新教材高中化學(xué)化學(xué)反應(yīng)的方向限度與速率微項(xiàng)目探討如何利用工業(yè)廢氣中的二氧化碳合成甲醇-化學(xué)反應(yīng)選擇與反應(yīng)條件優(yōu)化課件魯科版選擇性必修

第2章化學(xué)反響的方向、限度與速率微工程探討如何利用工業(yè)廢氣中的二氧化碳合成甲醇——化學(xué)反響選擇與反響條件優(yōu)化課標(biāo)解讀課標(biāo)要求素養(yǎng)要求1.通過(guò)利用工業(yè)廢氣中的二氧化碳合成甲醇反應(yīng)的選擇，以及對(duì)反應(yīng)條件的優(yōu)化，體會(huì)反應(yīng)的焓變、熵變、化學(xué)平衡和速率相關(guān)知識(shí)的應(yīng)用價(jià)值，形成從物質(zhì)轉(zhuǎn)化以及反應(yīng)的方向、限度、快慢等多個(gè)角度綜合分析、解決工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題的基本思路。2.通過(guò)本項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，樹(shù)立綠色化學(xué)理念，認(rèn)識(shí)到利用化學(xué)反應(yīng)將無(wú)用物質(zhì)轉(zhuǎn)化為有用物質(zhì)是解決環(huán)境問(wèn)題的重要途徑之一。1.科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí):通過(guò)探究工業(yè)廢氣中的二氧化碳合成甲醇反應(yīng)的選擇以及對(duì)反應(yīng)條件的優(yōu)化，認(rèn)識(shí)科學(xué)探究是進(jìn)行科學(xué)解釋、創(chuàng)造和應(yīng)用的實(shí)踐活動(dòng)。能從問(wèn)題和假設(shè)出發(fā)，依據(jù)探究目的，設(shè)計(jì)探究方案，運(yùn)用化學(xué)實(shí)驗(yàn)、調(diào)查等方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。2.科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任:通過(guò)本項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，感受化學(xué)知識(shí)在解決實(shí)際問(wèn)題中的應(yīng)用價(jià)值。有理論聯(lián)系實(shí)際的觀念，有將化學(xué)成果應(yīng)用于生產(chǎn)、生活的意識(shí)。工程活動(dòng)1選擇適宜的化學(xué)反響〔1〕目前有機(jī)原料按消費(fèi)量排序，前4位是乙烯、丙烯、苯、①________?！?〕現(xiàn)在合成甲醇的原料大多數(shù)國(guó)家以②__________為主要原料，我國(guó)那么是以③___________為主要原料。甲醇天然氣煤和重渣油

正向自發(fā)進(jìn)行來(lái)源

反應(yīng)①-48.97-177.16②+676.48-43.87提示反響①屬于放熱的熵減小反響，低溫時(shí)反響正向自發(fā)進(jìn)行。反響②屬于吸熱的熵減小反響，在任何溫度下正向反響均不自發(fā)進(jìn)行。所以應(yīng)該選擇反響①?！?〕判斷反響①的正向自發(fā)進(jìn)行的最高溫度為多少？

〔1〕請(qǐng)根據(jù)焓變和熵變判斷上述2個(gè)反響是否能正向自發(fā)進(jìn)行？應(yīng)該選擇哪個(gè)反響？

提示該反響屬于吸熱的熵增加的反響，在高溫下能正向自發(fā)進(jìn)行。

〔2〕判斷依據(jù)〔1〕在生產(chǎn)和科研實(shí)際中，我們常常需要設(shè)計(jì)新的反響路線或試制新的化學(xué)品。這時(shí)，首先需要判斷所設(shè)計(jì)反響是否可行，即判斷在某種條件下所設(shè)計(jì)反響是否能夠正向自發(fā)進(jìn)行、能進(jìn)行到什么程度?！?〕只有在確知所設(shè)計(jì)反響可以正向自發(fā)進(jìn)行時(shí)，才能進(jìn)一步考慮反響的速率問(wèn)題并采取具體措施，如選用催化劑等。

B

C

工程活動(dòng)2選擇適宜的反響條件〔1〕綜合原那么一般①_______________________________、②_______________________等多個(gè)方面綜合考慮，并根據(jù)有關(guān)理論和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)所選擇的條件進(jìn)行論證。從化學(xué)平衡和化學(xué)反響速率主反響和副反響選擇溫度時(shí)要綜合考慮溫度對(duì)③_________________________、④_____________________和⑤_______________________的影響考慮調(diào)控反應(yīng)體系中各組分濃度、促使平衡正向移動(dòng)時(shí)需要考慮如何避免或減少⑥________________________及如何選擇性地促進(jìn)⑦_(dá)_________________________副反響的發(fā)生主反響正向移動(dòng)平衡移動(dòng)方向反響速率催化劑活性例如：〔2〕催化劑尋找催化效率高、⑧_____________________的催化劑，有效縮短到達(dá)平衡的時(shí)間，在盡可能短的時(shí)間內(nèi)獲得盡量多的產(chǎn)物?！?〕其他條件工業(yè)生產(chǎn)中，還要考慮⑨_______________________________等方面因素。選擇性高本錢、工藝、平安性條件的改變（其他條件不變）化學(xué)平衡的移動(dòng)濃度增大反應(yīng)物濃度或減小生成物濃度向⑩__________方向移動(dòng)減小反應(yīng)物濃度或增大生成物濃度向?__________方向移動(dòng)壓強(qiáng)（對(duì)有氣體存在的反應(yīng)）反應(yīng)前后氣體體積改變?cè)龃髩簭?qiáng)向?____________的方向移動(dòng)減小壓強(qiáng)向?____________的方向移動(dòng)反應(yīng)前后氣體體積不變改變壓強(qiáng)平衡不移動(dòng)正反響逆反響氣體體積減小氣體體積增大溫度升高溫度向?__________反應(yīng)方向移動(dòng)降低溫度向?__________反應(yīng)方向移動(dòng)催化劑使用催化劑，平衡不移動(dòng)吸熱放熱續(xù)表影響因素影響結(jié)果（其他條件不變）濃度固體或純液體濃度為常數(shù)，增加反應(yīng)物的量，反應(yīng)速率?_________（但固體物質(zhì)的表面積影響反應(yīng)速率）氣體或溶液增大反應(yīng)物的濃度，反應(yīng)速率?_____________溫度升溫反應(yīng)速率?________________降溫反應(yīng)速率?________________壓強(qiáng)加壓（縮小體積）對(duì)有氣體參加的反應(yīng)，正、逆反應(yīng)速率均?________減壓（擴(kuò)大體積）對(duì)有氣體參加的反應(yīng)，正、逆反應(yīng)速率均?________催化劑使用催化劑能同時(shí)同比例改變正、逆反應(yīng)的速率不變加快加快減慢加快減慢

2:13:15:17:111.6313.6815.9318.713.044.125.266.93

提示不是。分析題圖中數(shù)據(jù)可知，壓強(qiáng)越大，甲醇的產(chǎn)率越大，但從設(shè)備本錢看，壓強(qiáng)越大生產(chǎn)本錢越高。

提示合成甲醇的反響是放熱反響，平衡后溫度升高平衡向逆反響方向移動(dòng)，甲醇產(chǎn)率降低。4.綜合以上分析，合成甲醇的適宜條件應(yīng)如何選擇？

5.從工業(yè)生產(chǎn)流程考慮還有哪些措施可提高甲醇的產(chǎn)率？提示配置二氧化碳富集裝置、甲醇—水別離裝置以及副產(chǎn)物一氧化碳回收裝置等?；どa(chǎn)適宜條件選擇的一般原那么：條件原則從化學(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、高壓的能力等從催化劑的使用活性分析注意溫度對(duì)催化劑的活性的限制

C

B[解析]此反響為放熱反響，高溫使平衡逆向移動(dòng)，甲醇的產(chǎn)率減小，故A、D錯(cuò)誤；適宜的溫度和催化劑，有利于反響速率增大，題給反響的正反響為體積減小的反響，故高壓使平衡正向移動(dòng)，故B正確；低壓下，平衡向逆反響方向移動(dòng)，不利于甲醇的產(chǎn)出，故C錯(cuò)誤。1.以下對(duì)化學(xué)反響預(yù)測(cè)正確的選