化工生产中反应条件的控制课件

人教版《化学与技术》第一单元走进化学工业第一节化工生产过程中的基本问题生产中反应条件的控制学校：毕节市第一中学授课人：张丽媛人教版《化学与技术》第一单元走进化学工业第一节化工生产过程中的基本问题第一页，共二十六页。学习目标1、能用勒夏特列原理选择二氧化硫催化氧化的合适条件。2、充分体会合作学习的乐趣。第二页，共二十六页。亨利·勒夏特列/勒·夏特利埃(LeChatelier,HenriLouis)(1850~1936)，法国化学家。他研究过水泥的煅烧和凝固、陶器和玻璃器皿的退火、磨蚀剂的制造以及燃料、玻璃和炸药的发展等问题。勒夏特列还发明了热电偶和光学高温计，高温计可顺利地测定3000℃以上的高温。他发明了氧炔焰发生器，迄今还用于金属的切割和焊接。第三页，共二十六页。勒·夏特列不仅是一位杰出的化学家，还是一位杰出的爱国者。当第一次世界大战发生时，法兰西处于危急中，他勇敢地担任起武装部长的职务，为保卫祖国而战斗。第四页，共二十六页。勒·夏特列原理的应用可以使某些工业生产过程的转化率达到或接近理论值，同时也可以避免一些并无实效的方案(如高炉加高的方案)，其应用非常广泛。勒夏特列原理：如果改变影响化学平衡的一个条件（浓度、温度或压强等），平衡就会向着能够减弱这种改变的方向移动一、理论知识储备第五页，共二十六页。复习回顾：1、影响化学反应速率的因素有哪些？指在一定条件下的可逆反应里，正反应和逆反应的速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。注意：（1）前提是“一定条件下的可逆反应”；（2）实质是“正反应和逆反应速率相等”；（3）标志是“反应混合物中各组分的浓度保持不变”。2、什么是化学平衡？反应物浓度、温度、压强（对有气体参加的反应）、催化剂第六页，共二十六页。定义：可逆反应中，旧化学平衡的破坏，新化学平衡建立过程叫做化学平衡的移动。V正≠V逆V正=V逆≠0条件改变平衡1

不平衡平衡2建立新平衡破坏旧平衡V正=V逆≠0′′一定时间化学平衡的移动′′【思考与交流】有哪些条件能改变化学平衡呢？第七页，共二十六页。条件的改变平衡移动方向平衡移动的结果增大反应物浓度减小反应物浓度增大压强升高温度向正反应方向移动向逆反应方向移动向气体体积缩小的方向移动向吸热反应方向移动反应物浓度减小反应物浓度增大体系压强减小体系温度降低【学生活动一】小组讨论完成下表第八页，共二十六页。2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)△H<0催化剂硫酸工业生产的适宜条件:

二、生产中反应条件的控制[问题1]请同学们分析这个反应有什么特点？特点：a、可逆反应b、正反应为放热反应c、正反应是气体体积缩小的反应。第九页，共二十六页。【学生活动二】小组合作探究讨论1问题2讨论2讨论3第十页，共二十六页。[问题2]要提高此反应的生产效益，具体应从哪些方面来考虑？要使SO3生成得更快（即提高单位时间里SO3的产量）——化学反应速率问题要使SO3生成得更多（即提高平衡混合物里SO3的含量）——化学平衡问题提高三氧化硫的生产效益第十一页，共二十六页。反应2SO2+O22SO3（正反应为放热反应）使SO3生成得快（从反应速率分析）使SO3生成得多（从化学平衡分析）压强温度催化剂浓度目的选择条件高压高温使用催化剂增大反应物浓度高压低温无影响增大反应物浓度

减小生成物浓度【讨论1】第十二页，共二十六页。请同学们对比下表的实验数据，检查自己的理论推断是否正确。0.10.511040099.299.699.799.950093.596.997.899.360073.785.889.596.4表2温度、压强对SO2平衡转化率的影响【原料气成分（体积分数）：SO27%，O211%,N282%;压强：0.1Mpa】1Mpa=106pa,1atm=1.01×105pa转化率/%温度/℃压强/Mpa第十三页，共二十六页。分别从化学反应速率和化学平衡两个角度分析合成SO3的合适条件。

结

论从反应速率的角度看：温度越高、压强越大，化学反应越快，使用合适的催化剂，反应加快，单位时间内生成的SO3越多；从化学平衡的角度看：高压、低温，平衡时生成物SO3的含量（体积分数)高。2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)△H<0催化剂第十四页，共二十六页。[讨论2]1、既然增大压强可提高反应速率，又可提高SO3的含量，那么在硫酸工业中压强是否越大越好？2、既然降低温度有利于平衡向生成SO3的方向移动，那么在硫酸工业中温度是否越低越好？3、催化剂对化学平衡没有影响，在硫酸工业中是否需要使用催化剂？二、生产中反应条件的控制[提示]综合考虑化学反应速率和化学平衡移动的原理，再根据工业生产特点和实际需要，选择合成硫酸的适宜条件。第十五页，共二十六页。对于上述SO2的催化氧化反应：如果其它条件不变，分别改变下列条件，将对化学平衡有什么影响？①增大O2的浓度；②减小SO3的浓度。2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)△H<0催化剂[讨论3]第十六页，共二十六页。1.低温(400~500℃)2.常压3.合适的催化剂4.适当过量的空气2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)△H<0催化剂二、生产中反应条件的控制硫酸生产中的适宜条件：第十七页，共二十六页。实际生产中的环境、设备等因素与实验室不同，需将实验室过程放大。所以，要根据实际情况来选择合适的反应条件。2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)△H<0催化剂(1)低温(400~5000C)(2)常压(3)适当过量的空气三个适宜条件：第十八页，共二十六页。黄铁矿空气流矿渣SO2、O2、N2、水蒸气以及一些杂质冷的SO2、O2、N2热的SO2、O2、N2SO3、SO2、O2、N2SO2、O2、N298.3%硫酸炉第十九页，共二十六页。合成氨的适宜条件压强：20MPa---50MPa温度：500ºC左右催化剂：铁触媒浓度：将氨气液化后及时分离出来，过量N2N2+3H22NH3铁触媒500ºC20MPa----50MPa合成氨的反应原理：△H<0【迁移应用】请解释合成氨适宜条件的选择原因。第二十页，共二十六页。N2+3H22NH3铁触媒500ºC20MPa----50MPa合成氨的反应原理：△H<0第二十一页，共二十六页。使用催化剂：可以大大加快化学反应速率，提高生产效率，也提高了经济效益；合成氨的适宜条件选择合适的温度：500℃左右，提高反应速率，又是合成氨催化剂的活性温度；选择合适的压强：20MPa~50MPa，有利于氨的合成，该压强下进行生产，对动力、材料、设备等来说正合适。浓度：将氨气液化后及时分离出来，所得原料气（过量N2、H2）循环使用，并及时补充N2、H2第二十二页，共二十六页。小结：(1)低温(400~5000C)(2)常压(3)适当过量的空气三个适宜条件：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)△H<0催化剂勒夏特列原理：如果改变影响化学平衡的一个条件（浓度、温度或压强等），平衡就会向着能够减弱这种改变的方向移动第二十三页，共二十六页。1、在硫酸的工业制法中，下列生产操作与说明生产操作的原因二者都正确的是（

）A.硫铁矿燃烧前需将矿粒粉碎，这样易于向沸腾炉中投料B.炉气进入接触室之前需要进化、干燥，因为炉气中的杂质易与SO2反应C.SO2氧化为SO3时需要使用催化剂，这样可提高