高压催化剂NO3－用空气制造面包的圣人——弗里茨·哈伯因发明用氮气和氢气合成氨的方法获得1918年诺贝尔化学奖如何从空气制得面包？哈伯（1918年）合成氨的基础开发工作合成氨与三次诺贝尔化学奖博施（1931年）实现了合成氨的工业化埃特尔（2007年）揭开了合成氨的反应机理卡尔·博施格哈德·埃特尔弗里茨·哈伯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工业合成氨时主要考虑的因素有哪些？(3)便宜(4)绿色(2)快(1)多提高平衡混合物里氨的含量提高单位时间里氨的产量降低成本，提高原料利用率保护环境，对设备的要求——化学平衡——化学反应速率1.反应原理：(1)可逆性：反应为

反应。(2)熵变：ΔS

0，正反应是气体体积

的反应。(3)焓变：ΔH

0，是

反应。一、合成氨反应条件的原理分析：可逆<缩小<放热(4)该反应的自发性如何？N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g)△H＝－92.2kJ•mol-1

∆S＝－198.2J•K-1•mol-1请根据反应的焓变和熵变分析在298K时合成氨反应能否正向自发进行？△G=△H－T△S=－33.14kJ·mol－1＜0，可以自发

3、反应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增大反应物浓度增大反应物浓度升高温度降低温度增大压强增大压强使用催化剂无影响以增大合成氨的反应速率、提高平衡混合物中按的含量4、数据分析不同条件下，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条件提高反应速率提高平衡转化率综合结果压强温度催化剂浓度

提高合成氨反应速率和平衡转化率的条件比较高压高压高压高温低温兼顾速率和平衡，且考虑催化剂活性使用无影响使用增大反应物浓度增大反应物浓度，降低生成物浓度增大反应物浓度，且不断减少生成物浓度学以致用

提升关键能力

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√校本P562.下列有关合成氨工业的说法正确的是(

)

√1、压强但是对材料的强度和设备的制造要求也越高，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，我国的合成氨厂一般采用的压强为10～30MPa压强越大，速率、转化率都大

综合分析二

、工业合成氨反应条件的控制：N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g)△H＝－92.2kJ•mol-1

2、温度综合分析低温能提高平衡转化率，但速率慢，到达平衡时间长，经济效益差，高温温能提高速率，但转化率小，且催化剂在500

℃时活性最大目前，一般采用的温度为400~500

℃二、工业合成氨反应条件的控制：N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g)△H＝－92.2kJ•mol-1

3、催化剂催化剂，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进行反应。弗里茨·哈伯：锇或用铀—碳化铀作催化剂锇：效果好，但储量极少且锇蒸汽有剧毒。铀：价格昂贵，性质过于敏感卡尔·博施：寻找廉价、安全、稳定的催化剂。6500次试验，2500种不同配方，最终选用活化温度700K左右的含铅镁促进剂的铁触媒。铁触媒二、工业合成氨反应条件的控制：图2：催化剂不同温度下的催化能力②混有的杂质使催化剂“中毒”，原料气必须经过净化①催化剂铁触媒在500℃左右时的活性最大4、浓度图：NH3的平衡体积分数随投料比变化的曲线①从化学平衡的角度分析，在氮气和氢气的物质的量比为1：3时，平衡转化率最大，但是实验测得适当提高N2的浓度，即N2和H2的物质的量比为1：时，更能促进氨的合成。在温度与压强的最佳条件下，平衡混合物中氨的含量仍不高二、工业合成氨反应条件的控制：N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g)△H＝－92.2kJ•mol-1

4、浓度②不断地补充反应物或者及时的分离生成物有利于工业生产a、迅速冷却氨气成液态并及时分离b、将氨分离后的原料气循环使用，并及时补充氮气和氢气，

使反应物保持一定的浓度。1、合成氨常用的生产条件：①催化剂：铁触媒②温度：400~500℃③压强:10MPa~30MPa④浓度：将氨及时分离出来，原料气循环使用，补充N2和H2小结：工业合成氨的适宜条件2、合成氨工业流程：学以致用

提升关键能力

√校本P57

√校本P573.(2023·烟台高二检测)合成氨工业在20世纪初期形成，工艺日趋成熟。下列关于工业合成氨的叙述正确的是(

)

√校本P574、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。【问题探究】硫酸工业中，通过下列反应使SO2转化为SO3:SO2+O2

⇌SO3

△H<0。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/

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