高中化学选择性必修一第二章　第四节　化学反应的调控课件

复习任务群一现代文阅读Ⅰ把握共性之“新”打通应考之“脉”第二章化学反应速率与化学平衡第四节化学反应的调控第一单元伟大的复兴·中国革命传统作品研习学习任务目标1．能运用浓度、压强、温度和催化剂对化学反应速率、化学平衡的影响规律，能讨论化学反应条件的选择和优化。2．针对典型案例，能从限度、速率等角度对化学反应和化工生产条件进行综合分析。3．通过反应条件的选择和优化，养成多角度综合调控化学反应速率的习惯，形成绿色化学的观念。问题式预习一、合成氨反应的原理分析二、工业合成氨的适宜条件1．压强(1)原理分析和对实验数据的分析均表明，合成氨时压强越大越好，但是，压强越大，对材料的强度和设备的制造要求______，需要的动力______，将会大大增加生产投资，降低综合经济效益。(2)目前，我国的合成氨厂一般采用的压强为___________________。越高越大10MPa～30MPa2．温度(1)根据平衡移动原理，合成氨应该采用______(填“低温”或“高温”)以提高平衡转化率。温度降低，化学反应速率______，达到平衡所需时间______，经济效益下降。(2)在合成氨实际生产中，一般采用的温度为_______________。低温减小变长400～500℃3．催化剂(1)通常采用加入催化剂的方法，改变反应_________，降低反应的_______，使反应物在较低温度时能较快地进行反应。(2)合成氨工业中普遍使用_________为催化剂，在____________左右时活性最大。为防止催化剂中毒，原料气必须经过净化。4．浓度(1)采取____________的方法，使气态氨变成液氨后及时从平衡混合物中分离出去，以促使平衡向_________的方向移动。(2)将分离NH3后的原料气进行____________，并及时补充N2和H2，以利于合成氨反应的进行。历程活化能铁触媒500℃迅速冷却生成氨循环使用三、化学反应的调控1．影响化学反应进行的因素(1)内因：参加反应的物质______、______和______等本身因素。(2)外因：有______、______、______、_________等外界条件。2．化学反应的调控(1)化学反应的调控，就是通过改变____________使一个可能发生的反应按照某一方向进行。组成结构性质温度压强浓度催化剂反应条件(2)在实际生产中常常要结合__________、安全操作、____________等情况，综合考虑影响化学反应速率和化学平衡的因素，寻找一个适宜的生产条件。(3)要根据____________及社会效益等方面的规定和要求做出分析，权衡利弊，才能实施生产。设备条件经济成本环境保护任务式研习任务工业上选择适宜生产条件的原则自1754年发现氨以后，人们一直在研究如何利用化学方法由氮气和氢气合成氨，但直到1913年才实现了合成氨的工业化生产，经过研究人员的努力，几十年后建造了日产氨1000吨的大型装置。活动1实验研究表明，在特定条件下，合成氨反应的速率与参与反应的物质的浓度的关系式为v＝kc(N2)c1.5(H2)c－1(NH3)(k为速率常数，只与温度有关)，请你根据该关系式分析，各物质的浓度对反应速率有哪些影响？可以采取哪些措施来提高反应速率？提示：由合成氨反应的化学反应速率公式可知，在一定温度、压强下，化学反应速率与反应物浓度[c(N2)或c1.5(H2)]成正比关系，与生成物浓度[c(NH3)]成反比关系。因此，在一定温度、压强下，可采取增大反应物浓度、减小生成物浓度的措施来提高化学反应速率。另外还可采取升高温度，使用合适的催化剂降低反应活化能的措施来提高反应速率。(1)从平衡常数来看，反应的限度已经很大了，为什么还需要使用催化剂？提示：为了增大化学反应速率，提高单位时间内NH3的产量。(2)试分析实际工业生产中采取500℃左右的温度的原因。提示：在500℃左右的温度时，催化剂的活性最大。①使用催化剂②高温③高压④及时将氨液化从体系中分离出来A．①③ B.②③C．③④ D.②④√C

解析：使用勒夏特列原理，研究的对象是可逆反应，以及改变某因素平衡向减弱这方面移动，①催化剂对化学平衡无影响，故①错误；②正反应方向是放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向进行，不利于生成氨，故②错误；③增大压强，有利于向生成物的方向进行，故③正确；④从体系中分离出氨，减少生成物浓度，有利于向氨生成的方向进行，故④正确。2．用CO2合成甲醇时可选用亚铬酸锌(ZnCr2O4)或CuCl为催化剂。工业制备亚铬酸锌是用CO还原ZnCrO4·H2O，同时生成ZnO。以亚铬酸锌为催化剂时，工业上的适宜温度是350～420℃，可能的原因是____________________________。解析：催化剂一般有温度使用条件，保证其活性最大，反应速率最大，催化效果最好。答案：此时催化剂亚铬酸锌的活性最大解析：正反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，不利于甲烷转化为CO，因此选择Z催化剂，因为Z催化效率高且活性温度低，节能。答案：Z

Z催化效率高且活性温度低，节能(或催化活性高、速度快，反应温度低)(1)醋酸二氨合铜吸收CO的适宜条件是_______________________。(2)吸收CO后的醋酸铜氨溶液经过处理后可再生，恢复其吸收CO的能力以供循环使用，醋酸铜氨溶液再生的适宜条件是________。解析：(1)醋酸二氨合铜吸收CO反应为气体体积减小的放热反应，降低温度或增大压强平衡向吸收CO的方向移动，故应采用低温、高压作为生产条件。(2)放出CO的反应正好和吸收CO的反应相反，应采用高温、低压作为生产条件。答案：(1)低温、高压(2)高温、低压5．298.15K时，N2、H2与NH3的平均能量与合成氨反应活化能的曲线图如图所示，据图回答下列问题：(1)若反应中生成2mol氨，则反应________(填“吸热”或“放热”)________kJ。(2)图中曲线________(填“a”或“b”)表示加入铁触媒的能量变化曲线，铁触媒能增大反应速率的原理是________。(3)合成氨反应中平衡混合物中氨气的体积分数与压强、温度的关系如下图所示。若曲线c对应的温度为500℃，则曲线d对应的温度可能是________(填字母)。A.600℃ B.550℃

C.500℃ D.450℃解析：(1)由图中能量状态可知1molN2与3molH2具有的总能量高于2NH3所具有的能量，故该反应为放热反应，并且反应N2(g)＋3H2(g)

2NH3(g)，每生成2molNH3放出热量(600－508)kJ＝92kJ。(2)合成氨反应中，加入铁触媒后，由于改变了反应历程，使反应的活化能降低，从而增大了反应速率，故曲线b代表加催化剂后的能量变化曲线。(3)对于合成氨反应，当其他条件不变时，升高温度，平衡向逆反应方向移动，平衡混合物中NH3的体积分数降低。图像中，当压强不变时，曲线d对应的温度下平衡混合物中NH3的体积分数大于曲线c对应的NH3的体积分数，所以曲线d对应的温度低于曲线c对应的温度。答案：(1)放热92

(2)b改变了反应的历程，降低了合成氨反应的活化能(3)D工业生产中，应从反应限度和反应速率两个角度选择生产的适宜条件，既要考虑尽量增大反