高中 高二 化学选择性必修1 第二章 第四节 化学反应的调控 教学课件

1、化学反应的调控人教版化学 选择性必修1 第二章 第四节授课教师：孙一丹学校：深圳市龙华中学氮短缺事关人类的存亡，某一天将会有一位化学家寻找出一种方法，将成对的氮原子间三键打破，制出一种能为植物吸收的氮的化合物。威廉克鲁克斯先合成氨，再进一步将之转化为铵盐或者硝酸盐，变成了土壤可吸收的形式。最好的原料是空气，因为它其中富含氮元素。卡尔 博施合成氨的提出合成氨存在的问题合成氨很难！调控外界条件:温度、浓度、压强、催化剂化学反应的调控化学反应速率化学平衡哈伯法合成氨1903年：哈伯发现在常温的条件下，氮、氢难以生成氨，在高温的条件下，氨太易于分解。在1000摄氏度时，合成氨只占到混合气体的0.01，

2、根本没有意义。升高温度对反应有什么影响？ N2(g)3H2(g) 2NH3(g) H92.4 kJmol-1温度 N2(g)3H2(g) 2NH3(g) H92.4 kJmol-1温度25350400450600700平衡常数51081.8470.5070.1520.0092.610-3合成氨反应的平衡常数随温度的变化升高温度化学反应速率化学平衡速率加快平衡逆向移动温度实际预测：温度不宜过高也不宜过低结论温度的选择：快与少、慢与多的权衡1908年：哈伯成功地设计出一套精密的高压装置。罗塞格尔和他实验室的机械师们一起创造了新的阀门，将哈伯的设计变成了现实。增大压强对反应有什么影响？哈伯法合成氨压

3、强 N2(g)3H2(g) 2NH3(g) H92.4 kJmol-1增大压强化学反应速率化学平衡速率加快平衡正向移动理论分析：实际预测：压强 压强的选择成本与效益的博弈压强越大,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,这会加大生产投资,可能降低综合经济效益。 压强不宜过高也不宜过低结论催化剂 N2(g)3H2(g) 2NH3(g) H92.4 kJmol-1合成氨仍然存在的问题？显著改变反应速率加入催化剂化学反应速率化学平衡平衡不移动效果不够理想铀价格昂贵 ，性质过于敏感效果好，但储量极少铁锇铀催化剂含铅镁的铁效果好，原料易得，性质稳定催化剂 N2(g)3H2(g) 2NH3(

4、g) H92.4 kJmol-12007 年 Ertl 证实了 N2与 H2在催化剂表面合成氨的反应历程如图所示。扩散吸附表面反应脱附扩散。合成氨的研究历程“合成氨”里的中国人：2016年中科院大连化学物理研究所研究团队研制合成了一种新型催化剂，将合成氨的温度、压强分别降到了350 、1 MPa 。 更加节能、降低成本合成氨的研究历程温度不宜过高也不宜过低压强不宜过高也不宜过低加入含铅镁的铁做催化剂数据分析已知：合成氨的催化剂在500左右时活性最大催化剂 反应 速率 温度500左右 转化率 温度降低温度数据分析数据分析温度/氨的含量/%0.1MPa10MPa20MPa30MPa60MPa100

5、MPa20015.381.586.489.995.498.83002.2052.064.271.084.292.64000.4025.138.247.065.279.85000.1010.619.126.442.257.56000.054.509.1013.823.131.4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）浓度 N2(g)3H2(g) 2NH3(g) H92.4 kJmol-1增大反应物浓度化学平衡平衡正向移动降低生成物浓度及时补充N2和H2增大反应物浓度原料气循环通过合成塔原料气循环利用浓度还有什么办法可以提高氨的产率？浓度降低生成物的浓度将氨气及时从气态

6、混合物中分离出去铁触媒催化剂400500合成氨常用的生产条件10MPa30MPa原料气循环利用 及时分离出氨气40050010MPa30MPa解决实际问题 在硫酸工业中，通过下列反应使SO2氧化为SO3：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) H92.4 kJmol-1。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。 （1）从理论分析，为了使二氧化硫尽可能多地转化为三氧化硫，应选择的条件是 。（2）在实际生产中，选定的温度为400500，原因是 。（3）在实际生产中，采用的压强为常压，原因是 。（4）在实际生产中，通入过量的空气，原因是 。温度/平衡时SO2的转化率/%0.1M

7、Pa0.5MPa1MPa5MPa10MPa45097.598.999.299.699.755085.692.994.997.798.3解决实际问题 （5）工业上采用接触法制备硫酸，V2O5做催化剂，有人提出如下反应历程：（6）尾气中的SO2必须回收，原因是 。化工生产中调控反应的一般思路化学平衡实践层面设备可行原理分析反应速率成本核算思想理念“绿色化学”可持续发展化学反应随堂练习 1.1913年德国化学家哈伯发明了以低成本制造大量氨的方法，从而大大满足了当时日益增长的人口对粮食的需求。下列所示是哈伯法的流程图，其中为提高原料转化率而采取的措施是A. B. C. D. N2(g)3H2(g) 2NH3(g) H92.4 kJmol-1随堂练习 2.据报道，在300 、70 MPa下由二氧化碳和氢气合成乙醇已成为现实：2CO2(g)6H2(g) CH3CH2OH(g)3H2O(g)，下列叙述错误的是A.使用Cu-Zn-Fe催化剂可大大提高生产效率B.反应需在300 下进行可推测该反应是吸热反应C.充入大量CO2气体可提高H2的转化率D.从平衡混合气体中分离出CH3CH2OH和H2O可提高CO2和H2的利用率随堂练习 3.某温度下，对于反应: N2(g)3H2(g) 2NH3(g)H92.4 kJmol1 N2的平衡转化率()与体系总压强(p)的关系