2.4化学反应的调控 课件高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

《化学反应原理》

第二章“化学反应速率与化学平衡”

第四节化学反应的调控

固氮之路向空气要面包

氮（N）对植物来说是一个具有重要意义的营养元素。1.植物细胞的重要构成部分都含有氮，如果缺少氮，就无法形成新细胞，植物就会停止生长发育，最后导致植物矮小、细弱，分枝少，花、果少易脱落。2.同时氮还是叶绿素的重要成分，如果缺少氮元素，植物叶片干枯、颜色变淡、变黄，减弱植物的光合作用。1898年，英国化学家克鲁克斯“先天下之忧而忧”率先发出了为了使子孙后代免于挨饿“向空气要氮肥”的口号。若你是科学家，你会利用N2和什么原料反应固氮，为什么？任务一：分析人工固氮的可能路径，选择最佳方案方案一：N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)方案二：N2(g)+O2(g)⇌2NO(g)化学反应温度(K)焓变(KJ.mol-1)熵变(J.mol.K-1)平衡常数是否自发方案一298K-92.4-198.2K=5.0X108方案二298K+180+24.8K=3.8X10-31ΔG＝ΔH－TΔS=-33.3KJ.mol-1ΔG＝ΔH－TΔS=+172.6KJ.mol-1是否√使氨生成快(动力学：速率分析)使氨生成多(热力学：平衡分析)浓度压强温度催化剂增大增大增大增大升高降低使用无影响小组讨论：在选择适宜的反应条件时，你会考虑那些因素？这些因素对反应会产生什么影响？任务二：选择适宜的反应条件N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)

ΔH=

-92.4KJ/molNH3的平衡体积分数随投料比变化的曲线N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)

ΔH=

-92.4KJ/mol阅读图表信息，选择合成氨最佳工艺条件并说明原因？任务二：选择适宜的反应条件资料卡：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，这会大大增加生产投资。30MPa所产生的压力相当于300kg作用于1cm3面积上所产生的压强。讨论：任务三：从合成氨的催化机理了解催化剂对合成氨工艺的重要作用扩散→吸附→表面反应→脱附→扩散2007年格哈德·埃特尔证实了N2与H2在催化剂表面的反应机理问：保证催化剂表面有足够的吸附点可提高催化效率，整个历程中最关键的操作是什么？⑥N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol-1①②③④⑤决速步骤，活化能最大问1：根据合成氨的反应历程，分析哪一步是合成氨的决速步？问2：根据合成氨催化机理结合热力学和动力学两个角度分析：在工业实际生成中n(N2):n(H2)=1:2.8的原因。任务三：从合成氨的催化机理了解催化剂对合成氨工艺的重要作用综合分析合成氨反应的最佳条件:投料比n(N2):n(H2)=1:2.8，400-500℃,10-30MPa,催化剂探索最佳工艺：不断改进合成氨工艺的科学家们“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℃、1MPa。更加节能，降低成本。合成氨的未来热力学角度温度动力学角度ΔG＝ΔH－TΔS化学平衡移动判断反应的自发性浓度压强平衡转化率温度浓度压强催化剂化学反应速率单位时间内转化率化学反应调控产量任务四：总结：条件优化模型—化工生产中调控反应的一般思路实践层面

在硫酸工业中，通过下列反应使SO2转化成SO3,2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH=-198KJ\mol

,(已知制备SO3的过程中催化剂使是