【課件】+化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控課件高二化學(xué)人教版（2019）選擇性必修1

第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控第二章化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)反應(yīng)平衡1、知道如何應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡分析合成氨的適宜條件,體會(huì)應(yīng)用化學(xué)原理分析化工生產(chǎn)條件的思路和方法,發(fā)展變化觀念與平衡思想的學(xué)科核心素養(yǎng)。2、在合成氨適宜條件的討論中，形成多角度分析化學(xué)反應(yīng)和化工生產(chǎn)條件的思路，體會(huì)化學(xué)反應(yīng)原理的應(yīng)用價(jià)值。學(xué)習(xí)目標(biāo)合成氨反應(yīng)條件與原理分析本節(jié)重難點(diǎn)降溫延長(zhǎng)食物儲(chǔ)存時(shí)間降低溫度以此滅火生活中我們對(duì)化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控示例下面我們以工業(yè)合成氨生產(chǎn)條件的選擇為例，研究化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控問(wèn)題假如你是合成氨的工程師，工業(yè)生產(chǎn)時(shí)主要考慮的問(wèn)題？探究一判斷化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向方案可行N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-92.2kJ·mol-1可逆反應(yīng)正反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)ΔH<0、ΔS<0原理分析假如你是合成氨的工程師，工業(yè)生產(chǎn)時(shí)主要考慮的問(wèn)題？（3）省-原料?。ōh(huán)境無(wú)污染、設(shè)備等）（2）快-速度快（1）多-產(chǎn)率高即提高氨的含量——化學(xué)平衡問(wèn)題即提高單位時(shí)間里氨的產(chǎn)量——化學(xué)反應(yīng)速率問(wèn)題N2:空氣中分離；

H2:C+H2O(g)=CO+H2（4）好從理論出發(fā)，科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)室模擬該實(shí)驗(yàn)。研究發(fā)現(xiàn)：室溫下將氮?dú)?、氫氣混合，即使在?shí)驗(yàn)允許的最大壓強(qiáng)下也幾乎得不到氨氣合成氨反應(yīng)條件與原理分析反應(yīng)速率慢、產(chǎn)氨率較低思考：如何解決？外界條件改變?cè)龃蠛铣砂钡姆磻?yīng)速率提高平衡混合物中氨的含量思路提示：合成氨反應(yīng)條件與原理分析探究二合成氨條件的選擇對(duì)合成氨反應(yīng)的影響影響因素濃度溫度壓強(qiáng)催化劑增大合成氨的反應(yīng)速率提高平衡混合物中氨的含量原理分析ΔH＝－92.4kJ/mol增大升高增大加入鐵觸媒降低無(wú)影響增大增大N2＋3H22NH3高溫、高壓催化劑合成氨反應(yīng)條件與原理分析探究二合成氨條件的選擇分析表中數(shù)據(jù)，結(jié)合合成氨反應(yīng)的特點(diǎn)，討論應(yīng)如何選擇反應(yīng)條件，以增大合成氨的反應(yīng)速率、提高平衡混合物中氨的含量。不同條件下，合成氨反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)反應(yīng)混合物中氨的含量(體積分?jǐn)?shù))溫度/℃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(初始時(shí)氮?dú)夂蜌錃獾捏w積比是1∶3)數(shù)據(jù)分析圖1:平衡混合物中氨的含量與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系圖2：NH3的平衡體積分?jǐn)?shù)隨投料比變化的曲線溫度升高，氨的含量降低壓強(qiáng)增大，氨的含量增大高壓、低溫n(N2):n(H2)=1:3最優(yōu)升高溫度、增大壓強(qiáng)可以使合成氨的反應(yīng)速率增大降低溫度、增大壓強(qiáng)有利于提高平衡混合物中氨的含量那么，在實(shí)際生產(chǎn)中到底選擇哪些適宜的條件呢？原理分析和數(shù)據(jù)分析結(jié)果一致合成氨實(shí)驗(yàn)的條件選擇20%~40%我國(guó)的合成氨廠一般采用的壓強(qiáng)為10MPa~30MPa壓強(qiáng)越大，對(duì)材料的強(qiáng)度和設(shè)備的制造要求就越高，需要的動(dòng)力也越大-----大大增加生產(chǎn)投資，并可能降低綜合經(jīng)濟(jì)效益壓強(qiáng)合成氨條件的選擇壓強(qiáng)越大越好實(shí)際生產(chǎn)中一般采用的溫度為400~500℃10%~30%達(dá)到平衡所需時(shí)間變長(zhǎng)，工業(yè)生產(chǎn)中是很不經(jīng)濟(jì)溫度合成氨條件的選擇升溫速率加快，低溫產(chǎn)率高催化劑活性最大的溫度高溫、高壓下，N2和H2的化合反應(yīng)仍然進(jìn)行十分緩慢

通常采用加入催化劑的方法，改變反應(yīng)歷程降低反應(yīng)的活化能，使反應(yīng)物在較低溫度時(shí)能較快地發(fā)生反應(yīng)催化劑合成氨條件的選擇合成氨工業(yè)中普遍使用的是以鐵為主體的名成分催化劑，又稱鐵觸媒濃度合成氨條件的選擇n(N2):n(H2)=1:3最優(yōu)增大氮?dú)猓∟2）濃度液化氨氣及時(shí)從混合物中分離出去從原料成本來(lái)看，氫氣的價(jià)格要比氮?dú)獾膬r(jià)格高，思考：如何提高氨氣的產(chǎn)量？促使化學(xué)平衡正向移動(dòng)，提高氨的產(chǎn)量合成氨的適宜條件(反應(yīng)速率較快、催化劑活性較大)(反應(yīng)速率較快、平衡正向移動(dòng))(反應(yīng)速率較快，縮短到達(dá)平衡時(shí)間)

工業(yè)合成氨的適宜條件壓強(qiáng)溫度催化劑濃度10～30MPa400～500℃鐵觸媒N2和H2的的投料比為1∶3，及時(shí)分離氨合成氨的生產(chǎn)流程N(yùn)2+H2干燥凈化防止催化劑中毒N2+H2壓縮機(jī)加壓10MPa～30MPaN2+H2熱交換N2+H2鐵觸媒400～500℃N2+H2+NH3冷卻液態(tài)NH3N2+H2+NH3N2+H2充分利用能源增大壓強(qiáng)促使化學(xué)平衡向生成氨氣的方向移動(dòng)原料氣循環(huán)利用，提高原料利用率化工生產(chǎn)中調(diào)控反應(yīng)的一般思路可行性分析分析調(diào)控方法選取恰當(dāng)?shù)姆磻?yīng)實(shí)驗(yàn)摸索原理分析化學(xué)平衡反應(yīng)速率設(shè)備要求、安全操作經(jīng)濟(jì)成本確定最佳條件考慮參加反應(yīng)的物質(zhì)

、

和

等本身因素組成結(jié)構(gòu)性質(zhì)盡量增大______，充分利用原料選擇較快的________轉(zhuǎn)化率反應(yīng)速率分析角度原則要求從化學(xué)反應(yīng)速率分析既不能過(guò)快，又不能太慢從化學(xué)平衡移動(dòng)分析既要注意外界條件對(duì)速率和平衡影響的一致性，又要注意二者影響的矛盾性從原料的利用率分析增加易得廉價(jià)原料，提高難得高價(jià)原料的利用率，從而降低生產(chǎn)成本從實(shí)際生產(chǎn)能力分析如設(shè)備承受高溫、高壓能力等從催化劑的使用活性分析注意催化劑的活性對(duì)溫度的限制選擇化工生產(chǎn)適宜條件的分析角度1.合成氨反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，NH3的體積分?jǐn)?shù)與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示，據(jù)此分析合成氨工業(yè)中最有前途的研究方向是(

)A．提高分離技術(shù)B．研制耐高壓的合成塔C．研制低溫催化劑D．探索不用N2和H2合成氨的新途徑答案C2.據(jù)報(bào)道，在300℃、70MPa下由二氧化碳和氫氣合成乙醇已成為現(xiàn)實(shí)：2CO2(g)＋6H2(g)?CH3CH2OH(g)＋3H2O(g)，下列錯(cuò)誤